暗浜软土地区大规模深基坑支护施工方案设计

陈祥森，覃荣高，黄 钊，张天柱，谭银龙，张春杰

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650031；2.河北建筑设计研究院有限责任公司 上海分公司，上海 200122；3.云南省地质调查院，云南 昆明 650200 ）

在如今城市建设快速发展的背景下，深基坑施工也成了热门，深基坑支护是一项施工难度较高的项目，需要采用科学的支护体系结构和施工技术，才能保证支护体系承载深基坑的负荷，进而保证建筑工程安全开展[1]。深基坑开挖支护主要有：锚杆支护、混凝土灌注桩支护、自立式支护、组合型支护[2]。要根据岩土工程施工的具体情况选择最优化的支护技术，设置最优化的深基坑支护标准和参数，才能最大化发挥支护技术的利用价值，提高岩土工程施工质量[3]。

1 工程概况

陈家镇智慧岛建设项目位于上海市崇明区，基坑开挖面积约21 998m2，其他区域开挖边长约1 022m，开挖深度约6.35～7.65m，总开挖土方量约16 万m3。开挖区域内地层均为第四纪全新世Q4 时代沉积的粘性土及粉性土，局部夹淤泥质土。场地地下水类型主要由分布在浅部地层约为0.5～1.2m 之间的潜水和埋藏较深约为3～11m 的微承压水组成。主要补给方式为大气降水入渗和地表水体入渗。基坑北侧紧邻已建富创路，东侧与已建瀛湖路相邻，南侧和西侧为政府规划用地。场地中有条明浜分布，明浜长度约14.0m，明浜一般分布有浜底淤泥，浜底淤泥厚度0.60～0.90m，层底标高0.24～1.44m。北侧局部明浜现已回填为暗浜，如图1 所示。

图1 基坑周边环境平面图

2 重点难点分析

1）该工程基坑规模大，属于大型深基坑工程，对基坑的变形控制以及基坑的分段施工要求较高。

2）拟建场地内的地质条件十分复杂，软土地层大范围分布，且场地中有条明浜分布，明浜宽度约14.0m，明浜一般分布有浜底淤泥，浜底淤泥厚度0.60～0.90m，层底标高0.24～1.44m。北侧局部明浜现已回填为暗浜，场地内对明浜完成抽水，及时清淤换填，坚持干法施工，从而对支护工艺以及搅拌桩的水泥掺量有很大考验。

3）基坑开挖涉及分型土层较多且夹杂淤泥质土，该土层渗透性较大、在动水头作用下易产生流砂和管涌，对支护止水要求较高。

3 基坑的支护方案

在现场踏勘的基础上，结合地质情况条件、基坑周边环境影响及地下水位埋深情况，对基坑采取分区设计。对于基坑北侧、东侧，考虑到区域内有明浜、暗浜分布地质条件较差，但支护边线距红线较远，为支护施工提供了较大的空间，所以（剖面1-1′、3-3′、1A-1A′、3A-3A′）采用重力式挡墙的支护方式。该工法统一施工简单又高效，施工质量整体效果好，在“安全性、工期控制、施工方便性”3 个要素尤为突出。而基坑西侧、南侧部分区域距红线较近，但基坑周边环境相较简单，采用工法桩能满足安全要求，其次采用工法桩区域分区较多，开挖面积小，且能提高效率缩短施工工期，工期能够有效控制。采用工法支护体系有一定的经济优势，因而建议竖向支护体系SMW 工法支护体系。且钢支撑较钢筋混凝土支撑施工方便、安装拆除简单。钢支撑能满足对环境保护的要求且较钢筋混凝土支撑节省工期，因而建议支撑体系采用钢管支撑。所以（剖面2-2′、4-4′、2A-2A′、4A-4A′）采用工法桩+钢支撑的支护方式。

根据基坑现场踏勘情况及地质条件，对于基坑支护方案做出以下设计。

3.1 浅层放坡+重力坝

以经典剖面3-3′为例：先采用一级放坡，放坡高度为1.50m，坡率为1 ∶1.5。护坡采用80mm 厚喷射混凝土面层，内配∅6.5@200×200钢筋网片，一级平台宽度不小于11.00m；双轴搅拌桩：坝体宽度4.20m，基坑内侧两排桩长15.00m，其余桩长11.00m，水泥掺量13%；200mm 压顶板：内配8@200 双向配筋，混凝土强度为C20，并及时对浜底清淤换填，重力坝需设防水帷幕。

3.2 浅层放坡+工法桩+钢管支撑

以典型剖面4-4′为例：先采用一级放坡，放坡高度为1.50m，坡率为1∶1.5。护坡采用80mm 厚喷射混凝土面层，内配∅6.5@200×200钢筋网片，一级平台宽度不小于3.00m；型钢：H500×300×11×18，插二跳一，桩长15.00m；双轴搅拌桩：桩长14.50m，水泥掺量13%；钢支撑：609×16 钢管支撑。

4 土方开挖设计

1）土方开挖工作量较大，应采用边开挖边支护，开挖前应充分了解周边各有关道路、管线等设施的保护要求，开挖过程中，尽量加快施工效率保证安全的同时又能缩短工期，减少基坑暴露时间，应充分重视基坑监测数据，并及时根据监测数据调整施工流程或方案，强调信息化施工，遵循十六字原则。

2）土方开挖应遵循一定的原则，采用分段、分层的方式[5]。开挖深度最深不超过2.5m，阶梯平台宽度不小于4m，坡比不应大于1 ∶1.5。

3）严禁在底部掏空的支撑构件上行走与操作。立柱周边对称掏空，以防止立柱受力不均匀。

4）挖土机械的通道布置、挖土顺序、土方搬运以及材料的堆放应以避免引起对围护结构的不利影响为原则，土方开挖应遵循“大基坑，小开挖”的原则，避免大面积开挖造成基坑位移过大，减小基坑开挖的风险，基坑无垫层暴露面积不超过200m2。

5）坑底留300mm 厚土层，采用人工铲除整平，并防止坑底土体扰动。

6）基坑开挖及地下室施工期间，应注意挖土机械不得损坏支护结构等，基坑周围严禁堆土或堆载，超载控制在20kPa 以内。挖运土机械必须按指定的路线行驶，严禁乱停乱走。不得在支护结构顶部碾压。开挖时注意保护已施工的工程桩、支护结构、降水结构及监测点，不得碰撞工程桩、降水井、立柱（桩）等，并沿工程桩、降水井、立柱（桩）等四周均匀下挖，高差不得大于2m。

7）开挖期间如遇漏水以及支护结构变形超过允许值等情况，应立即停止挖土，并积极配合抢险工作。

5 降水方案设计

1）由于场地内含有明浜、暗浜的分布，防治其对基坑施工的影响，施工单位必须根据拟建场地的工程地质与水文地质资料、基坑围护设计图纸及周边环境情况制定详细的降水设计、施工及运行方案。

2）沿基坑周边地面设截水沟，同时每间隔30m 设集水坑，截水沟与集水坑不得有渗漏。修整基坑周围地表，靠近基坑坡顶宽1～2m 的地表适当垫高，基坑附近因地面变形而开裂时应及时修补。

3）施工过程中应经常检查排水沟，确保排水沟的畅通。对基坑边的原有裂缝应做必要的填补，严防地表水的渗透。

4）采用真空管井降低潜水水位，使基坑内土体疏干，从而达到使基坑安全、顺利施工的目的，降水方案需经过围护结构设计单位认可后方可施工。

5）基坑降水应于开挖前15d 左右进行，坑内设观察井，基坑开挖前基坑内地下水位须降至开挖面以下1.0m。

6）对明浜、暗浜清淤回填，并适当提高搅拌桩的水泥掺量。

6 基坑监测

6.1 监测项目

在岩土工程深基坑支护施工过程中，相关管理部门需要注重深基坑支护施工质量管理工作[6]。为了及时收集、反馈和分析周围环境要素在施工中的变形信息，实现信息化施工，确保施工安全。结合本工程周围环境特点，在基坑实施的过程中，对基坑工程应设置以下几个方面的监测内容：周边环境监测、周边地面沉降监测、周边管线监测、围护结构监测、围护顶部垂直位移及水平位移监测、土体深层水平位移监测（测斜）、钢管轴力监测、立柱竖向位移监测、地下水位监测。

6.2 监测频率

基坑开挖前监测频率为1～2 次/周；基坑开挖到底板浇筑完成后3d 不应低于1 次/d；底板浇筑完成后3d 到基坑回填不应低于3 次/d。特殊项目如基坑监测达到报警值或基坑开挖期间天气十分恶劣等情况下加密观测频率。

6.3 报警值

根据相关规定，当变形位移监测结果出现异常，应及时报警警示并采取应急措施，或基坑地下水水位变化导致可能出现的基坑塌落、涌水时，也应及时报警并采取相应应急措施，保障施工的安全。报警值如表1 所示。

表1 基坑监测报警值

7 结论

以上海市崇明陈家镇智慧岛基坑拟建场地为例，根据该工程的周边环境及工程地质，对基坑开挖、支护设计和施工方案进行设计。主要介绍了重力式挡墙和工法桩+钢支撑的支护设计和施工。针场地内浜底淤泥不良地质情况，应及时对明浜、暗浜清淤换填，并适量提高搅拌桩的水泥掺量。针对其开挖规模较大，采取合适的支护形式，加快施工进度控制成本。通过提高监测力度，加强质量控制，如若出现报警，及时应急处理，预防了事故发生，保障了施工的安全和稳定。