摘要:在城市中心区巨厚软土中选择超深基坑支护结构型式时，出发点是控制超深基坑和周边敏感建(构)筑物的变形、确保毗邻基坑不同深度工况下支护结构受力平衡、保证超深基坑土方开挖外运。为了实现上述目的，可以选择常规、经济的支护桩、内支撑和止水帷幕的支护结构型式;支护桩必须穿越软土;支护桩桩径根据工程地质条件、周边环境决定;止水、加固作用的水泥土搅拌桩、高压旋喷桩，桩顶不一定到场地面;用栈桥以解决受限复杂场地条件下土方开挖外运。
关键词:超深基坑;支护结构;软土;栈桥
1概述
地下空间开发利用的形式多种多样，其中人防工程与地下车库相结合是最早、最基础的地下空间开发利用形式。我国人口多、土地资源有限的国情决定了在现代化和城镇化进程中，地下空间开发利用在力度和规模上会越来越大，导致城市中心区基坑规模越来越大，表现在平面上超过10000m2、纵向上超过3层地下室的超深基坑工程越来越多。对于沿海、沿江地区的城市而言，由于地形、地质、气候、环境等原因形成了巨厚软土，其特性表现为含水量大、物理力学性质参数低。在城市中心区巨厚软土地层中施工超深基坑工程时，主要会遇到如下四个方面的问题:1)控制超深基坑变形的同时，保证周边敏感建(构)筑物安全。2)超深基坑土方量大，而城市中心区有交通管制，在受限复杂场地条件下，如何保证超深基坑土方顺利开挖外运。3)如何协调不同工况、毗邻超深基坑的安全。4)如何选择经济、安全的超深基坑支护结构。作者基于濒临长江的南京河漫滩地层中的滨江项目A地块基坑支护工程，把施工问题前移，在基坑支护结构设计前，研究了城市中心区巨厚软土地层中超深基坑工程施工问题，并针对性地提出了经济、安全的基坑支护结构形式［1］，解决了城市中心区巨厚软土地层中超深基坑施工时遇到的问题，并总结出城市中心区巨厚软土地层中超深基坑支护结构设计要点，供同行借鉴参考。
2滨江项目A地块基坑支护工程概况和工程地质条件
2．1工程概况
滨江项目A地块基坑支护工程位于南京市鼓楼区新兴路以南、郑和中路以东。基坑整体呈长方形，南北向长155．0m，东西长70．0m，总面积12200．0m2，周长470．0m，基坑开挖深度18．50m～20．70m(见图1)。基坑周边环境复杂［2］，建(构)筑物距离基坑近:东侧地库外墙距复兴街3．3m，南侧地下车库外墙距污水处理站4．5m，西侧地下车库外墙距郑和中路3．2m，北侧地下车库外墙距新兴路3．3m;东、西、北三侧道路上管线密集，雨水、污水管距基坑边5．0m;南侧250t污水处理站设备基础为独立基础，基础落在填土上［3］。
2．2工程地质条件
场地岩土层分布如下:①－1层杂填土:松软不均，建筑垃圾、碎砖及碎石为主。①－2层素填土:灰～灰黄色，松散，以软可塑粉质黏土为主，夹少量碎石、碎砖。②－1层粉质黏土:灰～黄灰色，软塑，局部流塑，局部含淤泥质粉质黏土。②－2层粉质黏土:灰～黄灰色，软塑，夹薄层稍密状黏质粉土。②－3层粉质黏土:灰色，软塑，局部可塑，局部夹薄层粉土。②－4层粉质黏土:灰色、褐灰色，可塑，局部软塑，干强度、韧性中。③层粉细砂:青灰色，饱和，密实，主要矿物成分为石英、长石，云母次之。④层含砾中粗砂:灰～青灰色，密实，以中粗砂为主，砾石质量分数8%～15%，粒径2cm～3cm。⑤－1层强风化泥质粉砂岩:紫红色，呈砂土状，极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。⑤－2A层中风化泥质粉砂岩(破碎状):紫红色，岩芯风化呈碎块状～碎石状，遇水易软化，岩体较破碎，极软岩，岩体基本质量等级Ⅴ级。⑤－2层中风化泥质粉砂岩:紫红色，岩芯风化呈柱状和短柱状，遇水软化，岩体较完整，较软岩，岩体基本质量等级Ⅳ级，未揭穿。潜水赋存于②－2层以上的土层孔隙中，补给来源为大气降水和河流侧向径流补给;承压水赋存于③层、④层中，接受潜水的越流补给及侧向补给［4］。
3滨江项目A地块基坑支护结构设计要点
3．1基坑工程设计难点
1)东、西、北三侧道路、管线距基坑边很近，特别是南侧濒临的250t污水处理站(见图1)，在支护桩、止水桩全部施工完成后建造，其地基未做任何处理，作用在基坑边土层中荷载达到了52．5kPa。2)②－1层、②－2层、②－3层、②－4层流塑～软塑状，软土的底层埋深大于50m(见图2)，滨江项目A地块基坑开挖2．5倍深度范围内皆为软土，设计中需要考虑巨厚软土层中支护结构的变形及对周边敏感建(构)筑物的保护。3)基坑东侧19．0m为正在施工的B地块基坑工程(见图1)，滨江项目A地块基坑和B地块基坑之间的距离小于1倍滨江项目A地块基坑的开挖深度，在A基坑土方开挖过程中，需考虑毗邻基坑不同深度工况下导致的支护结构受力不平衡的问题［5］。4)滨江项目A地块基坑土方量大，但基坑位于城市中心，场地狭小，挖土困难，如何解决超深基坑土方顺利开挖外运。
3．2支护结构设计要点
1)采用常规支护结构形式———钻孔灌注支护桩结合四层钢筋混凝土支撑，支护桩桩长皆大于50m，穿越由②－1层、②－2层、②－3层、②－4层组成的巨厚软土层，进入⑤－1层强风化泥质粉砂岩1m。鉴于基坑南侧濒临污水处理站，荷载达到了52．5kPa，所以ABC区段采用?1300mm@1500mm的钻孔灌注桩;KL区段濒临正在施工的B地块基坑，为了确保毗邻基坑不同深度工况下支护结构受力平衡，KL区段采用?1300mm@1500mm钻孔灌注桩;其余区段根据常规设计思路，GHIJK区段采用?1300mm@1500mm钻孔灌注桩，CDEFG，LA区段采用?1200mm@1400mm钻孔灌注桩［6］。2)采用?850mm@1200mm三轴水泥土搅拌桩止水，搅拌桩桩长大于30m，穿过基坑底进入②－3层粉质黏土大于10m;搅拌桩桩间采用?600mm二重管高压旋喷桩，旋喷桩顶位于第二层支撑与第三层支撑之间，旋喷桩底与深搅桩底齐平。3)由于西侧、北侧均为主干道，南侧为污水处理站，西、北和南侧均无法出土，所以两个出土口设在东侧，在第一层中间对撑位置、出土口2第一层角撑位置设置栈桥，利用工程桩，把栈桥外延设7个挖土平台和堆土平台，利用长臂挖掘机在挖土平台上进行多点土方开挖，然后渣土车通过栈桥从出土口1、出土口2外运。4)对电梯井等坑中坑安全施工的问题，要求土方开挖至坑底后，留施工缝，施工垫层、地下车库底板至支护桩边，待垫层、底板强度达到设计强度80%后，再开挖电梯井等坑中坑土方［7－8］。
3．3结果分析
1)支护结构采用常规型式，工程造价8200万元。如果采用地下连续墙，地下连续墙厚1m，地下连续墙进入⑤－1层强风化泥质粉砂岩不少于1m(见图2)，则地下连续墙深度58．2m，工程造价11000万元，比常规支护结构型式增加工程造价2800万元。2)基坑监测内容很多，有水平位移、竖向位移、立柱沉降、支撑轴力、地下水位面和周边敏感建(构)筑物沉降等，但岩土界共识水平位移最能反映设计效果和基坑安全性。设计时，沿基坑四周支护桩桩顶设置了23个基坑水平位移监测点(见图1)，23个基坑水平位移监测点数据显示:a．从基坑土方2019年6月12日开挖开始，支护桩桩顶水平位移逐渐增大，至基坑底板施工结束后，即从2020年10月24日开始，水平位移趋向稳定;b．2019年6月12日～2020年10月24日的监测期内，支护桩桩顶累计水平位移最大点位于出土口1的ZDS20，累计位移达22．7mm，但没有超过报警值32mm，一则说明ZDS20监测点水平位移受渣土车荷载影响明显，二则说明常规支护结构设计不仅经济，而且确保了基坑工程本身和周边敏感建(构)筑物安全［9－11］。3)搅拌桩桩间采用高压旋喷桩，不仅提高了搅拌桩的止水性能，而且提高了支护结构的强度，确保土方开挖过程中每一工况的变形控制。另外，高压旋喷桩桩顶未到场地面，节约了水泥材料。4)在第一层支撑设置栈桥及挖土、堆土平台，与设置螺旋形栈桥至第四层支撑相比，设计难度降低了很多，而且栈桥节约工程造价1000万元，节约工期两个月。
4结语
1)选择城市中心区巨厚软土地层中超深基坑支护结构型式时，不要把地下连续墙作为首选，施工工艺成熟的钻孔灌注桩结合内支撑和止水帷幕，也能保证超深基坑、周边敏感建(构)筑物和毗邻基坑的安全。但是，支护桩必须穿越软土。
2)在受限复杂场地条件下的超深基坑，可以利用支撑、工程桩设置栈桥、挖土平台和堆土平台，进行多点土方开挖外运。
3)本着节约材料的原则，水泥土搅拌桩、高压旋喷桩，可以根据工程地质条件确定桩长，而桩顶不一定与场地面齐平。
作者：黄世雄 单位：江苏省有色金属华东地质勘查局 江苏华都建设有限公司
