温州市中交数字科创产业社区项目基坑支护方案浅析

温州市中交数字科创产业社区项目基坑支护方案浅析

呼莉青 厉建亭

中交城投（温州）园区发展有限公司     

摘要：本文针对温州市中交数字科创产业社区项目的周边环境、地质水文情况、工期及结构功能，分析了本工程基坑设计的重难点。对钻孔灌注桩、PC工法桩、SMW工法桩、地下连续墙几种常见的围护墙工艺、支撑布置形式以及止水帷幕的桩型进行优劣对比分析。综合考虑施工的便捷性、工期安排、方案技术与经济可行性后，采用“钻孔灌注桩+两道钢筋混凝土支撑”进行支护。

关键词：基坑支护  支护形式  工期  经济性  安全性

随着我国城市建设不断扩张，可供开发建设的土地逐渐减少，充分利用地下空间成为必然。如今，地下工程建设密度及规模不断扩大，基坑工程设计和施工呈现出越挖越深、越挖越大、周边环境越趋复杂，基坑工程的安全等方面问题越来越复杂，因此需要科学的计算进行分析和有效措施加以应对[1]。而关于基坑方面的研究，早在上世纪30年代，太沙基等人已开始研究基坑工程中的岩土工程问题，提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小总应力法。在其之后，世界各国的许多学者陆续投入研究，并在这一领域收获颇丰。70年代末，我国开始对基坑工程进行广泛的研究，那时我国基础建设如火如荼，特别是到了90年代，大多数城市都进入了旧城改造阶段，在繁华市区进行深基坑开挖。这一古老的课题又面临新的问题，那就是如何控制深基坑开挖阶段对周边环境的影响，从而进一步促进深基坑开挖技术的研究与发展。这一过程中产生了许多先进的计算方法、众多的项目施工案例，尤其是与温州软土地基相似的工程案例。

基坑工程的发展往往是一种新工艺的出现带动新的分析方法的产生。早期的开挖常采用放坡形式，后来随着开挖深度的增加、周边环境的愈发复杂，需控制基坑外侧变形，基坑无法进行自然放坡，进而需要进行围护。迄今为止。围护形式已发展到数十种：最早为放坡开挖，然后有放坡土钉、悬臂围护、拉锚围护、组合型围护等。

本文主要分析温州市中交数字科创产业社区基坑设计方案的重难点，进行若干种基坑止水及支护方案分析和比较，并综合考虑基坑支护方案的技术可行性与经济可行性，选出更适合的方案。

1.工程概况

温州市中交数字科创产业社区项目位于温州市浙南科技城北片区范围内，项目东至规划绿园路，西至规划科盛路，北至蓝滨路，南至中兴路的区域。项目总用地面积约36000平方米。计入容积率地上建筑面积112457平方米，场地设地下车库2层，地下建筑面积,59000平方米。

2.地质情况

勘察场址所处地貌单元为冲海积平原，地形平坦。根据项目勘察报告结果，地基土在勘察深度范围内可划分为12层，分别为：

①0杂填土：杂色，松散～稍密为主，主要由碎石，块石、少量黏性土及建筑垃圾组成。

②1淤泥质黏土：褐黄色，流塑状，局部含粉砂，呈薄层状、团块状。海积成因。

②2粉砂夹淤泥：灰色，松散状。土层以粉砂为主，粉砂为饱和，不均匀，夹5%～15%的淤泥，淤泥呈团块状产出，局部呈薄层状或层状产出。冲海积成因。

②3淤泥夹粉砂：灰色，流塑，高压缩性，粉砂含量约占15-20%，局部砂含量较高，呈层状产出。海积成因。

③1淤泥质黏土：灰色，流塑，含粉砂薄层或团块。

③2黏土：灰色，软塑，局部夹薄层粉砂或粉砂团块。海积成因。

④2粘土：灰色，软塑～可塑状，含粉砂薄层或团块。

④3-1粉砂：灰色，湿，冲海积成因。

④3-2圆砾：灰色，湿，主要由卵石、砾石、砂及粘性土组成。冲积成因。

⑤2粉质粘土：灰色，可塑状。冲湖积成因。

⑤3圆砾：灰色，中密状，湿，主要由卵石、砾石、砂及粘性土组成，局部粗颗粒增多，相变为卵石，冲积成因。

⑤3夹粉质粘土：灰色，可塑状。土体不均一。冲湖积成因。

3.水文情况

勘察期间(2023年4月)观测得稳定水位埋深为0.20～1.60m，标高2.10～2.77m，初见水位略低于稳定水位。孔隙潜水主要接受大气降水和地表水补给，以蒸发和向河流渗流方式排泄，地下水位受大气降水的影响变化较大，随季节性变化，其动态特征表现为气候调节型。根据区域水文地质资料，地下水位长期变化幅度0.50～2.00m。

承压水主要赋存于②2粉砂夹淤泥及深部的粉砂及圆砾层中。其中②2粉砂夹淤泥承压水顶板埋深较浅，具有一定的微承压性质，根据抽水试验，该层水头为约1.5～1.8m（埋深约1.2～1.5m）。深部承压水地下水开采量较小，常年水位变幅不大（一般小于1m），承压水头一般低于潜水位，根据区域水文地质资料，承压水位约-6.0～-7.0m（埋深约9.0～10.0m），以侧向补给和排泄为主，该层对基坑影响较小。

根据地质剖面图分析，潜水层与附近地表河水没有直接的水力联系，大气降水及地下径流是地下水的补给来源，排泄主要表现为大气蒸发及地下径流，地下水水位受季节和上下游环境的影响明显。由于场区地下水开采较少，地下水的补给、径流排泄条件基本保持天然状态。附近工程建设可能会改变地下水赋存及补给排泄条件。孔隙潜水对桩基施工影响不大，对基槽开挖影响较大，一般可采用集水明排措施。②

2粉砂夹淤泥层中的地下水对基槽开挖影响较大，开挖时易引发渗水、流土、管涌现象及震动易液化。

4.重难点分析

本项目北侧距离瓯江百余米，本项目开挖面附近存在②2粉砂夹淤泥层，厚度为2.2m~10.4m，该层渗透系数较大，其中存在承压水，并与瓯江存在水力联系，受潮汐影响较大。因此，地下水的控制是影响本项目基坑支护安全的重要因素。

5.地下水控制方案比选及基坑支护方案分析

根据温州地区的地质条件，深基坑一般采用钻孔灌注桩进行支护，止水帷幕采用三轴搅拌桩[2]。本项目基坑开挖面位于粉砂层，土层渗透性较高，存在承压水，本项目止水帷幕穿透粉砂层，进入下方不透水层2m。为保证基坑底干作业，基坑采用自流深井进行降水，并做好地下水的水位监测。

对于地表处的雨水和施工用水，在基坑周边地面处设置贯通的地面排水沟，并在沿排水沟一定距离处设置集水井。将地面雨水和施工用水集中后，排入下水管网。基坑内根据现场情况设纵横向排水沟，并每隔20m左右设坑底集中排水井，做好基坑内有组织的排水工作。

温州常见的基坑支护桩形式有灌注桩、SMW工法桩、PC工法桩、地下连续墙、咬合桩，其工艺特点见下表：

基坑支护桩工艺比选

SMW工法桩为在水泥土混合体凝结前插入H型钢作为应力补强材料，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。

本项目北侧瓯江路、南侧中兴路先于本地下室建设，围护设计按道路已建考虑，其余周边道路均在本项目地下室施工完成后施工，项目基坑的施工应考虑对已建道路的影响。     

5.1针对PC工法桩与SMW工法桩的比选

周边有新建道路，对位移较为敏感，而该两种桩型的刚度相对较低，基坑开挖期间位移相对较大，可能会造成路面沉降、开裂。该两种桩型的施工与回收对土方有一定的扰动，也会对外侧造成一定影响。由于工期存在不确定性，避免租赁时间加长、成本加大，并且PC桩与SMW工法桩的材料供应在温州当地存在不确定性，故该两种桩型不适用于本项目。

5.2针对“地下连续墙-两墙合一”是否适用于本项目进行了细致的分析

一、本项目地质条件相对不利，地下室开挖面附近存在2-2粉砂夹淤泥层。并且本项目承压水主要赋存于②2粉砂夹淤泥及下部的粉砂及圆砾层中。其中②2粉砂夹淤泥承压水顶板埋深较浅，具有一定的微承压性质。根据本场地的抽水试验成果，②2粉砂夹淤泥渗透系数在1.23*10-2～1.67*10-2cm/s，渗透性较好。本项目地下室开挖面位于②2粉砂夹淤泥层附近。

并且本地块临近瓯江，地下水与瓯江存在水力联系。粉砂地层，地下水丰富，在围护墙体施工时易引起槽壁坍塌及渗漏等问题，以下照片为灌注桩塌孔后的项目，不影响基坑安全，未对其进行处理。

由于地连墙与地下室外墙需两墙合一，需保证墙面平整，因而需采取相关的措施来保证连续墙施工的质量。并且地下水丰富，地连墙接头处易形成较大水压，新浇筑混凝土经地下水冲刷，易产生混凝土离析，地连墙接头连接处产生薄弱带。

二、地连墙与地下室楼板、底板的连接施工难度较大。两墙合一工艺对地连墙施工中预留钢筋的布置、固定要求很高，而且对每一幅墙来说，需要几乎在一个水平面上，对钢筋笼的制作、吊放入槽、水下混凝土浇筑标高控制提出了很高的要求，而地下连续墙施工在非可视情况下进行，存在许多不确定性因素，施工控制难度很高。

三、造价相对较高，常规地连墙造价相对于灌注桩增加50%~100%建设成本。

四、地连墙适用于以下的项目：1.深度较大的基坑工程，一般开挖深度大于10m才有较好的经济性；2.邻近区域存在保护要求较高的建、构筑物（如轨道交通），对基坑本身的变形和防水要求较高的工程；3.场地内空间有限，地下室外墙距离红线极近，采用其他围护形式无法满足留设施工操作空间要求的工程。4.在超深基坑中，采用其他围护体无法满足支护要求时，常采用地下连续墙作为围护体（如温州鹿城广场20m的深基坑工程）。

综合以上因素，本项目不考虑采用地下连续墙。

5.3针对止水帷幕的分析

工程中常见的止水帷幕有单（双）轴搅拌桩、三轴搅拌桩、高压旋喷桩、TRD-等厚水泥土连续搅拌墙工法。单（双）轴搅拌桩由于施工器械问题，在砂层中施工较为困难；高压旋喷桩由于工艺问题，高压旋喷桩是以喷射流动压以脉冲形式冲击破坏土体，使土体出现空穴，土体裂隙扩张，钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成空隙，在喷射压力下，迫使土粒向着与喷咀移动方向相反的方向（即阻力小的方向）移动位置，与浆液搅拌混合形成新的结构，而这种工艺较搅拌桩，整体性会相对较差，作为桩间止土尚可，由于本地块存在较厚砂层，并有承压水，若采用高压旋喷桩作为止水帷幕，易出现渗漏;TRD-等厚水泥土连续搅拌墙工法是将满足设计深度的附有切割链条以及刀头的切割箱插入地下，在进行纵向切割、横向推进成槽的同时，向地基内部注入水泥浆以达到与原状地基的充分混合搅拌在地下形成等厚度连续墙的一种施工工艺，该工艺稳定性高、施工精度高、适应地层范围更广、成墙质量好，但是成本相对较高。

根据温州多个项目调研的情况分析得知，三轴水泥搅拌桩在温州地区的使用较为广泛，工艺较为成熟，在粉砂地层的应用较为成功，止水性能较好。

经过现场踏勘温州三轴搅拌桩的应用项目，发现三轴搅拌桩止水比较成功，多数项目基坑围护内侧壁较为干燥，基本没有渗水现象。

6.结语

本文根据温州市中交数字科创产业社区项目的地质、水文、周边环境对项目基坑设计进行了较全面、系统的分析，得出以下结论：1.对于软土地区的二层地下室深基坑，采用钻孔灌注桩结合两道钢筋混凝土支撑进行支护的方案是安全可行的；2.本地块存在粉砂夹淤泥层，渗透性较好，采用三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕，可满足基坑的止水及挡土要求。

过去大量的基坑工程实践为我们带来了很多宝贵的经验，如今的基坑工程已经亟需通过理论来指导和完善实际的工程施工。对于目前基坑支护结构的内力及变形、基坑开挖与基坑开挖对周围建（构）筑物的影响以及基坑稳定性的计算分析还无法得出精确的结果，但是相关理论依然能够指导类似的工程问题。因此，目前在工程实践中采用动态化施工，主张采用实时监测与数值模拟来综合评价整个基坑的稳定性[3]。然而目前我国深基坑工程习惯于用半理论半经验的方法去分析问题，缺乏精细的理论计算和实时监测，不合理开挖，造成各类严重的基坑事故，同时造成较大经济损失。

基坑支护技术在我国发展相对较晚，其在发展的同时伴随着诸多挑战，基坑支护行业任然将朝着智能化、自动化、可持续发展方向发展。随着技术的不断创新和突破，基坑支护工程将更加高效、安全、环保，并能满足日益增长的工程建设需求。通过不断推动技术创新和研发，基坑支护行业将继续为城市化进程和工程建设做出重要贡献。

参考文献

[1]王茜.软土地基深基坑支护设计的相关探讨[J].四川建材,2023,49(08):72-74.

[2]吕杨,金洲洲,孙富学等.温州软土地区基坑支护选型调查及坑外深层土体变形的实测与规律研究[J].建筑施工,2019,41(09):1623-1626.DOI:10.14144/j.cnki.jzsg.2019.09.010.

[3]杨芳.温州软土地基深基坑支护的现状和分析[J].河北工程技术高等专科学校学报,2003(01):32-34.