滑坡体地质条件下开挖深大基坑, 周边复杂的地质环境给基坑工程设计和施工带来诸多难题^[1,2], 支护方案的安全、经济和工期等对整个工程都有较大影响, 因此对基坑设计和施工都提出了更高的要求。

深圳市汉京半山公馆项目南侧、东侧及西侧紧紧被小南山体包围, 北侧为小南山山坡下部, 山体和项目场地形成的形状宛若1把椅子, 故称“圈椅状”。场地处深圳市南山区月亮湾大道南侧、兴海大道西侧, 小南山北东侧山坡下部, 原始地貌为高丘陵山坡, 呈现出山脊与沟谷相间地貌, 地形起伏较大。

针对周边复杂地质环境, 该工程在平面和空间上采用多种支护结构组合设计, 按“锚索-抗滑桩、放坡-格构梁-锚杆 (索) 及放坡-挡墙相结合”的设计方法合理安排施工顺序, 顺利完成了基坑开挖, 取得了良好效果。

汉京半山公馆项目位于深圳市南山区, 该工程为高端住宅小区, 共有4栋16层高层住宅、4栋4层多层住宅及1栋商业楼组成。占地面积27 699.88m², 总建筑面积101 907.61m², 地下3层, 地上4～16层, 最大建筑高度49.8m。基坑开挖深度10.3～15.3m, 场地地质灾害治理采用人工挖孔方桩进行抗滑处理, 桩深20～28m。

根据钻探揭露, 场地内地层自上而下依次为第四系崩坡积层 (Q₄^col+del) 、第四系坡洪积层 (Q^dl+pl) 、第四系残积层 (Q^el) , 下伏基岩为加里东期混合花岗岩 (Mr₃) 。土层岩性特征如表1所示。

场地南西侧及南侧地下水埋深2.1～14.2m, 标高为47.020～68.230m;场地北东侧及东侧地下水埋深为1.3～10.6m, 标高为42.520～59.370m。

按环境类型判定地下水和地下水位以上的土层对混凝土结构具有微腐蚀性。地下稳定水位以上的土对混凝土结构具有弱腐蚀性、对钢筋具有微腐蚀性、对钢结构具有弱腐蚀性 (按pH值) 。

根据岩土工程勘察报告进行地质分析^[3,4,5,6]可知, 本地层属于岩土混合滑坡体, 坐落于深圳小南山老滑坡的滑坡体上, 人类工程活动是崩塌滑坡地质灾害的激发因素。因此, 如何确保基坑开挖安全和周边地层不受扰动成为本工程施工的关键。

基坑面积大、埋置深, 属大型基坑, 难度及风险大。基坑面积约27 700m², 开挖深度15.3m, 土方量约270 000m³, 且由于夏季雨水较多, 在基坑施工过程中, 防汛、防台、防滑坡也成为关系基坑安全的重点。

周转场地小、周边地层复杂、工期紧, 如何“分层、对称、平衡、限时、分段”开挖成为本工程施工难点。

本工程滑坡防治安全等级为一级。建筑场地内西侧边坡及2, 3层地下室间约4.5m的基坑边坡安全等级为三级。整个场地边坡设计抗震设防烈度为7度。

除西侧A1-A2段及2, 3层地下室间的基坑边坡为临时结构外, 其余支护结构均为永久性结构。

整个滑坡采用锚索-抗滑桩支护, 锚索锚固至滑动面以下基岩内, 抗滑桩尺寸为1 200mm×1 500mm, 1 500mm×2 500mm, 2 000mm×3 000mm等, 间距2.5, 5m, 基坑支护平面布置如图1所示。

场地南侧±0.000m (绝对标高65.100m) 以上的坡面采用放坡-格构梁-锚杆 (索) 进行支护, 其中小南山公园下侧因场地条件限制无放坡空间, 采用桩锚支护。

基坑西侧A1-A2段及2, 3层地下室间、抗滑桩前平台与3层地下室间的临时性基坑边坡采用放坡-喷射混凝土护面支护。

基坑南北侧中5号楼北侧及北东侧坡体出露地层为漂石、强中风化岩, 现状采用三级自然放坡, 现处于自然稳定状态;6号楼北侧及北东侧坡体出露地层为含砾黏性土、强风化岩, 现状边坡采用三级放坡, 均采用格构、挡墙等加固形式进行支护;7, 8号楼北侧及北东侧为经过三级放坡处理的现有土质边坡, 现处于自然稳定状态。

在场地南侧及南西侧进行土体开挖, 上部将形成永久性边坡, 下部作为建筑物基坑;北侧及北东侧现状高程多为49.790～54.060m, 与地下室底板高程50.300m接近。故本场地需对南侧及南西侧开挖形成的边坡+基坑进行支护, 而北侧及北东侧则基本维持现状边坡。

本基坑开挖深度最深约15.3m, 总体施工顺序为:施工前准备工作→由上至下分级开挖坡面并施工锚杆 (索) 和格构梁, 开挖小南山公园下侧的后排桩→施工抗滑桩→分级分段开挖拟建建筑基坑土体并施工锚索, 及时张拉锁定→完善边坡排水系统→绿化边坡标高65.000m以上坡面→施工地下室→回填地下室与边坡间的空隙至地下3层顶面, 回填土底侧设排水盲沟。

该组合支护先进行抗滑桩施工, 然后进行锚索施工, 锚索施工流程如图2所示。

该组合支护先进行放坡, 然后进行锚杆施工, 最后进行格构梁施工。锚杆工艺流程为:开挖作业面→修坡→成孔→安装锚杆→锚孔注浆→挂网→喷射混凝土。

该组合支护工艺流程为:开挖作业面→修坡→成孔→安装锚杆→锚孔注浆→挂网→喷射混凝土。

土方开挖工艺流程:测量放样→清表→降排水至分层厚度下0.5～1m→土石方分层开挖 (2m左右为1层) →排降水→留预留土层→人工清理→高程控制→自卸车运土→场地修平。

1) 竖向分层开挖基坑深15.3m, 施工过程分层均衡开挖, 土方随锚杆、锚索 (基坑4～8层锚索) 锚固1层开挖1层, 严格遵循锚索锚固于腰梁7～10d后开挖下层土方。

2) 平面按顺序开挖基坑面积较大, 现场受限于交通, 在现场东北侧设置1个主出土坡道。土方采用分步开挖方式, 出土坡道由现场出入口开始放坡, 一直放至基坑底处, 宽8.00m, 坡度为1∶4, 挖土顺序自西向东。最后在坡道处收尾, 收尾采用长臂挖机。

本工程采用3台挖掘机开挖土方, 考虑出土时间及土方运距, 配备20台自卸车, 合理布置现场道路和出入口, 做到四通八达。合理规划卸土场地, 优化运土路线, 合理安排作业时间, 做好车辆分流, 减少道路拥挤。

挖方区按设计边坡放坡和设计支撑结构进行支护, 土方开挖采用机械为主、人工为辅的原则, 机械开挖至控制标高以上200～300mm时改为人工清土。

待挖至接近地面设计标高时加强测量, 标高控制方法为:在挖方区边界根据方格桩设置高程控制桩, 并在控制桩上挂线。

土方开挖至设计标高后, 及时浇捣垫层做到坑底满封闭, 并及时进行地下结构施工。在地下结构施工完成后应及时回填地下室外墙外土方, 回填土应分层夯实, 以减少基坑暴露时间。

基坑施工过程如遇降雨影响下一步土方开挖时, 应采取坑内排水沟、集水井等降排水措施。

各层土方开挖过程中应防止挖掘机碰刮喷锚、锚索、腰梁等结构层, 待结构层强度满足设计要求后方可进行下层土方开挖。

应在基坑底留200mm厚土层, 用人工挖掘修整, 挖土路线按确定方案进行。当支护作业不能满足土方出土进度时, 挖土需根据支护作业要求进行适当调整。

本工程设置了全面、系统的监测体系。监测频率为施工期间1次/d、竣工后1次/15d, 遇连续雨天或暴雨天气须适当增加监测频率, 施工期间2次/d, 施工完成后遇暴雨天气立即监测。

1) 边坡坡顶及支护桩桩顶设水平位移和沉降观测点, 共25个。

2) 桩体测斜监测设于桩后坡体内, 深度要求进入基坑底以下, 共9个。

3) 锚索支锚力监测共布置7个监测断面, 在每根桩的所有锚索位置布设监测点。

4) 桩身应力观测点共布置于7根桩上, 在每根桩身前后左右两侧不同深度对称布置。

5) 水位观测井共5个, 于桩后布置, 井深超过基坑底高程1m。

6) 基坑地面沉降监测共布置5个监测点。

7) 施工过程中或施工后发现桩后及坡面上出现裂缝时, 根据现场情况进行裂缝监测。

1) 边坡水平及竖向位移实际监测数据均小于各级坡高的0.24%, 且连续3d最大变形速率1.64mm/d<3mm/d。

2) 基坑地面沉降的实际监测数据最大值18.24mm, 小于地面沉降预警值25mm, 且连续3d最大变形速率1.28mm/d<2mm/d。

3) 围护桩或土体深层水平位移实际监测数据最大值30.17mm, 均小于地面沉降预警值40mm, 且连续3d最大变形速率1.21mm/d<2mm/d。

4) 支锚轴力、支护结构内力监测数据最大值为设计值的58.34%, 小于预警值。

监测数据表明, 各项监测指标均低于预警值, 由此可知, 该支护体系及施工部署完全满足滑坡地质条件下的基坑施工要求。

针对滑坡体地质条件下深大基坑的支护和开挖, 整个滑坡采用锚索-抗滑桩支护, 抗滑桩底及锚索锚固至滑动面以下基岩内;场地南侧绝对标高65.100m以上的坡面采用放坡-格构梁-锚杆 (索) 进行支护, 其中小南山公园下侧因场地条件限制无放坡空间, 采用桩锚支护;场地西侧临时性基坑边坡采用放坡-喷射混凝土护面支护;场地北侧及东北侧采用格构、挡墙、自然放坡等形式进行边坡支护。由于本工程基坑占地面积大、深度大、周转场地小, 且周边地层复杂、工期紧, 通过采用合理的施工方法及基坑支护、开挖方案, 保证了滑坡地质条件下深基坑施工质量和安全。