广州南沙明珠湾区开发有限公司 广东省广州市 511458
摘要：深基坑支护结构设计中很重要的一步就是确定支护结构类型。理论发展及工程实践推进了深基坑支护方案的发展，但目前的选型方法多采用传统的人工方法，其科学化和智能化程度不高。文章以南沙灵山岛尖地下空间工程为例，通过对深基坑支护多方面因素进行对比，提供出满足各项具体基坑支护工程需要的方案。
关键词：南沙灵山岛；地下工程；基坑选型
1导言
如今，城市土地资源日益紧缺，对城市地下空间的开发迫在眉睫，而且不断向大空间、深度方向发展，这对基坑支护的要求也越来越高。影响基坑支护设计的因素有:基坑开挖的深度、支护结构的刚度、土体的变形模量、支撑位置、基坑周围的水环境、基坑开挖的时空效应等。基坑支护方法的选择基本遵循以下原则:①安全可靠性强;②经济成本合理;③减少对环境的污染;④根据地形地貌选择，以求施工方便;⑤根据规范要求进行施工设计。
2项目概况
2.1项目选址与建设条件
明珠湾区起步区用地北起虎门高速（莞佛高速）、南至下横沥水道、西起京珠高速—灵新大道、东至三镇大道，规划面积为33平方公里，由灵山岛尖、横沥岛尖、蕉门河以西片区、慧谷片区等4大组团组成。其中，灵山岛尖片区总面积约3.5平方公里，规划范围内用地大多为农田，地势平坦，且已经开始进行地质改造处理。周边用地大都为村庄、苗木基地及鱼塘，自然环境优美；河涌水系发达，整个地区地势低洼，水网密布，河涌纵横。本项目位于灵山岛尖规划的沙嘴东路下方，主要沿沙嘴东路呈东西走向，规划用地面积约49431平方米。目前区域已进入建设阶段，项目周边已有多个动工项目，预计将成为灵山岛首批交付使用物业。
2.2建设内容与规模
本项目总建筑面积约44766平方米，其中地下空间建筑面积约37761平方米、下沉广场及开敞楼梯间7005平方米，建设内容主要包括沙嘴东路沿线地下空间主体（包括建筑、结构、基坑围护、空调通风、电气（强弱电）、建筑给排水）、垂直交通空间（下沉广场和开敞楼梯间）、与地铁的连接节点工程，以及必要的市政配套工程等。
其中，地下空间建筑面积中，主要包括商业和公共服务配套用房面积10364平方米、公共通道及疏散楼梯间面积18173平方米、地下设备用房面积3186平方米、其他辅助用房面积3850平方米，以及与地铁合建的节点工程建筑面积2188平方米。
3勘察结论
3.1工程地质条件
（1）素填土层<1-1>：本层在整个场地均有分布。层面标高3.64～8.40m，层厚0.6～6.40m，平均层厚1.93m。灰黄、灰褐、褐红、灰白等杂色，主要填粘性土、砂土为主，局部夹耕土，局部含碎石、碎砖及砼块等硬物，松散为主，其中位于真空预压区内的钻孔表层填土稍压实。填土层地基承载力低，变形较大且土质不均匀。基坑开挖穿过本层，若不采取支护措施，会引起变形较大，容易造成坍塌事故；同时在基坑开挖及支护结构施工过程中应做好止水、排水工作，注意其对桩基及地基处理施工的不利影响。
（2）淤泥（质土）<2-1>：本层在整个场地均有分布，部分钻孔呈2～3层分布，中间夹淤泥质砂层。层面标高-12.58～4.16m，层面埋深0.60～16.5m，层厚1.70～25.20m，平均层厚13.57m。饱和，流塑，地基承载力低。且具有高灵敏度、高流变性、高触变性、高压缩性和低透水性的特点，本层不宜作天然地基持力层。根据设计要求，拟建地下空间结构底板底面标高约为-1.6m，结合本次勘察资料，基坑开挖后，结构底板多位于该土层上，建议对底板以下软弱土层进一步处理，必要时可采用水泥搅拌桩法，但由于本层有机质含量较高（9.5%～14.3%），应注意其对水泥搅拌桩成桩的影响。基坑开挖后，基坑侧壁如不采取支护措施变形大，容易发生涌泥事故；桩基设计和施工过程中应考虑负摩阻力等不利影响，在基坑开挖中应做好支护措施。
（3）淤泥质砂<2-3>：本层在27个钻孔中有揭露，部分分布。层面标高-16.27～-2.35m，层面埋深6.30～20.10m，层厚0.50～6.50m，平均层厚2.71m。饱和，松散，含大量淤泥。本层地基承载力低，且埋藏深度较浅，不宜作为拟建建筑物的基础持力层，建议对该层进行加固处理。
（4）中粗砂<3-1>：本层在82个钻孔中有揭露，分散分布于整个场地。层面标高-18.95～-11.38m，层面埋深15.50～23.40m，层厚0.50～10.00m，平均层厚2.97m。饱和，中密为主，局部稍密。
（5）淤泥质土<3-2>：本层在58个钻孔中有揭露，分散分布在整个场地。层面标高-21.08～-10.55m，层面埋深16.20～26.90m，层厚0.50～9.40m，平均层厚2.33m。饱和，流塑，地基承载力低，且具有中灵敏度、高流变性、高触变性、高压缩性和低透水性的特点，桩基设计和施工过程中应考虑负摩阻力等不利影响。
3.2勘察结论
本工程主体建筑为全埋式地下建筑，主要为地下一层，首层（地面）为市政道路，地下室底板底面绝对高程约为-1.6m，本项目场地标高约为3.64～8.40m，故地下室开挖深度相对于现有地面约为5.2～10.0m。从工程地质剖面图上看，地下室底板处于流塑的淤泥（质土）层<2-1>中，地下室开挖施工应考虑基坑的稳定性。鉴于本项目的重要性，支护结构破坏、基坑失稳或过大变形对人的生命、经济、社会或环境影响很大，主体结构采用明挖法施工，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）3.1.3条规定，基坑支护结构安全等级为二级。根据基坑规模、地层结构和周边环境等特点，建议采用钻（冲）孔灌注桩+内支撑结合搅拌桩止水帷幕或桩间旋喷桩止水，必要时进行坑内被动区加固。基坑支护各岩土层技术参数建议值详见下表。
4南沙灵山岛尖地下空间工程基坑选型
4.1排桩－土钉墙组合支护
排桩支护结构具有排桩抗弯能力强的优点，但要求施工场地土质较好，其桩间距受到土体滑移失稳的限制。土钉墙支护结构施工方法灵活、经济效益高、施工速度快，但土钉墙属于柔性支护，容易产生较大变形且支护深度有限。排桩－土钉墙法通过排桩减小了土钉墙的变形，拓展了土钉墙的支护深度，又运用土钉墙支护疏排桩桩间土体的稳定性，而且可以通过改变土钉的长短与间距来控制土体的变形以及支护体系的受力特性。
4.2PHC管桩－锚杆组合支护
PHC管桩即高强预应力管桩，与钻孔灌注桩相比，具有工厂批量生产、施工速度快、桩身质量容易控制及工程造价低等优点，但只在沿海等少量地区使用，还不普及。锚杆支护时，当土质较差时，支护结构容易发生受弯破坏或倾覆破坏且所需作业空间较大。PHC管桩－锚杆组合支护结构将管桩的高强度和锚杆对变形的控制相结合，尤其适合在软土地区使用，有施工速度快、质量可控、经济效益高等特点。
4.3混凝土芯水泥土搅拌桩
混凝土芯水泥土搅拌桩利用大直径廉价水泥土桩的粘聚力和大表面积来提供摩擦力，以及预制混凝土桩芯的高强度、低压缩性特点来承担荷载。该支护形式充分发挥桩身材料的强度，且结合了围护挡土结构和防渗止水两种功能，经济实用。王驰、徐永福基于混凝土芯水泥土搅拌桩复合地基载荷板试验，采用有限元法分析得出:随着芯长比的增加，上部荷载逐渐集中在混凝土芯;随着埋置深度的增加，竖向荷载迅速衰减，此时搅拌桩主要传递剪切应力。
4.4本项目基坑选型
根据地质勘察报告，结合项目实际情况，从基坑安全，施工难易程度，施工工期及工程造价方面，对基坑支护进行多方案比选。由于现场条件允许，先将基坑周边的土方进行卸载，把基坑整体开挖深度降低，由原来7.5米的开挖深度降低到5米深。然后分别对支护桩+一道撑、双排桩及水泥土重力式挡墙进行比选。
方案一：上部放坡+支护桩+一道撑
计算结果：
综合考虑基坑安全、基坑可靠性、施工工期、施工便捷性、造价等因素，最终选定了上部放坡+支护桩+一道撑的支护方案，并经过多轮优化，支护桩采用长短桩的形式，在保证基坑安全可靠的同时进一步节省了造价。
最终施工形式：
结束语
综上所述，随着城市建筑的加速建设和地下空间的大规模开发，建设成本和施工工期成为建筑单位最关心的问题之一。对于深大基坑，传统单一的施工工艺，在造价和工期上都很难满足业主的要求。因此，在传统工艺的基础上，应对不同支护形式相互组合、优势互补，以大大缩短施工工期和节约施工成本。
参考文献
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论文作者:陈福华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/6
标签：基坑论文; 灵山论文; 结构论文; 标高论文; 地下论文; 南沙论文; 层面论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;