0 引言

　　近年来，我国城建事业发展迅速，越来越多的地下商场、地下车库兴建在已有建筑物密布的闹市区，基坑开挖深度大、周边环境复杂、场地工程地质条件差，这就使得基坑支护的难度加大，尤其是软土地区开挖的深基坑，支护及施工难度更大，影响因素更多。影响基坑支护及开挖成败的因素中有一些较明确，能在设计时考虑进去，但仍有一些因素较复杂，存在很大不确定性，只能在施工过程中根据基坑监测数据通过动态调整设计来考虑。

　　以烟台市某软土深基坑工程为例，深入探讨滨海软土地区深基坑支护设计的技术要点和施工过程中的关键控制点。

　　1 工程概况

　　该工程位于烟台市经济技术开发区，占地面积约27 521m²，主体建筑包括3栋超高层建筑及3～4层商业裙房，地下车库为2层，塔楼采用框架-核心筒结构，桩基础，裙房为框架结构。

　　基坑平面形状大致呈梯形，周长约600m，基底开挖深度各异，其中地下车库开挖深度9.4m，西侧局部加深至11.5m，塔楼核心筒电梯基坑加深至15.6m。

　　1.1 基坑周边环境

　　基坑北侧及西侧为市政道路;基坑东侧为5层混凝土框架结构建筑，其半地下室基础埋深2.0m，采用碎石桩复合地基独立基础;基坑南侧为居民小区，其建筑部分为砖混结构，天然地基，片筏基础，基础埋深约1.50m，其余为现浇框架结构，筏形基础，基础埋深约1.50m。基坑平面及其周边环境如图1所示。

　　

　　图1 基坑平面及周边环境(单位:m)  

　　 

　　1.2 工程地质条件

　　场地所处地貌类型为滨海沉积平原，场地标高5.200～5.700m，上部地层为海相沉积的粉土、粉砂及淤泥质软土层，下部地层为粉质黏土、中粗砂、砾石层，工程地质条件复杂。基坑开挖范围内的主要土层为(1),(2),(3),(4),(5)层，其中(2)层粉细砂、(3)层粉土厚度较大，透水性强，易发生流土问题，(5)层淤泥质粉质黏土为主要软土层，呈流塑～软塑状态，压缩性高，抗剪强度低，位于基底标高附近，对支护结构影响大。同时，勘察报告判定本场地为轻微～中等液化场地，本项目施工所产生的扰动易造成地表附加沉降。各土层的主要物理力学指标如表1所示。

　　  

　　表1 场地各土层的主要物理力学指标 

　　 

　　 

　　

　　表1 场地各土层的主要物理力学指标

　　场区地下水类型为:孔隙潜水及承压水。

　　1)孔隙潜水主要赋存于(2)层细砂、(3)层粉土、(4)层粉细砂、(6)层粉砂之中，位于整个场区内。地下水流向为自南至北，以北部黄海为最终排泄口，该层地下水水位随季节的变化而变化，变化幅度0.5～1.0m。稳定水位标高平均值3.680m。

　　2)承压水分布于(9)层中粗砂、(10)层角砾、(11)层碎石中，水量较大。地下水主要由相邻含水层侧向径流补给，并以地下径流等方式排泄，该层地下水水位随季节的变化不大，变化幅度1.0～2.0m。经现场测试承压水平均水头标高-5.830m。

　　场区工程地质剖面如图2所示。

　　

　　图2 工程地质剖面  

　　 

　　2 基坑支护及降水设计方案

　　2.1 工程特点分析

　　建设场地用地空间紧张，场地西侧为施工单位临时办公场地，北侧为本项目售楼处，无大范围放坡施工条件，基坑有以下几个特点。

　　1)工程地质条件差，在基坑开挖范围内主要为海相沉积的松散粉土、粉细砂及淤泥质土，在基坑底部为软塑～流塑状态淤泥质土～软土及松散粉细砂，物理力学性质极差。

　　2)水文地质条件复杂，场地地下水以孔隙潜水及弱承压水为主:潜水主要赋存于(2)层细砂、(3)层粉土、(4)层粉细砂、(5)层粉砂之中，潜水水位平均标高为3.680m;承压水分布于(9)层中粗砂、(10)层角砾、(11)层碎石中，水量较大，平均水头标高约-5.830m，埋深约11.80m，主楼电梯坑开挖深度较深，受承压水影响极易出现突涌事故。

　　3)周边环境复杂，项目南侧建筑采用天然地基、筏形基础，未采取地基处理措施，场地下细砂层为液化土层，液化等级属于轻微～中等液化，极易受施工扰动影响。

　　2.2 支护及降水设计方案

　　综合考虑场地地层情况、基坑周边环境情况及基坑开挖深度，支护采用桩锚支护形式，并在桩间内插高压旋喷桩做截水帷幕。

　　支护桩桩径800mm，嵌固深度9.50～12.50m，桩间距1.50m，桩身混凝土强度等级为C30，冠梁顶标高为场地稳定水位标高，冠梁以上按1∶0.4放坡。支护桩较长，根据桩身弯矩情况采取分段配筋的方式以节省造价。

　　根据不同区段基坑深度，设2～3层锚索，一桩一锚，间距1.50m，锚索杆体为15.2钢绞线，锚固体设计直径500～550mm，采用一次成锚工艺，使用高压旋喷设备生成锚固体，自由段每米水泥用量约50kg，锚固段每米水泥用量140～170kg。由于基底处为淤泥质土，如锚固体设置于淤泥质土层内，其锚固力低且施工质量难以控制，故调整锚索角度，第1,2层锚索角度调整为10°，设双拼[28a作为腰梁，第3层锚索角度调整为35°，锚固段穿过淤泥质土层，进入其下粉土及粉质黏土层内，设混凝土腰梁(见图3)。

　　

　　图3 基坑支护剖面(单位:m)  

　　 

　　基坑截水可采用水泥土搅拌桩或高压旋喷桩形式，由于本场地地层以松散粉细砂、粉土为主，采用桩后单独成排的水泥土搅拌桩作为截水帷幕时，一旦出现帷幕漏水情况，会导致桩间土全部流失，造成较大隐患，且堵漏操作难度大，综合考虑，本项目中采取桩间施工1根高压旋喷桩的截水方式(见图4)。

　　

　　图4 类似地层中采用桩后帷幕的工程案例  

　　 

　　本项目高压旋喷桩设计直径1 200mm，每米水泥用量约500kg。旋喷桩内插于支护桩间，与支护桩搭接成帷幕，搭接长度为250mm。帷幕顶标高同支护桩顶标高，帷幕底进入基底以下8.2m，其中BCDEFGHI及NOAB段幕顶标高3.400m，底标高-12.000m，幕高15.40m;IJKLMN段幕顶标高3.400m，底标高-14.000m，幕高17.40m(见图5)。

　　

　　图5 支护桩与帷幕搭接大样  

　　 

　　场地下分布有承压水层，办公楼电梯坑处开挖深度大，经验算抗突涌稳定系数不满足要求，且基底处为淤泥质土，放坡开挖方式难以保证边坡稳定性，对其采取高压旋喷桩加固措施，该区域加固后同时满足抗突涌稳定性要求、降水要求及坑中坑放坡开挖要求。高压旋喷桩直径1 200mm，桩间距950mm，桩间搭接250mm，每米水泥用量约500kg，加固厚度为5m。加固区域平面及剖面如图6所示。

　　

　　图6 办公楼核心筒基底加固平面与剖面  

　　 

　　3 施工重、难点

　　3.1 工程桩施工

　　本项目公寓楼及办公楼均为超高层建筑，采用后注浆钻孔灌注桩，裙楼及地下车库采用管桩，由于场地下部地层软弱，承载力差，基坑开挖后不具备大型设备施工条件，故主楼钻孔灌注桩、裙楼及地下车库管桩、基坑支护桩、高压旋喷桩帷幕、降水井、办公楼核心筒加固工作均从现状地面施工。工程桩及办公楼核心筒基底加固高压旋喷桩空桩较多，最深处可达-15.6m，需严格控制桩位偏差和桩身垂直度以保证施工质量。

　　3.2 支护桩施工

　　支护桩桩身范围内为淤泥质土层及砂层，施工时极易发生桩身扩径或缩颈情况，综合考虑施工工效及成本，采用长螺旋钻机成孔后插钢筋笼的工艺，经开挖验证，成桩质量好于泥浆护壁钻孔灌注桩。

　　3.3 截水帷幕施工

　　截水帷幕需穿越粉土、粉细砂、淤泥质土、粉质黏土等土层，土层性质差别大，本项目高压旋喷桩施工采用三重管施工工艺，经开挖验证，采用该工艺施工时，在细砂层内成桩质量理想，桩身直径大于设计值，但在粉砂、粉土层内成桩质量略差，桩体外侧水泥掺入量偏低，开挖过程中出现剥落现象。

　　基坑开挖过程中，安排专门的班组巡视基坑，发现帷幕漏水点立即采取堵漏措施。针对基坑侧壁出现的局部漏水情况，分别采取在基坑内采用单管高压旋喷钻机施工竖向帷幕和聚亚胺胶脂双组分材料注浆堵漏措施，堵漏效果良好。

　　3.4 场地承压水处理

　　本场地为拆迁场地，场地内存在一些未知的地下构筑物，基坑开挖至基底标高时，挖出1眼未封堵的废弃管井，该管井采用实心混凝土井管，井深约30m，深入下部承压水层内，地下水从井内大量涌出，涌水量大，基坑存在被淹风险。出现该情况后，项目部立即组织人员将涌出的地下水引流至附近电梯集水坑，同时采取向井内抛袋装水泥、砂袋等措施，以减少涌水量，之后埋设深度约12m的注浆钢管，并在井口处采取塞棉毡、木方等临时堵水措施，然后覆土反压约2m厚度。此时井内承压水仅从埋设的注浆管内涌出，随后搅拌水泥浆，采取压力注浆措施，水泥用量约5t。注浆完成后封堵注浆管，1周后将此处土方挖除，封堵效果良好，无涌水情况。

　　4 基坑监测结果分析

　　基坑地面工作于2014年2月初施工完毕，随后进行土方开挖，基坑监测工作自2014年2月7日开始。至2014年6月基坑开挖至基底标高，7月局部地下结构施工完毕，基坑部分回填，监测工作持续至2014年10月29日结束。

　　基坑采用岛式开挖，土方开挖时先开挖基坑周边土方，为冠梁及锚索提供施工条件，工地门口设置于工地南侧中部，故土方运输的主要通道位于基坑南侧。自2014年2月初开始表层土方开挖，4—5月为基坑土方开挖量最大时期，至2014年6月土方基本开挖完毕，仅预留北侧临时施工坡道土方。

　　4.1 基坑南侧桩顶水平位移

　　基坑桩顶最大水平位移48.6mm，其中约84%的沉降量发生在基坑土方开挖期间(见图7)。

　　

　　图7 基坑南侧桩顶水平位移曲线  

　　 

　　4.2 基坑周边建筑物沉降

　　南侧1,2号建筑距离支护桩约17m，采用天然地基筏形基础，东侧3号建筑距离支护桩约14m，采用碎石桩复合地基独立基础。建筑物的沉降主要发生在基坑开挖期间，土方开挖完成并撤场后，建筑物产生的沉降最大量约15mm。基坑开挖前期，开挖深度约3.4m，第1层高压旋喷锚索施工期间，监测到南侧建筑产生较大沉降量，约20mm(见图8)。

　　

　　图8 1～3号建筑物沉降曲线  

　　 

　　最大沉降量出现在南侧中部的1号建筑处，1号建筑北侧最大沉降量约74mm，南侧最大沉降量约46mm，南、北两侧最大差异沉降量30.5mm，最大倾斜率为0.001 92，建筑物未出现任何新裂缝，变形量在规范允许范围内。

　　2号建筑位于基坑南侧西半部，变形量小于位于基坑中部的1号建筑，可看出2号楼的沉降在21～55mm，南、北两侧最大差异沉降量为33.18mm，最大倾斜率为0.001 57，建筑物未出现任何新裂缝，变形量在规范允许范围内。

　　基坑东侧3号建筑沉降量最小，最大沉降量仅约20mm。3号建筑距离基坑近，但沉降量小于另外2栋建筑，综合分析，存在以下几方面原因:(1)3号建筑采用碎石桩复合地基处理，消除了地基土的液化性;(2)土方开挖期间，施工车辆从工地南门出入，南侧1,2号建筑受施工振动影响较大。

　　4.3 水位观测

　　基坑开挖及使用期间，外侧地下水位无明显下降。

　　5 结语

　　1)烟台市经济技术开发区软弱粉细砂、淤泥质土场地基坑采用桩锚支护方案经济可行，截水帷幕宜采用桩间搭接高压旋喷桩方式。

　　2)软弱粉细砂、淤泥质土易受施工扰动，土方开挖及锚索施工引起的沉降不容忽视:高压旋喷锚索在该地层中抗拔承载力大，施工质量可靠，但易引发地表附加沉降;细砂层呈松散～稍密状态，具有液化特性，周边建筑物如未采取消除液化的地基处理措施，宜将主要施工道路布置在远离建筑物一侧，尽量减少施工振动影响。

　　3)该类型场地基坑开挖对周边环境的影响范围大，约3倍基坑开挖深度范围内的地表都出现可观测到的沉降，预计最大影响范围约5倍基坑深度。

　　4)场地下部承压水对基坑的影响不可忽视，当基坑开挖深度大、承压水头高于基坑底时，应验算承压水作用下的坑底突涌稳定性，必要时采取加固措施。