0 引言
在珠三角地区地质条件复杂,特别是广泛分布深厚砂层或淤泥层,在珠江边许多区域砂层层厚达到20～30m,在深厚砂层中基坑选型不当容易引起基坑位移过大,坍塌、场地周边管线和道路损坏等对环境造成较大影响的问题。因此,随着基坑开挖深度的增加以及珠三角地区城市化进展的不断推进,越来越多的工程人员关注如何在珠江边深厚砂层地区合理选择支护型式,使整个基坑达到安全、经济、快速的要求。
本文结合广州市海珠区珠江啤酒厂附近靠近珠江边某基坑支护项目,探讨深厚砂层中基坑支护选型及分析。
1 工程概况及周边环境
1.1 工程概况
拟建场地位于广州市海珠区珠江南岸总部经济区,南临琶洲大道,东靠华南快速干线,西倚江海大道,基坑周边环境图如图1所示。地貌单元属珠江三角洲冲洪积平原地貌单元,地面较平坦,场地后堆填土,勘察期间实测孔口标高约8.10～10.14 m,南面局部原为鱼塘,标高为7.0 m,南面、北面、西面道路标高约为8.10 m（本工程采用广州城建高程系,下同）。
拟建工程为29层高层写字楼和2～3层高裙楼,设置3层地下室。地下室基坑占地面积为20 314.7 m2,基坑周长约为571 m。本基坑形状呈方形,本工程±0.00标高相当于广州城建高程9.10 m；结合场地现状及周边道路标高,施工前对场地适当平整到相对标高为-0.80 m,底板面相对标高为-14.20 m,考虑垫层及底板厚度0.90 m,则基坑底相对标高为-15.10 m,核心筒电梯井基坑底相对标高为-19.25 m,故基坑开挖深度为14.30～18.45 m。
图1 基坑周边环境图
Fig.1 Surroundings around excavations
1.2 周边环境
场地现状地势平坦。西面为广东电网公司工地（现为空地）,地下室边线距离本项目用地红线约10.00 m,距离广东电网地下室边线约30.00 m；南面为琶洲大道,地下室边线距离用地红线及琶洲大道边线约13.00 m；南面局部与场地高差约1.70 m,施工前整平到8.30 m；东面为正在施工的海洲路,道路标高为8.10 m,地下室边线距离用地红线、围墙及道路边线约21.60 m；北面为琶洲西二号路,地下室边线距离用地红线、围墙约12.60 m,距离西二号路边线约21.00 m。距离珠江边约400 m。
1.3 周边管线
根据本场地周边管线资料,场地北面、南面分布较多市政和电力、电信管线,基坑南面琶洲大道人行道及市政道路下面埋设有各种市政管线；基坑北面西二号路人行道及市政路下面埋设有电力管线和雨水、污水管线。
2 工程地质和水文地质条件
2.1 工程地质条件
拟建场地位于广州市海珠区,属珠江三角洲冲积平原地带,根据钻孔揭露：主要由第四系填土层（Qml）、冲（洪）积层（Qal+pl）和基岩（泥质粉砂岩和泥灰岩）风化岩带（K）,钻孔揭露的各岩土层工程地质特征自上而下综述如下（如图2）：
图2 地质剖面图
Fig.2 The profile of geological
2.1.1 土层
〈1〉素填土：以填碎石、砂和粘性土为主,平均层厚5.71 m；〈2〉淤泥（质土）：以粉粘粒为主,平均层厚1.79 m；〈3〉粉细砂：平均层厚8.91 m；〈4〉中粗砂：平均层厚2.116 m；〈5〉砾砂：平均层厚2.12 m；〈6〉粉质粘土：以粉粘粒为主,平均层厚2.33 m。
2.1.2 基岩
本场地基岩为白垩系（K）泥质粉砂岩和泥灰岩,分层如下：〈1〉全风化泥质粉砂岩层：原岩结构已基本破坏,岩石已风化为坚硬土状,层厚1.90～2.10 m,平均层厚2.00 m；〈2〉强风化泥质粉砂岩层：原岩结构大部分破坏,矿物成分已显着变化,风化强烈,裂隙发肓,完整性差,岩芯较破碎,平均层厚3.5 m；〈3〉中风化泥质粉砂岩层：层厚0.50～16.70 m,平均层厚4.84 m；〈4〉微风化泥质粉砂岩层：层厚0.70～16.90 m,平均层厚6.29 m。
2.2 水文地质条件
地下水位埋深介于为0.60～2.30 m。地下水受珠江、大气降水和地表水的补给。地下水类型主要为人工填土层中之潜水、第四系砂层微承压水及基岩裂隙水。根据简易抽水实验,测得涌水量
,场地内地下水环境类型属Ⅱ类。
3 基坑支护设计方案分析与计算
3.1 基坑支护结构的选型分析
本项目由于基坑开挖深度深,且地质条件差,砂层深厚且直接过渡到强风化岩层,止水难度较大,因而基坑支护安全等级为一级,侧壁重要性系数取1.10。地质条件较差,主要表现在：本场地存在松散填土、淤泥质土、强透水砂层广泛发育、厚度较大,地下水丰富、水压大；砂层直接过渡到岩层,止水难度较大；邻近基坑周边有市政道路,路面下埋设有较多市政管线。
若基坑支护及止水措施不当［1］,基坑开挖将产生较大变形,对市政道路、管线的稳定带来不利影响,因此,本基坑工程的成败关键在于严格控制位移及做好止水帷幕,防止水位下降对周边市政道路及管线带来不利影响。
本项目从安全、造价、工期等因素综合考虑确定采用地下连续墙+2道钢筋混凝土角支撑体系。相对旋挖灌注桩+预应力锚索支护体系而言：采用地下连续墙的支护体系,对变形控制较好,对周边管线及道路影响较小；止水效果好,安全可靠,对市政道路、管线造成影响较小；施工具有可行性,能够确保合理施工工期。采用内支撑对周边市政道路、管线影响较小,不影响西侧工地施工；受力较好,安全可行且造价较低,同时避免预应力锚索施工造成涌水涌砂等不利影响。基坑支护平面及典型剖面图如图3所示。
3.2 基坑支护结构的计算［2-3］
由于深基坑开挖过程的复杂性,完全模拟其实际开挖过程是比较困难的,本项目基坑支护设计计算采用北京理正深基坑支护结构软件进行分区计算。
3.2.1 各分区内地面超载取值
一般区域区：考虑地面超载取值为20 kPa；出土口区：考虑地面超载取值为35 kPa。
3.2.2 水位取值
基坑内侧水位按地下水位降至基坑底以下0.50 m；基坑外水位由于上部放坡泄水管排水作用,水位选取地面下2.50 m。
3.2.3 支撑刚度的取值［2］
⑴ 对于角撑：最大跨度约为100 m。
图3 基坑支护平面及剖面图
Fig.3 The floor plan and profile of the retaining and protection for excavations
3.2.4 材料抗力取值［4］
对于C30混凝土支撑梁1000×1000材料抗力为：
典型剖面计算结果如图4所示。
图4 典型计算结果包络图
Fig.4 The envelop diagram of the typical calculation results
4 实施效果
本项目基坑从11月开始施工至7月基坑及地下结构施工完成,整个施工过程经历了多场大暴雨的考验,目前整个项目已竣工验收并投入使用,由于设计对各种情况的考虑比较全面,基坑支护效果很理想,基坑内部无渗漏,止水效果很好,而且从监测数据反映基坑变形均较小,基坑处于安全状态。根据布置的基坑监测点（如图3）反映的支护结构水平位移监测资料表明,测点SV21水平位移累计量最大,向基坑内侧位移30.23 mm；测点SV17沉降累计量最大,向下沉量为-29.37 mm；测点CX7支护结构测斜累计量最大,在管口下6.5 m处,为30.01 mm,测点SW11基坑地下水位监测累计量最大,地下水位下降了2.387 m,第2排测点ZC12支撑轴力累计量最大,支撑轴力为7493.0 kN, LZ23柱沉降累计量最大,沉降量为28.9 mm；从结果可知,实测监测数据与计算值比较接近,且反映位移及沉降较大值都在基坑边线中部,较小值都在基坑边线的端部。基坑开挖到底后现场如图5所示。
图5 基坑现场图
Fig.5 The scene graph of excavations
5 结论
由于砂层的渗透性很好,在深厚砂层中特别位于江边附近基坑支护设计,一旦选型不正确,则很容易造成基坑安全事故；通过本基坑工程的实践,可得出如下结论：
⑴ 对于竖向支护体系：当基坑深度超过10 m,地面以下15 m内砂层厚度大于4.0 m时的一级基坑宜采用地下连续墙支护结构型式。
⑵ 当砂层位于强风化（或更坚硬）岩面时,应采用可靠的界面止水措施；存在强透水地层的场地应采取连续封闭的止水帷幕,应采用地下连续墙止水帷幕,慎用高压喷射注浆及搅拌桩止水。
⑶ 对于侧向支护体系,当在珠江边深厚砂层中不宜采用锚索,宜采用钢筋混凝土内支撑支护型式。
⑷ 对于基坑形状为方形时,当面积较大时宜采用角撑,对于面积较小时,可采用环撑。
参考文献
［1］龚晓南.深基坑工程设计施工手册［M］.北京：中国建筑工业出版社,1998：167～168.
［2］中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑支护技术规程：JGJ 120-［S］.北京：中国建筑工业出版社,.
［3］广东省住房和城乡建设厅.（广东省标准）建筑基坑支护工程技术规程：（DBJ
T 15-20-）.北京：中国城市出版社,
［4］中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.混凝土结构设计规范（版）：GB 50010-［S］.北京：中国建筑工业出版社,.
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