周边复杂环境条件下的基坑支护设计方案

苏启德

（中交（广州）铁道设计研究院有限公司， 广东 广州 510400）

1 工程概况

黄埔客运港站工程，车站长507m，标准段宽28.5m。基于现场勘察结果得知，车站中心里程覆土厚3.0m，基坑保护等级I 级，从而提出变形控制指标，要求地基最大沉降≤0.15H，车站主体施工中各支护结构最大水平位移≤0.25%H，且各处均不可超30mm。项目周边环境复杂，西侧为工业用地、东侧分布大量居民区，并紧邻港口用地，从而加大了施工难度。故本文结合该客运港站工程施工环境较复杂的实际情形，对其基坑支护设计做了深度分析。

2 工程地质水文条件

项目所在区域分布大量特殊填土和软土，以三角洲冲击平原地貌为主，总体地势较为平坦，不存在采空区。根据现场的地质条件，预测在实际施工阶段易发生地面沉降和砂土液化现象。填土层（Q4

ml）、海陆交互相沉积层（Q4mc）、冲积-洪积砂层（Q3+4al+pl）、冲积-洪积土层、残积土层（Qel）、岩石全、强及中等风化带皆为地层类型。

沿线分布大量的特殊性填土和软土中，人工填土层主要为杂填土、素填土及耕植土，素填土为粉质黏土、中粗砂、碎石等；杂填土则含有砖块、混凝土块等建筑垃圾或生活垃圾本层在水平方向上分布广泛。填土在垂直方向上分布不均匀，局部可能存在土层滞水。填土成份复杂且比较松散，成分不均，在外力作用下变形大、强度低。只有正确展开基坑开挖和桩成孔施工才能保证侧壁和桩体的稳固和完整。

沿线软土层由第四系海陆交互相淤泥＜2-1A＞、淤泥质土层＜2-1B＞和河湖相沉积淤泥质土层＜4-2B＞组成。淤泥质土层除了潮湿、容易被压缩外，较好的孔隙比和灵敏度也是其优势，不过其抗剪强度并不高。出现沉降和基底变形是因为原状土会在震动过程中迅速变稀且向两边摇晃。

此外根据勘察资料表明，项目所在区域稳定水位埋深达1.43～2.42m，水位标高5.23～7.26m，此环境下钢筋混凝土结构的性能易受到影响，伴有钢筋腐蚀风险。鉴于此，基坑支护设计工作中要兼顾现场及周边的地质、水文条件，经过多方面比选后确定最优者。

3 复杂环境下基坑支护设计方案

3.1 基坑支护设计原则

基坑支护设计工作中，应尽可能避免在基坑开挖及后续施工环节扰动作用下引发的地面沉降现象，要求最大化减小地面沉降量。现场分布的各类建（构）筑物均是施工阻碍因素，要协调好基坑施工与建（构）筑物的关系。此外，基坑变形控制应根据实际保护等级的不同采取相适应的标准。

保护等级分3 个级别。一级地面的沉降量最多为0.15%H，围护结构最大的水平位移也应在0.25%H 内，开挖至少应有14m 深，建筑物在施工场地附近3H 内即可，或在施工现场周边的1.0H 范围内存在非嵌岩桩等各类型建筑物；二级席最大沉降量最多为0.3%H，支护结构进行水平位移的极限是0.4%H；保护好基坑和环境，可选择多种基坑工程，但一级和三级不可选；于第三级地面而言，其沉降量的最大值也最多为0.6%H；围护结构进行位移的最大值也至多为2%H，开挖深度需＜6m，且施工现场的周边3 倍开挖深度内未分布存在特殊保护要求的建（构）筑物，方可达到基坑施工和环境保护的要求。

3.2 基坑工程特点

基坑有很多特点，须在了解基坑最新情况、施工规模及附近环境等的基础上进行梳理：

（1）基坑所处范围内的地基土类型丰富，其中填土的组成较为复杂，淤泥质粘土不具备较高的强度且厚度较大，易导致基坑发生变形现象。

（2）该工程中的基坑约15m 深，属于超深基坑。基坑开挖深度约15m。超过该深度的电梯竖井存在于少数地区。随基坑开挖工作的不断进行，场地和周围地区容易受到不利影响。对此支护体系设计工作中要注重整体平衡性，尽可能减小基坑开挖的扰动，维持周边环境稳定性。

（3）基坑开挖影响深度范围内主要以粘质粉土层为主，渗透系数较大且区域内地下水发育，管涌、流砂发生概率高，要求止水帷幕性能足够良好。

3.3 方案比选

综合考虑站址周边在地质、水文等方面的实际情况，拟定出几种明挖基坑围护结构形式，分析各自的特点，最终选出适用于本工程的方案。

（1）地下连续墙。此方案的优势在于：（1）工艺成熟、适用范围广，在各类型土质都可取得较好的应用效果，各环节施工速度较快，设置的地连墙稳定性良好，是现阶段最为典型的支护形式。（2）施工灵活性高，临时支撑可依据实际情况及时调整，从而提高地连墙的使用效果，相较于逆作法挖土效率更高，可缩短基坑暴露时间。（3）场地需求较低，可节省大量施工空间。

（2）钻孔灌注桩。基于此方法的应用，所得围护结构在刚度、抗变形两方面的表现更为良好，减少对周边建（构）筑物的不良影响，桩与内部结构形成整体，有效承受水土压力，因此在大深度基坑中具有可行性。

（3）钻孔咬合灌注桩。基于此方法的应用，围护结构具有较高的刚度，仅存在微弱的变形，且周边的各类建（构）筑物也可维持稳定，桩与内部结构形成整体，具备承受水土压力的效果。施工设备方面以大型旋挖钻机为主，施工效率高，可减少不必要的成本投入，但存在较大的施工难度。

3.4 基底加固措施

进行基坑施工时须对基底进行加固处理，该过程应考虑地质情况、附近环境的变形控制标准、如何开挖土方等问题。

就本工程而言，施工现场存在很多深层淤泥质土和软土层，须考虑其具体分布并对其进行加固土壤。若在基坑围护结构施工的过程中，软土层对其有干扰。为保证支护结构的质量，应提前进行加固。基坑工程若没有内部支撑，选用的支护形式为无边坡、水泥土搅拌桩重力式挡土墙及土钉墙支护且软土层分布在基坑附近时，土体会发生移动，这对工程安全有不利影响，须借助土体固结或置换等方法使边坡更加稳固。此外还有很多可行方式。如基坑周围有暗浜，要使其不干扰基坑支护结构的稳定，可借助水泥土搅拌桩掺入更多水泥。水泥土搅拌桩重力式挡墙的设置一定程度上须增加暗河区的水泥含量。

3.5 方案确定

本项目中基坑深度较大，考虑到地质条件欠佳且基坑较深的施工特点，应严格控制变形，尽可能减小对周边环境的不良影响。在围护结构的设计工作中，应提高其刚度、减小结构的变形现象，经多方面分析后最终选择地下连续墙的方式，以发挥出此支护结构稳定性好、刚度大、抗变形能力强、防渗水的优势。

并以施工质量要求为指导，经分析后决定将墙厚设为1000mm。为给施工创造良好条件采取管井降水措施，确保地下水不会对施工作业造成影响。地下连续墙成槽时要维持槽壁的稳定性，应从泥浆比重、材料组成、液面高度等角度入手，使槽壁泥皮具有足够的粘性。对于出入口和风亭两部分附属结构，其基坑深度约9.5m，此部分以600mm 厚的连续墙为主，辅以内支撑的方式，达到多重防护的效果。

4 结束语

基坑工程周边环境复杂，此条件下做好基坑支护设计工作具有必要性，应根据现场情况选择相适应的加固措施，以确保技术可行为基本前提，兼顾施工效率、成本等多方面需求，切实保障基坑的稳定性，给剩余环节的施工作业提供良好条件。