滨海沉积地貌区富水砂层深基坑支护方案设计

李 超，管云民，管晓琪

（1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650000；2.青岛地质工程勘察院，山东 青岛 266000）

对于地质条件复杂、受地下水不良作用影响较大及周边道路、建筑、管线等环境复杂的深基坑而言，科学合理的设计施工具有重要意义。

1 工程概况

1.1 工程基本概况

青岛铁建广场国际科创总部基地启动区一期项目拟建场地位于青岛市市北区傍海中路以西、瑞昌路以北。基坑开挖面积约99 600m2，基底标高约为-6.50～-4.50m，场区整平标高为5.20～5.50m，基坑开挖深度约10.0～12.00m，支护周长约1 000m，根据JGJ120-2012《建筑基坑支护技术规程》，基坑支护结构安全等级为一级。

1.2 地层岩性

拟建场地地层岩性自上而下为：①第四系由全新统人工填土层（Q4ml）：为杂填土，主要成分为建筑垃圾夹少量粘性土及砂土；②全新统海相沉积层（Q4m）：主要为砂土、砂砾土，级配较差，整体粒径自上而下逐渐增大，浅表局部夹粘性土层；③第四系上更新统陆相洪冲积层（Q3al+pl）：主要为粉质粘土，局部夹砾石及少量碎石，干强度高，韧性中等；④中生界白垩系王氏群（K2w）：为下伏基岩，岩性以砖红色泥岩、砂砾岩为主；⑤白垩系青山群（KqB）：岩性以紫红色安山岩、砂岩为主；⑥燕山晚期（γ53）：岩性以灰白色、浅肉红色花岗岩为主。

该基坑工程拟建场地主要岩土层常规工程性质指标见表1。

表1 场地主要岩土层常规工程性质指标

2 工程施工难点

1）施工难度大该工程基坑开挖面积大，开挖深度10～12m，支护长度约1 000m，工程量较大，需合理安排人员和机械。

2）拟建工程周边环境相对较复杂基坑北侧为现有厂房，基坑边线距厂房约9～12m，其余侧为市政道路，西南侧现存一中石化管线，距基坑约26m，南侧距瑞昌路立交桥约43～60m。场区周边需搭建临时用地，南侧幼儿园、水泵房位置需先行建设，无放坡空间。故必须对现有临近建筑及管线进行分析，严格控制施工过程中基坑的变形量。

3）受地下水影响较大基坑开挖深度内存在渗透系数大且含水量高的的厚层粉细砂、粗砂层，地下水丰富。雨季泄洪压力较大，支护需要特别重视，严控支护桩和旋喷桩施工质量。

3 基坑支护与监测

3.1 支护方案

本基坑具有开挖面积较大、开挖深度较深，周边环境复杂，对变形要求严格，开挖深度内存在渗透系数大的厚砂层的特点。根据这些特点，对西侧及西北侧水量大且砂层较厚的位置采用双排桩支护，对其余侧采用桩锚支护，并根据具体情况将支护区划为8 个支护剖面单元，其支护方案如下（支护平面图见图1）。

图1 基坑支护平面图

1）1-1 剖面：双排支护桩∅1 200@1 800，高压旋喷桩∅1 100@800，开挖深度约为12.3m。

2）2-2 剖面支护类型：双排支护桩∅1 000@1 500，高压旋喷桩∅1 100@800，开挖深度约为12.3m，一排锚索。

3）3-3 剖面支护类型：双排支护桩∅1 000@1 500，高压旋喷桩∅1 100@800，开挖深度约为9.8m，一排锚索。

4）4-4、5-5 剖面支 护类型：支护桩∅800@1200，高压旋喷桩∅1 100@800，2 排锚杆，开挖深度10.80～11.3m。

5）6-6 剖面支护类型：双排支护桩∅1 000@1500，高压旋喷桩∅1 100@800，开挖深度约为11.3m。

6）7-7 剖面支护类型：双排支护桩∅1 000@1500，高压旋喷桩∅1 100@800，开挖深度约为13.0m。

7）8-8 剖面支护类型：支护桩∅800@1200，高压旋喷桩∅1 100@800，2 排锚杆，开挖深度约为12.2m。

3.2 地表水、地下水控制体系

本基坑砂层分布较厚，总体水量较大，总体思想是采用“高压旋喷帷幕止水+坑内明排”的方案控制地下水。对于地表水及少量近地表地下水采用“排水+截水”的方法。具体方案为：在坡顶设置截水墙，防止地表水渗入坑内；坡面按5～10m2/个的原则或根据渗水情况灵活设置∅50PVC 泄水管；在基坑开挖过程中若坑内水量较大，则每隔20～25m 设置1 个集水井，坑底设置排水沟采用明排方式排水；基坑成型后在基坑侧壁砌筑砖胎膜封闭基坑。

3.3 施工工艺

1）土方开挖土方开挖前应在基坑内部设置集水坑，必要时设置集水井进行预降水，疏干坑内积水，便于土方及支护施工。应分层分段开挖，与支护施工配合进行，分层高度与锚杆标高相对应，每层开挖深度为土钉（锚杆）下0.50m，每段开挖长度为25～35m，开挖至砂层部位后开挖长度应适当减小。

2）帷幕及支护高压旋喷帷幕需沿基坑周边全面设置；支护桩间布置，帷幕桩有效直径不小于1 100mm；支护桩外排布置间距800mm，其帷幕桩有效直径不小于1 100mm。采用三重管施工工艺，水泥用量不小于600kg/m。施工前选择不利部位试桩3 支以确定施工参数。

3）基坑排水措施基坑侧壁在上层滞水含水层的底板位置局部可能出现少量因降雨、管道漏水形成的残留滞水，可采用在基坑四周边坡的含水层底部，插入引流管将隔水层所托之少量残留滞水引入管井或集水井中排出。

4）地面防渗措施基坑5m 范围内不宜设置用水点，在基坑四周边做好地面硬化和排水措施，防止雨水和人工用水的入渗引起边坡坍塌，截水沟采用砖砌置、水泥钩缝。

3.4 基坑监测

监测是实现动态设计、信息化施工的重要环节，同时也是发现支护工程事故征兆的最直接手段，施工过程中要加强监测及信息反馈工作。

3.4.1 监测项目

由于本基坑多临近建筑及管线，故应特别加强周边建筑物、管线沉降监测及水平位移、深层水平位移监测。监测内容还应包括坡顶水平位移监测、坡顶沉降监测、锚杆轴力监测，地表裂缝、地下水位监测等项目，建议根据现场情况进行环境地表沉降监测、支护桩冲击成孔对相邻建筑物的振动速度监测等项目。监测点平面布置见图2。

图2 监测点平面布置图

3.4.2 监测周期

基坑开挖前设置基准点、监测点，并记录监测点初始值。自基坑开挖起进行监测，在基坑工程施工期间，现场巡检应根据施工情况每日不定期进行，坡顶水平位移、坡顶沉降的监测频率建议为1～2 次/日，周边建筑物沉降监测宜1～2次/周，预应力锚杆轴力、环境管线沉降等的监测频度可根据规范要求和现场情况确定，变形速率异常或雨雪恶劣天气等应加大监测频度。基坑工程竣工后，若监测数据较稳定可适当减小监测频度。

4 结论

本文根据青岛铁建广场基坑拟建场地的水文地质、工程地质及周边环境条件，对该基坑工程开挖支护和施工方案进行了设计。

根据该基坑的特点，将支护段分为10 个剖面单元，建议对西侧及西北侧水量大且砂层较厚的位置采用双排桩支护，对其余侧采用桩锚支护。地下水控制体系采用“高压旋喷帷幕止水+坑内明排”的方案，地表水控制体系采用“排水+截水”的方案。基坑施工过程中要严格进行监测，尤其要加强周边建筑物、管线沉降监测及水平位移、深层水平位移的监测。一旦遇到异常情况，一定要及时通知各方，暂停施工，讨论制定应急处理方案，保证施工安全。