基于深基坑支护设计与岩土勘察技术分析

陈 勇

(福建省第四地质大队，福建 宁德 352100)

随着我国经济的发展，在工程建设过程中，对高层建筑和地下空间需求越来越高，在实际工程中，经常会遇到基坑开挖。开挖深度超过5 m的基坑属于深基坑，需要加强支护。同时，在深基坑施工前，掌握岩土勘察掌握岩土层分布与特点，对基坑支护设计和施工具有重要指导意义。本文结合某地区商业广场的岩土工程勘察和深基坑支护设计，来说明在深基坑支护中设计与岩土勘察技术的重要意义。

1 工程概况

某地区商业广场，场地总用地面积为15 604 m2，总建筑面积47 635.11 m2，地下室面积约8 625.11 m2。拟建建筑包括1栋11+2F酒店，1栋11+2F办公楼，1栋3F商业楼，1栋9+3F办公楼及一层整体地下室。拟建建筑采用框架结构，对差异沉降敏感程度属敏感，拟采用桩基础。地下室底板底高程为15.70 m，场平标高为20.90 m，基坑支护段开挖深度为5.2 m。地下室平面呈不规则的矩形。基坑周长约为466.13 m，基坑开挖面积约12 416 m2。在基坑工程设计及施工前，开展岩土工程勘察工作，查明拟建场地岩土工程条件，为拟建工程的基础设计、施工提供所需的岩土工程资料。

2 深基坑岩土工程勘察技术

2.1 岩土工程勘察技术

(1)钻探工艺：采用回转钻进，土层钻探回次进尺控制在1.00 m以内，岩层钻探回次进尺控制在2.00 m以内。为满足样品采集的需要，开孔口径一般为130 mm，终孔口径不小于91 mm。

(2)采样：原状土样采用取土器采集，岩、土样品采集后密封移交实验室。各采取了2组水样、2组土样进行腐蚀性指标分析。取水试样过程中，尽量减少水试样的暴露时间，并及时移交实验室。

(3)水位测量：在钻孔内直接测量初见水位和稳定水位，且稳定水位在勘探结束后统一测量；水位测量精度不得低于±20 mm。

(4)本次勘察原位测试采用了标准贯入试验、圆锥动力触探试验等方法。在粉质黏土层、粉砂层、中砂层、粗砂层中进行标准贯入试验；在杂填土层、砾砂层、强风化砂岩中进行重型圆锥动力触探试验。

(5)工程测量：所有勘探孔均采用GPS放至实地，平面坐标及高程以建设单位提供的基准点为测量控制点。施工结束后，复测其坐标及高程。

2.2 岩土层分布特征

通过全面的岩土工程勘察表明，拟建工程场地地层包括第四系人工填土层、第四系全新统冲积层及第三系新余群粉砂岩。按其岩性及其工程特性，从上到下依次划分为①杂填土：以建筑、生活垃圾及粉黏粒为主，揭露层厚1.3～4.8 m；②粉质黏土：可塑，以粉黏粒为主，韧性及干强度中等，层厚1.2～5.0 m，层顶标高18.26～20.23 m；③粉砂：湿-饱和，松散，主要矿物成分为石英、长石等，含少量泥质，分选性一般。实测标贯锤击数为6～8击，经杆长修正后平均击数为5击，揭露层厚0.90～3.70 m，层顶标高12.53～17.47 m；④中砂：饱和，松散，主要矿物成分为石英、长石及云母等，分选性一般，底部颗粒逐渐变粗。实测标贯锤击数为9～10击，经杆长修正后平均击数为8击，层厚1.30～6.00 m，层顶标高11.64～15.03 m；⑤粗砂：饱和，中密，主要矿物成分为石英、长石等，分选性一般，底部颗粒逐渐变粗。实测标贯锤击数为19～22击，经杆长修正后平均击数为14击，层厚6.60～12.90 m，层顶标高8.68～13.63 m；⑥砾砂：饱和，中密，主要矿物成分为石英、长石、硅质岩等，分选性一般，底部颗粒逐渐变粗，层厚1.90～5.90 m，层顶标高-0.61～3.34 m；⑦强风化泥质粉砂岩：粉砂质结构，泥质胶结，中厚层状构造，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩体破碎，岩石质软，岩芯呈碎块状及短柱状，层厚为0.80～1.60 m，层顶标高-3.56～-2.15 m；⑧中风化泥质粉砂岩：岩石风化中等，节理裂隙稍发育，岩体较完整，岩芯呈短柱状，局部含有青灰色钙质泥岩，钙质胶结，层厚1.70～9.70 m，层顶标高-4.96～-3.23 m。

2.3 场地水文地质条件

勘察场地勘探深度内地下水主要为上层滞水、第四系松散岩类孔隙水及基岩裂隙水三种类型。其中上层滞水主要赋存于上部杂填土中，连通性一般，季节性存在，水量小，主要接受大气降水的垂直入渗补给，水位及水量季节性变化大，强降雨及持续降雨后水位上升，预测水位最高可达地表，无降水时水位下降。勘察施工过程中未见上层滞水。第四系松散岩类孔隙水赋存于下部第四系全新统砂砾层中，局部具微承压性。粉质黏土为相对隔水层顶板，下伏基岩为相对隔水层底板。实测地下水稳定水位埋深5.5～6.6 m，稳定水位标高为14.77～15.79 m；含水层一般厚度为18 m左右。含水层渗透性强，水量丰富。结合本区工程经验，建议含水层综合渗透系数采用80 m/d。基岩裂隙水赋存于下部紫红色泥质粉砂岩中，但由于其大多呈闭合状或被泥质充填，富水性较差，水量有限，对基础施工影响小。勘察施工期间，钻孔内未出现漏水现象。

3 深基坑支护设计

3.1 基坑周边环境与岩土条件

拟建场地设一层整体地下室，基坑开挖深度5.2 m，拟建场地整平标高为20.30～20.90 m，地下室底板标高为15.10～15.70 m。拟建地下室东面为城市道路，地下室外边线距用地红线最近处约为11 m，且城市道路下有地铁区间隧道通过，用地红线离区间隧道边线约为11 m；北面为街道，地下室外边线距离用地红线最近处约为25 m；西面为安置小区(高层住宅楼)，地下室外边线距小区住宅楼最近约为19 m；南面为进入小区道路，地下室外边线距用地红线最近约为12 m。场地按设计标高整平后，在基坑开挖深度内涉及的地层：主要为杂填土、粉质黏土、粉砂。基坑边坡土层自稳性较差，基坑开挖后若无支挡坑壁易垮塌，因此基坑开挖时应对其进行支护。

3.2 基坑设计控制关键点

拟建工程基坑支护段开挖深度为5.2 m，开挖深度一般；场地地下室轮廓线距用地红线约7～24.5 m，场地范围较开阔，局部地段较狭窄；基坑开挖影响深度范围内，主要的岩土层为杂填土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土及粉砂层，地层分布较平稳，均匀性一般，局部差异变化较大；孔隙潜水主要赋存于下部砂砾石层中，粉质黏土、淤泥质粉质黏土为其相对的隔水顶板，下伏基岩为相对隔水底板，主要接受相邻含水层的侧向补给及降雨入渗补给，场地内含水层渗透性强，水量丰富，水位随季节变化；基坑场地周边环境地质条件总体复杂，对周边已有建筑物和地铁区间隧道的位移及沉降控制，周边地下管线，地下水控制以及对支护结构自身变形的控制是本次基坑支护设计的控制主要关键点。

3.3 基坑支护设计方案

对于深基坑，常用的支护方法有桩锚支护、桩撑支护、地下连续墙、喷锚挂网(土钉墙)技术等。地下连续墙由于造价较高，施工要求高，目前拟建地区仅在地铁车站基坑使用，其他工程应用较少；桩撑支护施工较复杂，造价较高，施工工期较长；喷锚挂网(土钉墙)技术施工简单，工期短，造价低，但对深基坑工程应用中有一定的局限性；排桩工程在深基坑工程中应用较多，可有效控制支护结构的弯矩和变形，具有较好的适用性、可靠性。双排桩的优点是刚度大，施工简便，对场地要求较低，对周边环境的影响较小,缺点是造价较高，南昌地区目前使用此种支护形式经验较少，施工工艺不是很成熟。

综合考察现场的周边环境、地下管网及岩土层组合等条件，根据建设单位对基坑支护工程的具体要求，为尽可能避免基坑开挖对周围道路、地下管线及建筑物的影响，本着"安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工"的原则，经过细致分析、计算和方案比较，最终确定排桩+土钉墙+管井降水的支护方案。设计方案如下：

AB剖面：位于基坑东面，安全等级为一级。地下室外墙边线距离用地红线最近处约为11.2 m，红线外为城市道路。此段采用放坡+排桩(坑内加固土)进行围护处理。整平地面至桩顶按1∶1.5自然放坡，坡高1.5 m，坡面采用素喷混凝土支护，采用Φ1200@1600旋挖围护桩，桩长为10.7 m，嵌固深度为7.0 m，桩顶设置冠梁。

BC剖面：基坑东面，安全等级为一级。地下室外墙边线距离用地红线最近处约为10.6 m。红线外为城市道路。此段采用放坡+排桩进行围护处理。整平地面至桩顶按1∶1.5自然放坡，坡高1.5 m，坡面采用素喷混凝土支护，采用Φ800@1200旋挖围护桩，桩长为10.7 m，嵌固深度为7.0 m。

CD剖面：基坑北面，安全等级为二级。地下室外墙边线距离用地红线最近处约为24.7 m。此段采用土钉墙进行围护处理。整平地面至桩顶按1∶1.5自然放坡，坡高5.2 m，坡面采用土钉墙支护，土钉为钢管土钉。

DE剖面：基坑西面，安全等级为二级。地下室外墙边线距离用地红线最近处约为7.0 m。红线外为幼儿园及高层住宅。此段采用放坡+排桩进行围护处理。整平地面至桩顶按1∶1.5自然放坡，坡高1.5 m，坡面采用素喷混凝土支护，采用Φ800@1200旋挖围护桩，桩长为10.7 m，嵌固深度为7.0 m。

EA剖面：基坑北面，安全等级为二级。地下室外墙边线距离用地红线最近处约为11.1 m。此段采用土钉墙进行围护处理。整平地面至桩顶按1∶1.5自然放坡，坡高5.2 m，坡面采用土钉墙支护，土钉为钢管土钉。

4 结束语

在建筑工程施工中，深基坑支护设计与岩土工程勘察技术是关键，对保证基坑工程安全施工具有重要意义。必须采用合理的勘察技术，准确勘察岩土特性，为深基坑支护设计提供重要依据。优秀的基坑设计不但能保证施工的安全，还能为建设方节省基坑支护费用，促进建设工程行业健康发展。