温州瓯江口软土地区基坑工程设计案例分析

蔡 烽

（温州设计集团有限公司，浙江 温州 325003）

0 引言

随着地下空间建设的快速发展，作为核心问题之一的基坑工程已愈显突出，在城市地上空间有限的情况下，地下空间的开拓导致基坑越挖越深。温州瓯江口属于政府投资规划的新区，因当地建设刚刚起步且基坑工程设计经验较少，基坑出现大面积坍塌的情况层出不穷。而类似温州瓯江口这种软土地区，土体具有强度低、饱和性大、流塑性强的特点，基坑的设计和施工难度均较大，如何在类似温州瓯江口这种软土地区给出基坑设计的经验和指导意见迫在眉睫。

1 工程概况

1.1 工程特点

温州瓯江口新区基坑开挖影响范围内的土层基本为欠固结的淤泥质软土，该软土不同于温州大部分城区内的土质，强度更低，饱和性更大，流塑性更强，主要由海底的吹填土构成，基本属于温州地区最差的土质。由于土质条件极差，且基于本工程基坑挖深大、面积广、工期紧、经济性要求高的特点，若按照温州城区普通淤泥质土的设计经验进行基坑支护设计，势必导致基坑事故的发生。同时基于对工程造价、施工工期、地质条件、场地周边环境、机械施工等诸多因素考虑，采用重力式挡墙、双排桩、钻孔灌注桩加内撑、加筋水泥土桩锚、放坡、拉森钢板桩等多种支护体系相结合，顺利地完成了地下室结构的施工。本基坑工程施工时间为 2018 年 5 月～11 月，历时 6 个月。在基坑开挖过程中的监测数据显示，基坑边的土体沉降和水平位移均较小，未出现险情，该设计方案得到了业主和施工单位的一致好评。

温州瓯江口 C-03 a 地块建造商品房项目地下室建筑面积 49 680 m2，基坑围护周长 1 200 m，属于大型基坑，基坑总平面图如图 1 所示。本工程 ±0.000 相当于黄海高程 4.950 m，现自然地坪为黄海高程 3.300 m，即相对标高为 -1.650 m；本工程地下室 1 层，地下室底板顶标高 -4.75 m，底板厚度 400 mm，垫层为 250 mm C15 素混凝土垫层，设计开挖深度为 3 750 mm。主楼筏板厚 800 mm，设计开挖深度 4 150 mm，工程桩采用泥浆护壁钻孔灌注桩。根据国标［1］和省标［2］，靠近雁鸣路和瓯石路基坑等级为一级，重要性系数为 1.1；靠近灵蓉河和已建售楼处基坑等级为二级基坑，重要性系数为 1.0，设计使用年限为 1 年。本工程基坑开挖分三期实施，土方挖运顺序由西向东推进（见图 1）。

图1 基坑总平面图

1.2 周边环境

温州瓯江口 C-03 a 地块建造商品房项目位于温州市灵昆镇瓯江口新区，场地北侧为已建的瓯石路，场地西侧为已建的雁鸣路，已建道路中存在较多的给水管线、雨水管线、污水管线、电力管线等市政管线，且有大型的载重车辆通过；场地南侧为在建的灵蓉河，场地东侧为已建售楼处，售楼处为 1 层框架结构并采用管桩基础。该地块一侧邻河、一侧邻已建房屋、两侧邻路，总体周边环境较为复杂。

2 工程地质

2.1 土质情况

根据岩土工程勘察报告，基坑开挖深度影响范围内的土层由上而下依次为：①0杂填土，②1淤泥质粉质黏土，②’1淤泥质黏土夹粉细砂，②2淤泥。土层性状①0杂填土：软塑/流塑，该层场地内均有分布，层厚 0.40～4.40 m 不等；②1淤泥质粉质黏土：流塑，高压缩性，该层场地内均有分布，层厚 1.70～5.90 m；②’1淤泥夹粉砂：流塑，高压缩性，该层场地内均有分布，层厚5.00～9.10m；②2淤泥：流塑，高压缩性，该层场地内均有分布，层厚10.90～14.10 m。典型地质剖面图和岩土主要力学参数如表 1 所示。

表1 岩土主要力学参数

2.2 地下水情况

勘察场地地下水浅部为孔隙潜水，下部为承压水。孔隙潜水赋水介质为淤泥质粉质黏土、淤泥等，水量贫乏，水迳流条件差，受大气降水及河流补给，以向邻区排泄和蒸发为主；其赋水为黏土、淤泥，呈弱透水性，弱含水。勘察期间测得钻孔的地下水位地表下0.30～1.30 m。孔隙承压水主要赋存于卵石层中，水位埋深 12.0 m 左右，承压地下水对本工程施工影响较小可不予考虑。

3 基坑围护设计方案

本章通过对基坑设计方案和后期基坑完成后的监测数据进行对比，分析各基坑围护设计方案的技术要点及其合理性，得出适用于瓯江口软土地区基坑围护的设计经验。

3.1 基坑方案及监测数据对比

本工程基坑开挖深度深 3 750～4 150 mm，底板垫层采用 250 mm C 15 素混凝土满铺，围护结构采用重力式挡墙、双排桩、钻孔灌注桩加内撑、加筋水泥土桩锚、放坡、拉森钢板桩等复合支护形式，主动区采用单轴水泥搅拌桩止水帷幕，被动区采用水泥搅拌桩加固。

本工程基坑监测内容［3］包括：坑外土体沉降及水平位移监测、深层土体水平位移监测（测斜孔）、锚索内力监测、围护桩顶水平位移监测、支撑轴力监测、立柱沉降监测。现主要介绍深层土体水平位移监测，本基坑工程周长 1 200 m，一共布置了 60 个测斜孔。在基坑开挖至地下室施工完毕整个过程中，不同支护形式对应最大累计变形量如表 2 所示。

表2 不同支护形式对应最大累计变形量

从表 2 中可以看出，位移累计量从大到小的顺序为：加筋水泥土桩锚＞放坡＞重力式挡墙＞钻孔桩加内支撑＞拉森钢板桩加内支撑＞双排桩。

3.2 具体方案及技术要点分析

3.2.1 钻孔灌注桩加内支撑支护

北侧靠近已建道路瓯石路，基坑开挖 4.150 m，局部地下室侧壁距离红线较近处，大部分支护形式会出红线，故无法采用加筋水泥土桩锚。因其局部地下室在角部位置，且该处紧邻道路有施工重车经过，需要采用以控制道路位移为主的刚度较大的支护方式，可采用钻孔灌注桩 φ600 mm 间距 900 mm 加内支撑的角撑支护形式，主动区采用单轴水泥搅拌止水同时采用水泥搅拌桩加固，如图 2 所示。

图2 钻孔灌注桩加内支撑

从最后深层土体累计位移变形量 37.90 mm 来看，钻孔灌注桩加内支撑的角撑支护形式对于瓯江口这种极差的土质且考虑重车荷载的情况下，可较好地控制坑边的位移和变形，宜优先采用。

3.2.2 加筋水泥土桩锚支护

东侧为采用管桩基础的已建售楼处，基坑开挖深度4.150 m，该售楼处处于红线外，且距离基坑边约 25 m，东侧至售楼处之间有重车行驶的施工通道，故有条件采用加筋水泥土桩锚的支护形式，主动区和被动区均采用单轴水泥搅拌桩止水和加固，如图 3 所示。

图3 加筋水泥土桩锚

因加筋水泥土桩锚的支护成本较低，支护刚度尚佳，但从最后深层土体累计位移变形量 66.82 mm 来看，位移超过警戒报警值，支护效果并不理想。分析其原因，该累计位移最大点在东侧靠近售楼处的部位，售楼处管桩基础施工后的挤土效应［4］对土体自身的稳定性和扰动破坏性较大，加之坑边施工重车的通行导致基坑位移变形愈演愈烈。

3.2.3 双排桩结合水泥搅拌桩支护

西侧靠近已建道路雁鸣路，基坑开挖 3.750 m，该处基坑边至道路存在一定距离，但基坑边距离用地红线较近，且坑边支护角度较大，无法采用加筋水泥土桩锚和钻孔灌注桩加内支撑的支护形式，故选择采用双排桩结合水泥搅拌桩支护，如图 4 所示。

图4 双排桩

双排桩的支护成本是较高的，前期考虑业主对成本控制的要求，故采取少采用或尽量不采用双排桩的支护方案，该处无施工重车经过，最后深层土体累计位移变形量为 33.70 mm，支护效果较理想。

3.2.4 重力式挡墙支护

东侧靠近已建河道灵蓉河，该处基坑边距离灵蓉河约 15 m，基坑开挖 3.750 m，考虑该侧靠河处荷载较小无施工重车经过，位移控制要求相对较低，且在业主对经济性要求高的前提下，采用重力式挡墙和放坡相结合的支护形式，如图 5、图 6 所示。

图5 重力式挡墙

图6 放坡

由于考虑到瓯江口地区土质极差，在水泥搅拌桩内掺入水泥重量 0.15 % 的 SN201 复合贴加剂［5］以提高桩身强度，重力式挡墙最终的位移变形量为 42.92 mm，满足设计警戒值和对该处变形的预期要求，支护效果较好。按照当地施工经验，单轴水泥搅拌桩所形成的重力式挡墙支护刚度较弱且位移是较大的，究其原因主要是水泥搅拌桩内掺入水泥重量 0.15 % 的 SN 201 复合贴加剂，该贴加剂能较好地提高桩身强度并且改善成桩性能。

3.2.5 拉森钢板桩加钢内支撑支护

地下室坡道处局部距离红线较近，开挖范围小且可考虑后施工，支护采取拉森钢板桩加钢内支撑的支护形式，如图 7 所示。拉森钢板桩具有施工快、可回收绿色环保等特点，尤其适用于这种开挖小、施工快的工程优势明显，深层土体累计位移最终变形量为 35.81 mm，支护变形位移控制较好，在瓯江口软土地区宜可采用。

图7 拉森钢板桩

4 结语

本工程在温州瓯江口地区土质极差的区域创新采用多种支护体系相结合，顺利地完成了地下室施工，是一种经验积累，为后期瓯江口地区的基坑支护设计提供如下的参考价值：

1）温州地区地下室底板垫层普遍做法为150 mm 厚片石灌砂，再加 100 mm 厚 C 15 素混凝土，但在瓯江口软土地区，普遍做法因为时间关系易导致坑底部隆起现象较为严重，宜采用 250 mm 厚 C 15 素混凝土直接满铺做法。

2）在打设水泥搅拌桩时，从温州老城区以往的工程实例来看，重力式挡墙的深层土体位移一般都很大，而本工程掺入了适量的 SN 201 复合贴加剂，在提高桩身强度改善成桩性能的同时，增大了重力式挡墙刚度从而减小坑边位移，值得借鉴。

3）对于邻近有基础打设管桩的已建建筑物，或者有重型载重车辆通过以及以控制位移为主的已建道路的基坑侧，不宜采用重力式挡墙、加筋水泥土桩锚等支护刚度相对较弱的支护形式，宜采用钻孔桩加内支撑的支护形式，可较好地控制坑边位移。