周边环境复杂情况下深基坑工程设计
（1 建设综合勘察研究设计院有限公司深圳分院，深圳 518054）摘 要：以竹子林地区 B301-0019 地块建设工程项目为背景，分析了项目设计的重难点，综合考虑工程地质、基坑深度、周边环境、工期、造价、施工可行性等因素后进行选型分析，确定最终整体设计方案为局部桩撑+局部桩锚的支护形式，并考虑出土车道设计，既解决周边环境敏感区的变形控制问题，又有利于基坑土方开挖外运困难的问题，节约了大量工期。实施结果表明，项目施工过程达到了安全可控的目标，保护了周边环境的安全。
关键词：深基坑；支护设计；基坑监测；治理方案1 工程概况1.1 工程设计概况拟建竹子林地区 B301-0019 地块建设工程位于深圳市福田区竹子林片区。项目总用地面积 3582 m2 ，总建筑面积 29785m 2 ，共设 1 东塔楼，地上部分 33 层，地下部分 3 层。项目基坑面积约 2762.6 m2 ，基坑周长约 212.1m，基坑底标高为 5.600m，基坑深度 10.1~13.4m。
工程场地四周环境非常复杂，场地西侧为在建恒邦置地大厦，三层地下室，基坑已回填且主体结构已封顶，正处于外立面施工和装修阶段，距离拟建项目开挖边线 6.4m；场地东侧为已建岭南大厦，二层地下室，距离拟建项目开挖边线约 24m；场地北侧为侨香路；场地南侧为警察学校宿舍楼，13 层楼、高度 40m，采用框架结构，无地下室，基础形式为管桩基础，S 建筑外墙距离拟建项目开挖边线 11.3m。
场地周边管线非常密集，主要集中在场地的北侧、南侧和东侧。
北侧主要管线有：排洪箱涵、电信管、给水管、电力管、燃气管等；南侧主要管线有：污水管、电力管、电信管、雨水等；东侧主要管线有：污水管、电力管、电信管、雨水管；给水管、污水管、电力管、燃气管。基坑周边环境如图 1。
1.3 地质概况
（1）工程地质
根据钻探揭露，场地内地层自上而下依次为：第四系人工填土层（Qml）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）、第四系残积层（Qel）、下伏基岩为燕山四期（早白垩世）花岗岩（ηβ5K1）。土层物理力学参数详见表 1。
图 1 基坑平面图
表 1 土层物理力学参数
岩土层名及成因
代号
渗透系数
(m/d)
天然重度
KN/m
3
黏聚力
(kPa)
内摩擦
角（°）
素填土 0.5 18.0 10 15
杂填土 1 19.5 ── 20
粉质黏土 0.001 18.0 25 20
中砂 10 18.5 ── 25
含黏性土砾砂 20 19.0 3 29
砾质黏性土 0.1 18.5 22 25
全风化花岗岩 0.25 19.0 18 30
强风化花岗岩 0.5 20.0 15 33
（2）水文地质
场地地下水为第四系孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水主要赋存于第四系人工填土层、冲洪积砂层中，其次赋存在第四系残积层和全风化岩层中。其中素填土、中砂、含黏性土砾砂层为强透水层，其余土层为弱透水层；基岩裂隙水主要赋存于强、中风化岩节理、裂隙内，受节理、裂隙发育程度控制，具有承压性。强～中风化岩为中等透水层，微风化岩为微～弱透水层。勘察期间稳定水位埋深 1.0~2.0m。
2 基坑支护设计方案
2.1 工程重难点
（1）整个场地填土和砂层比较厚，且周边环境非常复杂，止水为重中之重；（2）南侧为警察学校宿舍楼，为社会影响敏感单位，支护结构选型需重点考虑；（3）北侧存在大型雨水箱涵和中高压燃气管等重要管线，需要重点保护；（4）项目场地面积小、基坑深，支护结构、工期和出土问题需统筹考虑；2.2 设计方案选型基坑设计应综合考虑工程地质、基坑深度、周边环境、工期、造价、施工可行性等因素，经多方面比较选取施工可行、经济合理、安全可靠、工期较短的方案，并针对不同环境选择不同的支护方案。目前基坑设计普遍采用的支护方案有：放坡、土钉墙、悬臂桩、桩（墙）锚、桩（墙）撑、双排桩或多种方式联合支护等；深圳地区比较常用止水措施有：搅拌桩、旋喷桩、咬合桩、地下连续墙或多措施结合等。
（1）止水方案选型
项目周边环境复杂，三面临近建筑、一面临近市政主干道、管线密集，基坑降水会引起土层有效应力增加，从而造成周边道路、管线、建筑物的沉降，止水方案选取非常重要。
根据地质勘察报告，场地内大部分区域揭露有杂填土，杂填土主要由砖、砼块等建筑垃圾组成，块径 3～8cm，含量约 80%，搅拌桩施工困难，不宜采用；场地填土层、砂层比较厚，采用旋喷桩很难保证搭接宽度的要求，容易形成漏水点，且旋喷桩施工质量不可控是普遍现象，漏水风险非常大，不予采用；地下连续墙止水要求可满足项目要求，但工程造价太高，经济性不符合建设单位成本控制的要求，不予采用；咬合桩作为目前止水效果仅次于地下连续墙的止水形式，基本可适用于各种地层，采用旋挖机或者搓管机成孔，施工工艺成熟，成孔垂直度可控，浇筑混凝土后形成相对完整的刚性止水帷幕，止水效果非常好。
综合比对分析后，咬合桩在经济性、施工可行性、质量控制、止水效果方面均可满足建设单位的要求。
（2）支护方案选型
本基坑面积小，开挖深度大，工期紧，周边环境保护要求高，需要一种施工进度快且安全可靠的基坑支护方案。结合相关工程经验和深圳市常用的支护结构形式，基坑深度超过 10m 土钉墙不适用；周边临近构建筑物，无放坡空间，大放坡不适用；基坑深度大，土质条件差，单排悬臂桩变形无法控制，不适用；地下室退线较小，支护桩紧贴红线，无双排桩施工空间，双排桩支护结构不适用。因此仅对桩撑和桩锚 2 种方案进行对比分析。
基坑东侧：距离恒邦置地大厦约 6.4m，若采用锚索，锚索长度预估要 20-22m，与恒邦置地地下室冲突，显然不可行，故基坑东侧桩锚支护不适用，应采用桩撑支护结构。
基坑南侧：临近警察学校宿舍楼，根据深圳市规定锚索不允许进入临近建筑物下方，无锚索施工空间，应采用桩撑支护结构。
基坑东侧：距离岭南大厦约 24m，有锚索施工空间，桩锚和桩撑支护均适用。
基坑北侧：临近市政道路侨香路，有锚索施工空间，桩锚和桩撑支护均适用。
结合各侧可能采用的支护形式，本基坑可能采用的支护形式为：
全部桩撑或局部桩撑+局部桩锚两种情况。两种支护形式各有特点：①全部桩撑支护结构刚度大，整体性好，无锚索打穿止水帷幕形成的漏水点，有利于控制基坑变形和保护周边环境；但存在三个问题：一是场地内南北两侧高差 3.3m 造成土压力不平衡现象难以解决；二是支撑的设置不利于土方开挖、影响塔楼施工，对工期影响非常大；三是出土受支撑的影响十分不利；②局部桩撑+局部桩锚支护结构主要从三个方面考虑：一是锚索限制施工区域和变形控制严格区域（西侧和南侧）采用桩撑支护结构；二是保证基坑安全的前提下，尽量采用桩锚支护（北侧和东侧），为土方开挖和塔楼施工创造有利条件，缩短工期；三是应考虑锚索打穿止水帷幕形成的漏水点的处理措施，采用锚索孔口堵漏，保证止水帷幕的有效性。
支撑平面布置采用角撑+边桁架的形式（如图 1），减少大角撑对塔楼和土方开挖的影响，对塔楼进行了避让；且角撑具有支护的相对独立性，可以分段开挖土方分段施工支护结构，相互影响较小。若不设置桁架，直接采用加大角撑进行支护（如图 2），会造成支撑构件进入塔楼范围从而影响塔楼施工；东侧角撑范围加大会影响出土车道，按现有出土车道设计，土方车辆会与支撑梁冲突，不宜采用。因此，支撑平面布置采用角撑+边桁架的形式比较合理。
图 2 大角撑平面图
综上所述，经对比分析后，最终确定支护方案为：基坑西侧和南侧采用咬合桩+一道钢筋混凝土支撑，典型剖面一如图 3；基坑北侧和东侧采用咬合桩+三道预应力锚索+锚索孔口堵漏，典型剖面二如图 4；图 3 典型剖面一图 4 典型剖面二（3）出土设计本基坑项目面积小、开挖深度大，土石方外运是制约项目工期的主要因素。本项目采用栈桥+土车道结合的形式，在项目东侧上部设计一段钢筋混凝土出土栈桥，栈桥下部连接土车道，既解决了东侧坡道下部锚索施工的问题，又解决了土方外运的问题，节约了大量工期。
坡道平面详图 1。
2.3 支护设计方案的特点和优点
（1）根据不同周边环境保护要求和施工限制要求，选择不同类型的支护方案，采用局部桩撑+局部桩锚支护结构，解决周边环境敏感区的变形控制问题和基坑土方开挖外运困难的问题。
（2）设计栈桥+土车道结合的形式，解决了出土和车道位置锚索施工的问题，且节约了大量工期，初步估计栈桥下部锚索施工相对土车道下部锚索施工可以节约 1 个月的工期；（3）北侧和东侧采用桩锚支护结构，采用孔口堵漏的形式，解决了锚索孔口大面积漏水的现象，周边环境变形可控；为大面积出土提供有利的场地条件。
（4）采用跨度 24m 的边桁架，减小了角撑范围，避免支撑影响塔楼和出土车道的影响。
3 实施情况
本基坑工程施工相对较顺利，从基坑开挖到基坑回填整个施工过程，坡顶最大水平位移 20.4mm，周边环境最大沉降 12.5mm，最大深层水平位移 22.8mm，均小于设计允许值，对周边环境影响较小。
4 结语
（1）以该项目为背景，分析了项目重难点，并对可能支护形式进行选型分析，针对不同周边环境保护要求和施工限制要求，最终选用局部桩撑+局部桩锚支护结构形式，为土方施工、塔楼施工提供便利；（2）在透水性强的地层中，对周边环境相对简单、变形控制相对宽松的区段，采用锚索孔口堵漏的方式可以有效解决锚索孔口大面漏水的情况，从水位和周边变形情况看，可满足基坑及周边环境安全的要求，为类似工程提供参考；（3）24m 宽度边桁架变形可控，实施效果非常明显，对类似工程具有较大的参考价值。
参考文献：
[1]SJG05-2019 深圳市基坑支护技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.
[2]卓志飞，付文光，周焕杰，冯申铎，周凯.某大厦深基坑支护工程设计实例[S].岩土工程学报，2012.
