湖州市市北分区SB-03-01-03c 地块工程总承包（EPC）项目基坑围护设计方案

王顺柯，羊群芳

（中国联合工程有限公司，杭州310022）

1 工程概况

湖州市市北分区SB-03-01-03c 地块项目，南侧为井安路（待建）与环渚小学，西侧为潜庄路（在建），北侧为三环北路，场地北侧和东侧为河流后庄港。本项目总用地面积约88 305.0m2，建筑物主要为8 幢26 层高层、3 幢17 层高层、8 幢8 层多层组成，桩基础，拟建1 层地下室，地下室周长约为970m。

2 工程地质条件及周围环境条件

2.1 工程地质条件

根据勘察资料，场地内涉及基坑支护的土层及土的物理力学性质等见表1。

表1 基阮支护工层土的物理力学性策

2.2 地下水条件

本场地勘探深度以内地下水主要为孔隙潜水、孔隙承压水。孔隙潜水主要分布于上部①层、②层、③层和④层土孔隙中，水量较小，迳流缓慢，富水性差，主要受大气降水和表水的补给，其次为河流等侧向补给，排泄方式主要为蒸发，④层粉土孔隙潜水基坑开挖施工过程中，瞬时用水量可能较大，对基础施工影响较大；孔隙承压水主要分布于⑧、⑩层土孔隙中，赋水性一般，含水层较厚，富水性较强，以侧向迳流补给为主，深井取水为主要排泄方式，各层地下水已贯通，水质、水动态趋同，水动态较稳定。

基坑涉及地下水主要为孔隙潜水，基坑开挖过程中，①层新近填土及原水塘现泥浆沉渣冲填部位及周边河道瞬时涌水量较大，存在向基坑内渗水，从而产生流变等渗透剪切破坏问题。

2.3 基坑周边环境

基坑周边环境如下所述：

北面：地下室外墙边距红线最近处11.9m，红线外为潜庄港，宽度为10～20m。

东面：地下室结构边距红线最近处3.80m，红线外8.3m 为河流，宽度为18m。

南面：地下室外墙边距红线最近处约14.8m，红线外为井安路（待建），地下室开挖过程中可能施工。

西面：地下室外墙边距红线最近处约4m，西南角地下室外墙边距红线最近处约3.7m。

3 围护结构选型分析

3.1 基坑支护结构形式

必须综合考虑地下室特点、周围环境和工程地质条件等因素，才能得到安全可靠、经济合理、施工方便的基坑支护方案。

3.1.1 地下室特点

1）地下室开挖面积大，基坑周长约1 040m，基坑开挖深度较深。

2）本基坑属于二级基坑。基坑工程安全等级的重要性系数Y0为1.0[1，2]。

3）周边环境复杂，场地北侧、东侧为河流，西侧、南侧为正在施工或待施工市政道路，应适当控制基坑变形。

3.1.2 挡土结构选择

一个完整的围护体系应由挡土结构、支撑体系和地下水控制系统3 部分组成，下面具体阐述这3 部分结构的选择。

常用的挡土结构形式包括：（1）放坡开挖；（2）复合土钉墙围护结构；（3）悬臂式围护结构；（4）门架式围护结构；（5）拉锚式围护结构；（6）内撑式围护结构[3]。

3.1.3 放坡开挖

放坡开挖是最为经济的围护形式，具有施工速度快、土方开挖方便等优点，在条件许可的情况下应优先采用。但在软土地基中边坡位移较大，稳定性较差，尤其雨季时在渗流力作用下易产生整体失稳。同时，采用放坡开挖后土方开挖量和回填量大，且回填土密实度难以保证，在今后使用过程中容易出现地下室周边地面下沉的现象。因此，本工程不具有采用放坡开挖的条件，但在周边环境条件较好的区域可在基坑浅部适当放坡。

3.1.4 复合土钉墙围护结构

土钉墙围护结构具有经济性好、施工方便、施工工期短等优点，目前在软土地基开挖深度在5.0m 以下的基坑工程中得到了广泛的应用。

因本基坑开挖深度较大，不适宜采用复合土钉墙围护。

3.1.5 悬臂式围护结构

悬臂式围护结构具有施工方便、施工速度快等优点；但在软土地基中变形大，极易引起周边地表开裂；同时，悬臂式围护结构承受的剪力与开挖深度的二次方成正比，弯矩则与开挖深度的三次方成正比[4]，故其经济性较差，因此不建议采用。

3.1.6 门架式围护结构

双排桩门架式围护结构通过前后排钻孔灌注桩、压顶梁和联系梁形成一个刚度相对较大的门架，从而提高围护结构整体的抗变形能力。由于不设置内支撑，因此，具有施工速度快、施工方便等优点。门架式围护结构侧向刚度大，能有效限制侧向变形，便于挖土和缩短工期，基坑开挖面积大，在基坑中间采用门架式围护结构限制基坑位移[5，6]。

3.1.7 拉锚式围护结构

拉锚式排桩墙围护结构通过预应力锚杆来提供支点，也具有受力合理、对周围环境影响小、经济性好等优点。本基坑场地土层以淤泥土为主，拉锚式围护结构提供的拉锚力较小，且基坑北侧和东侧为河道，不建议采用。

3.1.8 内撑式围护结构

内撑式围护结构具有受力合理、变形易控制、可靠性高、对周围环境影响小等优点，但围护造价相对较高，且施工周期相对较长。本基坑周边环境条件较复杂，基坑周边有在建、待建的市政道路、河道、道路分布，对变形控制要求相对较高。本基坑开挖面积大，采用大角撑或对撑时造价较高，因此，在4 个角部采用内撑式围护结构比较合适。

综合上述分析，本基坑角部采用内撑式围护结构及基坑中部采用门架式围护结构。

3.2 挡土桩选择

挡土围护结构目前可采用地下连续墙、咬合桩排桩墙、SMW 工法桩或钻孔灌注桩排桩墙形成。

地下连续墙整体刚度大，抗渗性好，围护结构变形小，适用于环境保护要求特别高的基坑工程；但围护造价高，施工工艺相对复杂。对于本工程没必要采用。

咬合桩排桩墙施工方便，抗弯刚度较大；但造价仍然偏高，因此不建议采用。

SMW 工法形成的型钢水泥搅拌墙具有施工速度快、经济性好、型钢可回收、绿色环保等优点，同时可兼作为止水帷幕，节约围护结构所占用的空间。目前，已在12m 以下的基坑工程中得到逐步推广应用。但由于本基坑周边环境较复杂，开挖面积大，开挖深度范围内有较深厚软土层，采用SMW 工法桩变形较大，因此不宜采用。

钻孔灌注桩排桩墙具有施工工艺成熟、抗弯能力强、施工质量可靠、造价相对较低等优点[7]，目前已在杭州地区许多深基坑过程中得到了成功的应用。因此，本工程采用钻孔灌注桩（单排局部双排）结合双轴水泥搅拌桩作为挡土桩。

3.3 支撑体系

3.3.1 支撑道数选择

根据本基坑开挖深度及地基土质条件，结合临近项目基坑的成功经验，本基坑可以考虑采用一道支撑的排桩墙围护方案。

3.3.2 支撑材料选择

在支撑材料的选择上，可考虑采用钢支撑和钢筋混凝土支撑。钢支撑理论上具有施工速度快、拆撑方便等优点，但支撑刚度小、支撑密度大；而钢筋混凝土支撑刚度大，形式多样，布置灵活，有利于土方开挖及出土运输，且在浙江地区的应用非常广泛，积累的经验较多。因此，采用钢筋混凝土内支撑。

3.3.3 支撑平面布置

基坑尺寸较大如采用对撑的形式，支撑利用率不高，且对撑跨度超过200m，支撑刚度底、安全度较差。在支撑的平面布置上，采用4 个小角撑的支撑形式，该形式在基坑中部形成较大的挖土空间，大型机械可直接进入坑内挖土并设置挖土的临时通道，可大大加快挖土和出土速度。

基坑东侧紧贴红线，局部不具备设置小角撑及双排桩的位置则设置悬臂桩，加大桩径提高刚度。

综合以上分析，结合本基坑开挖深度和开挖面积，以及周边环境，对上述各方案进行了比选，角部采用单排钻孔灌注桩排桩结合1 道钢筋混凝土支撑，中部采用双排钻孔灌注桩，局部位置采用大直径悬臂桩。

3.4 降水排水方案

1）地表排水：在基坑边坡上方设置300mm×400mm 排水沟，排水沟贯通，并间隔25m 左右设置一个700mm×700mm×1 000mm 集水井，将其排入下水管道，防止地表水流入坑内。

2）坑内排水：基坑内积水采用明排，根据现场施工情况设纵横向排水沟，并每隔25m 左右设坑底集中排水井，并根据开挖过程中坑内水量随时增加集水井数量，做好基坑内有组织的排水工作。排水沟与基坑下坎线的距离应不小于4m。局部坑中坑筏板垫层底已开挖至4 层粉土，坑中坑采用水泥土搅拌桩满堂加固封闭，并准备一定量轻型井点降水设备，出水量较大时采用轻型井点临时降排水。

3）在基坑边坡上还应设置PVC 排水管排出坑壁积水。排水管具体数量可根据现场情况调整。

4 结语

通过上述针对本项目的基坑围护设计方案的论述，希望能够为其相关项目有所帮助，并通过上述论述和大家一起学习交流。