上海崇明河口砂嘴砂岛地貌基坑工程支护技术

石 英

上海建工房产有限公司 上海 200080

随着社会经济及城市建设的高速发展，上海城市发展建设逐步从城镇空间为主转向全域统筹，全面推进乡村振兴建设也开始逐步成为未来建设发展的重大策略。崇明是上海未来作为新的世界级坐标来开发建设的岛，具有比较特殊的地理位置——四面环江，因此，其土壤的形成和土质的性质与上海内地的土质有一定的差别。目前，上海市土地开发利用与基础设施建设仍以上海市内地为主，对崇明的开发建设相对较少，能够参考及借鉴的工程项目也少之又少。因此，有必要对崇明的实际工程进行总结。

本文以上海市崇明区陈家镇郊野公园乡村单元01-01地块项目为例，针对上海崇明河口砂嘴砂岛地貌特点[1]，阐述了其基坑工程项目的相关支护方案，从而为今后崇明地下空间的开发与建设提供借鉴。

1 上海崇明河口砂嘴砂岛地貌简述

上海市位于长江三角洲东南前缘，成陆较晚。按地貌形态、时代成因、沉积环境及组成物质等方面的差异，可分为5大地貌类型：湖沼平原、滨海平原、河口砂嘴砂岛、潮坪地带以及剥蚀残丘。

其中，河口砂嘴砂岛是由携带大量泥沙下泄的长江径流与涨潮流汇合在长江口形成的，崇明、长兴、横沙三岛均处于古长江区域。区域内埋深20 m范围内普遍分布有砂土和粉土，具有时代新、埋深浅以及地下水位高等特性，且容易产生液化。

由于对崇明岛开发建设的力度不够，因此对该区域内浅层砂土的特性了解较少，很大程度上限制了崇明岛未来大规模的开发。

基于上述原因，本文结合具体的实际工程案例，对崇明岛的地质、水文作进一步的阐述。

2 工程实例

2.1 项目工程概况

上海市崇明区陈家镇郊野公园乡村单元01-01地块位于上海市崇明区陈家镇，涨水洪河道以东、裕鸿路南侧场地内，基地总用地面积约94 000 m2。拟建建筑包括42栋（6层）住宅，1栋（1～4层）配套公建，7栋（1层）K站、P站、垃圾房等附属用房，并在部分住宅区域设置整体1层地下车库；总建筑面积约156 107 m2，地下建筑面积约40 542 m2。结构形式：住宅单体采用剪力墙结构，配套公建、附属用房及地下车库均采用框架结构。基础形式：桩筏基础，采用φ400 mm预应力混凝土管桩。项目效果如图1所示。

图1 项目效果图

2.2 基坑工程概况

本项目基坑工程面积约42 000 m2，周长约960 m，基坑挖深为5.0 m/5.2 m，平面近似呈矩形，如图2所示。

图2 基坑工程场地

本工程基坑周边环境情况如下：

基坑北侧：基坑边线距离用地红线最近为23.4 m，现状裕鸿路边线距离基坑边线最近为30.1 m。

基坑东侧：基坑边线距离用地红线最近为2.1 m。

基坑南侧：基坑边线距离用地红线最近为110.0 m，南侧有宽约11 m、最大水深1.2 m的东西向现状河道，河道边线距离基坑边线最近为1.9 m。

基坑西侧：基坑边线距离用地红线最近为2.6 m。

2.3 地质水文概况

2.3.1 工程地质条件

拟建场地地貌类型为河口砂嘴砂岛地貌。地基土属第四纪全新世（Q4）、上更新世（Q3）沉积物，主要由黏性土、粉性土和砂性土组成，主要土层有：①1素填土，①2浜底淤泥，②1黏质粉土，②3砂质粉土，③1淤泥质粉质黏土、砂质粉土互层，③2砂质粉土，⑤1-1黏土以及⑤1-2粉质黏土。其中，第②、③层土相当厚，并且浅层第②3与③2两层土的综合渗透系数相当大，分别为3.0×10－4cm/s和4.0×10－4cm/s。

2.3.2 工程水文条件

拟建场地浅部地下水为潜水类型，稳定水位埋深为自然地面下0.51～2.86 m，其绝对高程为自然地面下2.23～4.31 m，不含（微）承压含水层，不存在承压水头对基坑稳定性的不利影响。

2.3.3 不良地质现象及处理措施

1）厚填土。本场地浅部分布的①1层填土由黏性土组成。填土最大厚度为4.1 m，土质不均，结构松散，强度不高。在施工过程中，需对厚填土区域进行换填、夯实等处理。

2）明浜。场地存在2条明浜、1条河道。2条明浜宽3～5 m，最大水深0.5 m；河道宽约11.0 m，最大水深1.2 m。浜底浜填土成分以淤泥质土为主，富含有机质，有腥臭味，厚度30～50 cm。桩基施工时需注意浜底淤泥的不利影响，建议施工前将桩位处的淤泥清除。

3）浅层粉性土。场地浅层有②1层灰黄色黏质粉土、②3层灰色砂质粉土分布，在动水作用下有发生流砂、管涌的可能，对本工程的基坑开挖不利，基坑围护时应加强防水措施，在设计和施工中均需予以注意。

3 基坑工程难点

综合本基坑的规模、地质条件、结构形式及工期要求等因素进行分析，本工程具有如下难点：

1）基坑面积较大，时空效应显著。基坑长时间开敞施工会增大围护结构变形、坑底隆起和地表沉降。

2）局部区域基坑边线与基地红线距离很近，最小距离仅2 m，对围护结构选型造成一定的限制。

3）场地局部区域存在厚填土，最大厚度4.1 m，土质松散、强度不高。

4）场地浅部分布有透水性较强的第②1层黏质粉土和第②3层砂质粉土，粉性较重，厚度较大。基坑开挖过程中，在动水作用下，容易产生流砂、管涌等不良地质现象。

5）本工程桩基主要采用预应力混凝土管桩，桩数较多且桩基工程先于基坑施工，基坑支护方案及开挖施工过程中均应特别注意对已完成桩基的保护问题。

4 基坑支护方案分析

4.1 不良地质差异性对比

根据实际工程项目统计，上海内地项目地貌类型绝大多数属于滨海平原地貌，该地貌所存在的土质强度低且透水性较大的浅部粉性土主要集中在第③层，而通过上述工程地质条件可知，河口砂嘴砂岛地貌所存在的土质强度低且透水性较大的浅部粉性土主要集中在第②层。由此可见，崇明岛地区在动水作用下易发生流砂、管涌的不良地质埋深要比上海内地地区浅，这给基坑围护设计和施工带来更为不利的影响。

此外，通过计算发现，在相同的基坑开挖深度（以开挖深度5 m为例）及支护形式（以水泥土重力式围护墙支护形式为例）下，浅部粉性土层埋深较浅的崇明岛河口砂嘴砂岛地貌基坑的安全性明显要低于浅部粉性土层埋深较深的上海内地滨海平原地貌，具体安全性影响如图3所示。因此，在崇明岛河口砂嘴砂岛地貌进行基坑支护设计及施工时，一定要注意浅部第②层粉性土所带来的不利影响。

图3 不同地貌条件下基坑支护安全性影响

4.2 基坑支护方案思考

4.2.1 安全性分析

一种比较好的基坑支护方案是在确保基坑安全的基础上，结合经济性、工期以及施工工艺简便程度综合考虑确定的。根据上海地区相关工程经验，结合崇明河口砂嘴砂岛地貌水文地质特性、基坑工程难点、场地周边环境条件及用地红线退界情况等，本工程基坑支护方案采用顺作法施工，可选用的合理支护方案如下：

方案1：将水泥土重力式围护墙作为周边围护结构的基本形式，局部施工空间有限的区域采用土工法桩＋1道水平钢支撑。

方案2：将水泥土重力式围护墙结合放坡开挖作为周边围护结构的基本形式，局部施工空间有限的区域采用土工法桩＋1道水平钢支撑。

采用基坑计算软件对2种支护方案的安全性和对周边环境的最不利影响进行分析[2-4]，数据统计如表1所示。

从表1可以看出，2个方案采用的支护结构均能满足相关规范要求，在确保基坑施工的安全性的同时，也降低了对周边环境的影响。

表1 方案分析的数据统计

4.2.2 经济性分析

方案的利弊应在保证基坑安全性的基础上综合考虑其经济性才能进行判断。上一小节已对2个支护方案的安全性做了对比分析，本小结在此基础上结合经济性再做进一步分析，具体的基坑支护方案造价估算如表2所示。

表2 基坑支护方案造价估算

从表2可以看出，方案2的支护结构经济上要比方案1低约95万元，所以方案2对于本基坑而言更为经济。

综上所述，2个基坑支护方案均能保证基坑安全，结合本基坑相关条件，宜选较为经济的方案2作为本基坑工程的支护方案。

5 结语

本文概述了上海崇明河口砂嘴砂岛地貌目前所面临的问题，依托上海崇明岛某地下1层基坑工程，详细阐述了该区域地质、水文条件以及不良地质情况与工程施工难点，并与上海内地项目在不同地貌类型条件下进行安全性对比。同时，结合相应条件对本基坑工程支护方案进行了比选分析，可为今后崇明大规模开发建设中遇到类似的工程情况时提供借鉴。