室外狭小场地软土条件深基坑施工技术

曹刚

上海建工二建集团有限公司

摘要：

深基坑工程在整个工程建设中是非常重要的阶段，无论从前期勘察设计、施工过程管控均应做到设计安全经济，施工严格要求。在实际工程建设过程中，各方往往对整个项目的基坑工程极其重视。然而，在室外总体阶段，各类管线、设施、设备繁杂，沟槽、沟坑纵横交错，分布广泛。一般室外设置的隔油池、化粪池、雨水调蓄池等设施通常埋深较大，在室外场地内需局部开挖小型基坑，甚至超过5m的“小深基坑”，且周边可有效利用场地狭小。但是，由于该阶段处于项目后期，危险源相对较少，项目各方往往关注程度不够，管控力度不严，尤其在水文地质条件较差的情况下，极易造成安全隐患及事故的频发。全国工程建设中因沟槽、沟坑坍塌造成的事故也屡见不鲜。因此，在室外总体阶段相应“小型基坑”的设计和施工也应高度重视。

本文依托某项目室外总体阶段化粪池和雨水调蓄池的施工，结合其所处水文地质条件（处于软土区）、周边环境特点而进行的支护设计与施工、地下水控制措施、挖土施工、监测控制及相应的安全保障措施进行全面分析总结，以确保这类“小深基坑”施工的安全可靠性，为在室外总体阶段类似基坑工程的安全施工能够启发解决思路，提供参考经验。

关键词：室外总体 狭小场地 软土区 深基坑 施工技术

1．工程背景

1.1 项目概况

本项目用地面积约3.26万m2，总建筑面积12.07万 ㎡，其中地上建筑面积为9.41万 m2，地下建筑面积为2.66万m2。地上包括：3栋15层商业楼、1栋14层办公楼、2栋 2 层商业楼，地下一层地下车库。

1.2 水文地质条件

（1）地质条件

本项目地貌单元属长江冲洪积三级阶地湖积区，场地内岩土层自上而下可划分为6个单元层。从成因上看，第一层为人工填土；第二层为粉细砂；第三层为淤泥；第四层为第四系全新统冲积一般黏性土、淤泥质黏土；第五层为第四系上更新统冲洪积粉质黏土、粉质黏土夹角砾、碎石层；第六层为白垩～下第三系粉砂质泥岩。

（2）水文条件

本项目场地范围内的地下水类型主要为潜水、弱孔隙承压水和基岩裂隙水三种类型。

潜水主要赋存于场地表层一层填土和二层粉细砂中，无统一自由水面，主要接受大气降水及地表散水垂直下渗补给，以蒸发和逐步下渗的方式排泄，对工程有一定影响；

孔隙承压水主要赋存于五层的角砾、圆砾、碎石之中，具弱承压性。根据承压水观测井对承压水的观测，水头在地面以下约14.0m。在基坑开挖期间地下水控制设计应考虑场地内承压水水头的季节性变化等因素。

基岩裂隙水主要赋存于底部六层岩层裂隙之中，水量相对贫乏，根据勘察单位勘测结果未测得稳定的岩石裂隙水水位，对本工程基本无影响。

1.3 周边概况

本项目场地东、西侧和北侧均紧邻住宅小区，南侧比邻一条河流。场地周边分布有较多重要地下管网，红线外侧道路周边管网分布较密。

1.4 化粪池、雨水调蓄池基坑概况

（1）基坑概况

化粪池和雨水调蓄池基坑位于项目场地的西南侧和东侧，南侧化粪池基坑呈长条形，宽4.4m，长18.6m，开挖面积约82m2，开挖深度为4.70m；东侧雨水调蓄池坑基坑开挖深度6.30m，基坑呈矩形，长、宽分别为13.0m、8.0m，开挖面积约100m2。两个“小深基坑”坑底均位于粉细砂层。

（2）基坑周边环境概况

南侧化粪池：基坑南侧距红线约1.2m，红线外为市政道路；基坑东侧为项目场地内空地、北侧临近本项目已建成地下室；基坑西侧距红线约6.00m，红线外为市政道路。基坑周边影响范围内管线主要位于基坑南侧市政道路两侧，以电力线、雨水管线为主，埋深1.5m-2.0m。

  

图一 南侧化粪池基坑平、剖面图

东侧雨水调蓄池：基坑东侧距红线约1.6~5.8m，红线外为市政道路；基坑西侧、南侧临近本项目已建成地下室、北侧为项目场地内空地。基坑周边影响范围内管线主要位于基坑东侧市政道路两侧，以电力线、雨水管线为主，埋深1.5m-2.0m。

        

图二 东侧雨水调蓄池基坑平、剖面图

2．施工重难点分析

2.1 基坑周边场地有限、环境复杂，对基坑变形控制要求高

基坑为室外总体阶段两个局部区域的开挖填埋施工，分别位于本项目主体结构与红线（围墙）之间，且基坑距离围墙和已建成地下室围护结构距离极近，场地空间有限。另外两基坑比邻市政道路，管线分布复杂，对周边环境的保护和基坑变形控制要求高。因此，基坑的支护形式的选取尤为重要。

2.2坑底位于粉细砂层，对地下水控制要求严

两个基坑底均处于粉细砂层，开挖范围内第一层杂填土和第二层粉细砂层富含潜水，地下水丰富。在开挖和设施埋设过程中应严格控制地下水渗流，采取有效的止水措施，以保证基坑的安全性。

2.3基坑处于软土区，坑底沉降变形控制要求高

基坑场地范围内分布有较深厚的软土,底坑位于粉细砂层，粉细砂层下为淤泥质黏土，土质较软，开挖后需要埋设化粪池和雨水调蓄池，化粪池为玻璃钢材质，雨水调蓄池为PP模块，要求地基的不均匀沉降小，否则会造成设施的损坏，影响设施的正常使用。

3.技术方案和施工措施

3.1支护方案及施工

（1）支护方案

   两处基坑工程处于本项目室外总体施工阶段的局部区域，且位于地下室和红线范围之内，临近周边市政道路。需开挖的基坑尺寸分别为4.4m×18.3m和8m×13m，基坑相对尺寸较大。受场地空间限制，周边环境复杂的特点，同时考虑到坑壁止水的要求，综合确定基坑支护形式采取“PC工法桩+1道钢管内支撑”， 其中PC工法桩可兼做止水帷幕。

PC工法桩钢管型号为630×14mm，桩间距1.1m，桩长18m、22m交错布置；钢管间采用FSP-Ⅳ拉森钢板桩连接，拉森钢板桩桩长15m，壁厚15.5mm。考虑到化粪池基坑北侧与本项目已建成地下室围护结构净距为0.8m，离原有止水帷幕仅为0.3m，钢管桩施工空间不足。因此，将北侧支护形式由钢管桩和钢板桩交错布置改为全部由钢板桩支护，已满足施工空间要求。另外，由于北侧紧邻地下室围护和止水帷幕，本着经济且安全的原则，钢板桩的插入长度可适当减少，本项目通过设计软件建模计算分析，将长度优化为9m。

基坑支撑形式采用坑内钢管支撑，腰梁为双拼H400×400×13×21的型钢、支撑为φ426δ=10的钢管。在进行钢管支撑设计的时候，应充分考虑后续化粪池和雨水调蓄池安装的可操作性，满足成品设施的吊装、安装空间。从而避免在施工过程中，由于支撑设置位置的不当，施工时可能随意调整和破坏支撑，造成基坑的安全风险。

（2）支护施工问题及措施

现场在进行试成桩的时候，遇到插入困难情况，即使采用振动插入也存在一定的难度。本项目场地土质较软，理论上钢管桩插入较为容易。后经过对地勘报告的深度研究和有关专家的咨询，主要原因为市政道路施工时，由于该区域为软土区，对道路周边地基土进行了土体加固，导致部分位置土质坚硬。

针对该问题，经过多方讨论，采取引孔的措施。利用反循环钻机，根据钢管桩的直径选择合适的钻杆，本工程钢管桩的直径为630，钻杆选取700，可满足施工需求。在进行引孔时应连续，以免造成坍孔和偏位的问题，引孔完成后及时插入钢管桩，以保证周边土质的稳定。

3.2 基坑降排水控制措施

   对本基坑场地开挖范围影响较大的为赋存于场地表层的填土和第二层粉细砂中的潜水，水量丰富。两处基坑开挖深度相对较深，达4.7m和6.3m，在基坑开挖过程中要采取有效的止水措施，否则可能造成基坑失稳。

本基坑的钢管桩（钢板桩）兼做坑壁止水，因此对钢管桩（钢板桩）垂直度偏差控制和趾口衔接紧密程度要求高，以保证整个围护体系的整体性和止水性。

   钢管（板）桩施工前要严格控制其定位轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢管（板）桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢管（板）桩的轴线；施工时采取“屏风式”方法进行施打，并在过程严密监控板桩的墙面垂直。另外针对转角处和封闭合拢段易错位和难封闭的情况，特配置特殊形状的异形板桩，保证板桩墙的整体性刚度和良好的防水作用。同时配合坑内明排、坑外挡水的措施，可有效控制和阻挡地下水和明水的渗入，保证基坑的安全施工。

3.3 挖土及坑边堆载限制

基坑周边土质软，场地有限，在挖土过程中应科学规划机械设备的站位和行走路线，避免在挖土过程中对支护结构碰撞。土方开挖遵循先撑后挖的原则，本基坑相对较小，在开挖支撑下土方时机械无法在坑内作业，特配置长臂挖机对支撑下土方分层、分段取土。

严格控制基坑周边荷载，基坑周边2m范围内不得堆载，2m范围外严禁超载。本工程受场地限制，堆土范围有限，因此挖出的土方随挖随运，不得随意堆置于基坑周边，临时堆放土方高度不得超过1m，安排专人严密把控。

3.4．增设构造底板，控制不均匀沉降

基坑所处范围为粉细砂，粉细砂层下含较厚的淤泥质黏土，若地基与基础处理不当，在后续化粪池和雨水调蓄池正常使用时，地基出现较大不均匀沉降，将对该设施造成较大的损坏，将影响整个项目系统的运转。

因此，考虑在基坑底部增设混凝土垫层及配筋底板，底板配筋和标号可参考本项目主体结构底板情况。经过综合考量，化粪池基坑增设100厚C15垫层， C16@150双层双向配筋底板，标号为C30。雨水调蓄池采用PP模块，重量较轻，底板配筋和标号可适当减少。

通过增设构造底板，可有效保证地基的整体性和承载力，减少地基的不均匀沉降。

3.5 基坑监测

本室外总体两处基坑虽然相对面积较小，施工周期短，但是其周边环境局部空间有限、所处地质条件特殊、周边环境和管线复杂，因此基坑监测工作也是必不可少的，以保证周边环境和施工的安全可靠。

根据周边环境和土质特点，本基坑需重点监控钢管（板）桩的位移和沉降，管线和市政道路的沉降。另外，由于基坑均临近围墙，在施工前尽可能将基坑周边围墙转换为轻质围墙。同时在开挖构成和化粪池和雨水调蓄池埋设过程中应建立日常巡查制度，设立专人进行全过程检查监督。

4．总结

在室外总体阶段通常还会遇到基坑甚至深基坑施工的情况，这类基坑往往分布在项目主体基坑外和红线范围之间，可有效利用场地有限。采用经济而快捷的放坡支护形式往往无法实施。因此需综合分析场地的地质、水文条件的制约，周边建构筑物（包括与本项目已建建、构筑物）的影响，周边管线、道路的安全，以及埋设设施的材质和施工方法，科学合理的进行基坑的设计与施工。本项目通过上述措施和方法的实施，顺利完成了化粪池和雨水调蓄池的埋设施工，过程中无明显的基坑变形和地基沉降情况，按时完成了室外总体管线的整体联通。

本文通过对室外总体阶段软土区深基坑设计和施工过程的分析与阐述，全面总结了相应的控制要点和方法，对同类施工起到了一定的借鉴作用。

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