南昌地区基坑建设现状统计分析与思考

刘海林，符 晓，余永飞，崔 猛

(1.中国瑞林工程技术股份有限公司，江西 南昌 330031；2.南昌工程学院 土木与建筑工程学院，江西 南昌 330099；3.金华市公路管理局，浙江 金华 321013)

基坑工程涉及地下停车场、地下商场、地下酒店、地铁车站、地下通道、锚锭坑等众多场所。基坑建设需要对其进行支护，支护方式的种类较多，如排桩、放坡、土钉、水平撑、地下连续墙、SMW工法桩、咬合桩、新型工法桩等，支护方式的选取需要结合基坑所在区域的地层条件、地下水位高度、地下水类型、基坑平面尺寸、基坑开挖深度、周边环境等众多因素。由于不同区域的地质条件、基坑开挖情况、施工水平等都存在差异，导致基坑支护形式具有明显的区域性。不少学者针对不同基坑项目开展了一系列研究，取得了较多研究成果[1-5]。于斌等[6]对饱和软土地区深基坑支护结构设计中土压力计算开展了研究，给出了计算公式、参数取值、地下水压力的确定方法，并结合实际工程对其进行了验证；俞建霖等[7]对土与基坑围护结构的共同作用进行了数值模拟，探讨了基坑开挖对围护结构变形与土压力分布的影响，并对基坑几何尺寸效应开展了研究；马永琪等[8]提出根据桩身受力的不均匀配筋方法，并应用到实际工程的设计中；Mei Y等[9]结合西安地区多个基坑的监测资料，总结了湿陷性黄土中深长基坑的变形规律，为该区域的基坑设计提供参考；Yoo C等[10]通过总结归纳各地的基坑事故案例，提出地下水的下降可以引起周边土层的沉降，进而诱发工程事故，并建立了地下水水位下降与地层沉降之间的关系；Wang J等[11]对单井和多井抽水方法进行了数值分析，并通过现场监测对其进行校核与修正，发现合适的降水方案可以有效减小基坑沉降量；王建华等[12]系统介绍了基坑支护结构与主体地下结构相结合的方式及在分析方法、变形性状、设计和施工方法等方面的研究现状；孔德森等[13]对比了倾斜悬臂桩与常规竖直悬臂桩的受力及对周边土层的影响，得到同等条件下倾斜悬臂桩的受力性能更好；黄开勇[14]以上海某基坑为例，提出了软土地区相邻超深超大基坑同步开挖条件下，基坑围护结构设计的关键技术，利用隔离墙来阻断两个基坑间的相互影响，监测数据表明该技术效果较好；刘畅等[15]以天津地区的基坑为分析对象，探讨了降雨前后基坑整体状况的变化，得出降雨对软土基坑支护结构变形影响的主要因素。

以上大部分研究都是基于某个基坑的自身条件而展开的，研究内容非常具体且明确。然而，基于大数据对某个区域内的基坑情况进行系统分析的研究成果还鲜有报道。因此，论文以南昌地区为研究区域，全面统计南昌地区503个基坑项目的地层分布、地下水、基坑规模、基坑支护方式等数据，对南昌地区的基坑建设情况进行系统分析，并对今后的基坑发展规划进行展望。

1 南昌地区地层情况

1.1 地形地貌

南昌地区地处赣江抚河下游，地势整体西北高、东南低，依次发育有丘陵、岗地与平原，呈层状地貌特征。构造剥蚀低山丘陵分布于赣江西北部梅岭一带，海拔标高为300～500 m，主要由花岗岩、片麻岩组成。风化剥蚀岗地位于南昌地区西北部的新建区、乐华一带，主要由残积土、砂岩、砂砾岩、千枚岩、板岩等组成，岗顶标高30～50 m。侵蚀堆积平原地形分布在赣江以东地区，占南昌地区最大比例，由全新统、中上更新统冲击层组成，地势平坦，发育有II级冲积阶地、I级冲积阶地和漫滩。

II级冲积阶地分布于尤口、罗家集、邓家埠、莲塘等地，呈南北分布，主要由上更新统下段和中更新冲积层组成，阶面标高30～54 m，受后期剥蚀破坏，阶面有冲沟、陡坎发育。

I级冲积阶地南北向条带状分布于赣江、抚河及支流两岸，由上更新统上段冲积层组成，地势平坦，阶面标高20～25 m，与II级冲积阶地呈内叠式接触，水系发育，有青山湖、艾溪湖、瑶湖等湖泊。

漫滩分为高漫滩与低漫滩，高漫滩与I级冲积阶地呈内叠式接触，由全新统下段冲积层组成，地势平坦，阶面标高18～20 m，低漫滩主要为边滩和心滩，由全新统上段冲积层组成，标高16～18 m。

1.2 工程地质

从勘察资料上来看，南昌地区不同区域的地层分布存在一定差异，地层分布归纳如下：

(1)人工填土：包括杂填土、素填土、耕植土等，其中人工杂填土在老城区分布较广，由生活、建筑与工业垃圾及黏土碎石组成，堆积在原始地势低的区域，填土厚度差异很大，从小于2 m到10 m以上均有分布。

(2)黏土：包括淤泥、淤泥质粉土、淤泥质黏土等，厚度变化很大，从红谷滩中心城区的小于2 m到扬子洲大于5 m都有分布，整体上厚度在2～5 m居多。

(3)黏土：包括粉质黏土、一般黏土、老黏土等，分布在赣江、抚河沿岸及山间谷地，一般出露地表，局部伏于人工填土或粉土层之下，粉质黏土和一般黏土为可塑态，厚度一般在2～5 m，老黏土呈硬塑态，厚度一般在5～10 m。

(4)砂层：包括粉细砂、中粗砂、砾砂、卵砾石等，粉细砂多伏于黏性土之下，主要分布在水系周边，厚度一般在2～10 m；中粗砂主要伏于粉细砂或老黏性土层之下，厚度分布在2～18 m；砾砂主要伏于粉细砂层或中粗砂层之下，厚度分布在2～15 m；卵砾石厚度分布在5～12 m。

(5)岩层：出露于赣江西部，有前震旦系变质岩，晋宁期、燕山期花岗岩、辉长岩，中、新代碎屑沉积岩，具体包括不同风化程度的泥质粉砂岩、泥岩、砂砾岩、千枚岩、片麻岩、大理岩、花岗岩、软弱夹层等。以粉砂岩、泥岩、砂砾岩为代表的沉积岩，岩性较软，厚度一般在10 m以上；以千枚岩、片麻岩、大理岩为代表的变质岩，完成性较差，软弱夹层较多，厚度一般在20 m以内；以花岗岩为代表的岩浆岩，岩石坚硬，完整性好，强风化层厚一般为5～12 m。

同时，论文选取了一些代表性地层，并统计了其主要物理力学指标，具体见表1。另外，勘察结果显示，地下水主要以上层滞水、潜水、孔隙水、基岩裂隙水、承压水等形式存在，稳定水位埋深一般在2～10 m。

图1 基坑按照时间跨度的比例分布图

2 南昌地区基坑建设情况统计

2.1 基坑数量

按照年份将503个基坑划分为2017年之前、2017年、2018年与2019年四个区间，基坑比例参见图1。由图1可以看出：2017年之前的基坑数量较少，2018年与2019年的基坑数量增速较大，一方面是因为统计时存在一些疏漏，没有统计到所有的基坑资料；另一方面也说明近两年南昌地区的基坑数量在大幅增加，间接反映了南昌市的城市建设正在快速发展。

2.2 支护设计

基坑的支护形式是基坑支护方案的核心内容，关系到整个基坑的成本与工期控制。通过统计得到南昌地区的基坑支护形式主要包括排桩(单排或双排灌注桩)、放坡、钢板桩、SMW工法桩、地下连续墙、TRD工法桩等支护形式，图2为各支护形式在基坑中的应用数量，这里说明一点，部分基坑受地层和开挖深度的影响，存在两种及以上的支护形式。从图2可以看出，所有支护形式中排桩的应用最为广泛，占到了55.3%，其次是放坡开挖，占到了32.6%，二者一共占到了87.9%。另外，钢板桩与SMW工法桩也有一定的应用，占到了全部的10%，但是地下连续墙与TRD工法桩的应用却非常少，其他新型工法及支护结构更是鲜有应用。

由于地下水可以影响土压力和土体力学参数，所以地下水也是基坑设计的一个核心因素。针对地下水的处理，主要是采用防排水相结合的处理方法：排水方面，基本都采用坑外与坑内明排的方式，通过设置排水沟、排水管、集水井等结构来完成排水；止水方面，主要采用高压旋喷桩、三轴搅拌桩、咬合桩等止水方式，具体分布形式参见图3。由图3可以看出，三轴搅拌桩由于其止水性能较好，在基坑设计中得到了更为广泛的应用，占到了53.8%，其次是高压旋喷桩，占到了43.1%，二者基本囊括了南昌地区所有基坑的止水措施。

图2 各基坑支护形式分布情况

图3 各基坑止水方式统计情况

同时，基坑设计中也会根据基坑规模和周边环境采用坑内与坑外加固的处理方法，坑内主要是设置水平撑，基本采用钢筋混凝土水平撑和钢结构水平撑两种形式。坑外加固主要采用土钉与锚杆(索)，土钉由于其成本和施工工艺的优势，在南昌地区基坑支护中应用最为广泛，样本统计结果显示：采用土钉的基坑数量为157个，而采用锚杆(索)的基坑数量为45个。

2.3 基坑特征

除了基坑数量和支护形式以外，每个基坑还具有自身的特征，可以用基坑等级、开挖深度、基坑周长、基坑面积、支护方式等参数来对基坑的特征进行描述。

根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)和《南昌市深基坑工程支护结构方案设计文件编制与审查要点》将基坑划分为一级基坑、二级基坑与三级基坑，图4为不同时间段各等级基坑的具体分布情况。

从图4可以看出，近几年来除了基坑整体数量增加以外，一级与二级基坑的数量在逐步提升，三级基坑的数量则增幅不大。这主要是因为近年来南昌市旧城改造和标志性建筑在城市建设中的比例较高，导致所开挖的基坑深度较大且周边环境较为复杂，比如基坑周边多存在市政管线、地铁、道路、建筑物等结构物，基坑建设容易对这些结构物带来不利影响。另一方面是基坑的开挖深度较大，根据开挖深度对基坑进行统计，如图5所示。

图4 各等级基坑统计情况

图5 基坑按深度统计情况

从图5可以看出，近几年基坑建设的增长量主要集中于开挖深度在5～15 m的基坑，其中以5～10 m开挖深度基坑的增量较大，但10～15 m开挖深度基坑的增速更大，该区间内基坑建设的具体数量详见表2。通过表2计算可以得到：开挖深度在5～10 m的基坑建设数量，从2017年前的21个增大到2018年的128个和2019年的125个，增长率达到500%；开挖深度在10～15 m的基坑，从2017年前的5个增大到2018年的36个和2019年的34个，增长率达到600%。同时，5～10 m开挖深度的基坑数量在2018年与2019年的占比分别达到了74.0%和73.5%；10～15 m开挖深度的基坑数量在这两年的占比分别为20.8%和20.0%。可见，目前南昌地区所建设基坑的深度主要分布在5～10 m，且10～15 m深基坑的数量正在快速发展，这也在很大程度上体现了南昌地区地下空间的利用情况和发展趋势。

表2 基坑开挖深度在5～15 m间的统计明细

根据基坑规模(即基坑周长和基坑面积)对基坑进行了统计，详见图6与图7。从图6可以看出，不同时间内周长在1 000 m以下的基坑占据了绝大比例，2017年之前、2017年、2018年、2019年周长在1 000 m以下的基坑比例分别是92.3%、94.7%、85.1%、85.7%。另外，四种周长条件下的基坑数量都增加明显，但相对来说周长在1 000 m以上基坑数量的增速更大，从2017年之前到2019年扩大了12倍，并且所占的比例也在不断提升。可见，目前南昌地区周长在1 000 m以下的基坑居多，但是周长1 000 m以上的大基坑也在逐步涌现。由于基坑的形状各异以及分类区间的不同，图7中各类基坑的变化情况与图6略有差异，但整体来看，图7反应的规律和图6是一致的，即面积在30 000 m2以下的基坑居多，但30 000 m2以上基坑的增速更大。

图6 基坑按周长统计情况

图7 基坑按面积统计情况

3 现状分析与思考

3.1 现状分析

从基坑数量来看，近几年基坑整体建设数量增速很快，所统计的样本中，2017年之前、2017年、2018年与2019年建设的基坑数量占比分别为7.55%、17.7%、38.17%、36.58%。

从基坑支护设计来看，支护形式采用了排桩(单排或双排灌注桩)、放坡、钢板桩、SMW工法桩、地下连续墙、TRD工法桩等，其中以排桩和放坡为主，二者占到了全部支护形式的87.9%；止水措施采用三轴搅拌桩、高压旋喷桩、咬合桩等方式，其中以三轴搅拌桩和高压旋喷桩为主，二者占到了所有止水措施的96.9%；坑外加固主要采用土钉与锚杆(索)的方式，采用土钉设计的基坑占绝大比例，其数量是采用锚杆(索)加固基坑数量的3倍以上。

从基坑特征来看，所建基坑的环境更为复杂，一级基坑的数量从2017年的31个增加到2019年的82个，占比从35.6%增长到46.9%；基坑开挖深度主要集中在5～15 m，其中5～10 m开挖深度的基坑占比最大，在2018年与2019年占比分别达到了74.0%和73.5%，但10～15 m开挖深度基坑增速更大，在2018年与2019年占比也分别达到20.8%和20.0%；从基坑周长和面积的统计来看，中小基坑如周长1 000 m以下或面积30 000 m2以内占绝大比例，超大基坑占比较小，但增速较快，2019年 30 000 m2以上的基坑占比也达到了23.5%。

基于上述统计可以发现，南昌地区基坑建设的数量、深度和规模都在逐步提升，这是城市建设的需要，也是地下空间建设发展的需要。同时，基坑的建设会带动设计与施工水平的不断提升，这些技术和经验的提高也会带动周边地区地下空间的发展。

3.2 思考

将南昌地区基坑建设情况的统计数据与发达地区进行比较，并结合南昌地区今后的发展趋势，不难发现南昌地区的基坑建设在取得一定成绩的同时，也存在一些不足，比如基坑支护方式过于单一导致设计与施工技术缺乏创新，开挖深度过小为后期整体规划带来困扰等。基于此，笔者做如下三点思考：

(1)地下空间规划。规划指导建设，如果规划具有较好的前瞻性，那么后续建设也会避免系列问题。目前南昌中心城区的基坑建设项目较多，相比远郊的基坑建设存在诸多难点，如设计中基坑支护方式需充分考虑周边环境，施工中需要考虑噪声、振动、出土等对周边居民、环境和交通的影响，如果前期规划好，很多类似问题是可以避免的。整体来看，目前南昌地区地下空间利用还处于初步阶段，现阶段的地下空间规划意义重大，应结合南昌地区的长远定位和发展方向，以及地下空间的发展趋势和在城市建设中的地位进行规划。

(2)基坑建设技术。从统计情况来看，南昌地区的基坑支护方式过于单一，导致在项目成本和工期控制上很难达到最优，这主要是由建设方人员的整体水平造成的，如设计人员喜欢套用自己熟悉的支护方案，施工队伍的施工水平也很难满足新型支护方式的工艺要求。结合这一情况，一方面需要加强与发达地区的交流和学习，另一方面也需要结合自身条件(如地貌、地质、地下水等)对基坑建设技术进行思考、总结与创新。

(3)基坑建设管理。基坑建设的管理应该是一个持续的过程，但目前来看，南昌地区的基坑管理工作只注重于建设期，回填之后对相关数据的分析、研究、探讨做得不够。例如基坑监测工作得不到重视，监测数据的可靠性和连续性就无法保障，基坑监测工作意义重大，基坑设计阶段很多计算参数的取值比较保守，而通过监测数据去校核这些参数取值则是一个有效途径，经过分析、研究还可为后续的基坑建设提供参考。同时，管理人员也要敢于尝试，让技术人才发挥作用，这样基坑建设才能更加科学、全面、深入。

4 结束语

近年来，南昌地区基坑建设发展迅速，基坑数量、开挖深度、基坑规模等指标都在逐步提升，表明南昌地区地下空间的利用情况在逐步改善，基坑设计与施工水平在不断进步，并带动了周边地区基坑建设的发展。但是，整体而言，相较于发达地区，南昌地区的基坑建设在前期规划、设计、施工、监测等方面仍存在一些不足，需要通过交流、学习并结合本地区的实际情况和经验，提升规划、管理、设计、施工等各参与方的整体水平。