1.基坑工程概况 1.1工程概况
蓝孔雀R21-03A、B地块农转非居民拆迁安置房工程位于杭州市拱墅区申花单元R21-03A、B地块，北靠规划花园港路，东邻规划化纤路，再往东约170.00m为莫干山路，南接规划育英路、苗圃路，西至规划飞虹路。建设用地面积30792平方米，总建筑面积133559.0平方米。拟建工程由7幢23～32层高层住宅（1#～7#楼）及裙楼（8#～9#楼）组成，高层住宅为剪力墙或框剪结构，裙楼为框架结构，均采用钻孔灌注桩基础。其中1#、2#、3#及6#主楼下设一层地下室，其余下设二层大地下室贯通。本工程一层地下室基坑开挖深度约为6.50m，二层地下室基坑开挖深度为10.00～12.30m，地下一层和地下二层高差为3.80～4.95m，电梯井坑中坑深度约3.15m。详见下图1。
1.2 工程地质与水文地质条件 1、工程地质条件
场地地貌属第四纪冲海积平原，现以旧宅基地为主，地下存在老工程桩等障碍物，场地地形总体比较平坦，起伏不大。基坑开挖深度影响范围各工程地质层情况如下：
①层，杂填土：杂色、稍湿，松散。主要由粘性土组成，含砖块、砼团块、瓷片及生活垃圾等，硬质成分含量20%以上，夹少量腐木和白色垃圾。全场分布，层厚0.3～4.00m。②层，粉质粘土：灰黄色，软可塑。土质较均匀，刀切面光滑，干强度、韧性中等，局部夹粘土。近全场分布，层厚0.40～5.00m。③层，淤泥质粘土：灰色，流塑，含有机制，偶夹半碳化植物碎屑和贝壳碎片，钻探工程中易缩颈，刀切面光滑，油脂光泽，韌性中等，干强度中等。主要分布于场地中部，层厚0.60～3.00m。④-1层，粉质粘土：灰黄色、灰青色，软可塑-硬塑。含少量铁锰质氧化斑，刀切面光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等。全场分布，层厚2.20～7.90m。④-2层，粉质粘土夹粉土：灰黄色，软可塑-硬塑。刀切面光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等，局部夹粉细砂薄层。全场分布，层厚3.09～14.00m。⑤层，粉质粘土：灰色，流塑-硬可塑。刀切面光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等，含少量有机质，局部夹淤泥质粉质粘土。主要分布于场
地南部，层厚0.70～15.50m。⑥-1层，砂质粉土：灰黄色，中密，刀切面粗糙，干强度、韧性低，摇振反应迅速。主要分布场地中部，层厚1.80～7.70m。⑥-2层，粉质粘土：青灰色、灰黄色，软可塑-硬可塑，见少量铁锰质氧化斑、高岭土斑纹，刀切面光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等。全场分布，层厚8.80～24.00。⑥-2粉质粘土层层底埋深在地表下36.00m以下，再以下为粉质粘土混砂、粉砂、圆砾、泥质粉砂岩等好土，对基坑开挖基本无影响。土层主要土性指标及基坑开挖支护设计参数见下表1。
2、水文地质条件
上部孔隙潜水主要赋存于场区浅部透水层人工填土及不透水层粉质粘土层内。地下水分布连续，其富水性和透水性具有各向异性，均一性差，水量小，渗透性不均。孔隙承压水，分布于下部⑥-1层砂质粉土、⑧-1层粉砂和⑧-2层圆砾中，以上覆粘性土层构成了其承压含水层顶板，该场地孔隙承压水水量很小，在平原地区与地表水及上部潜水无水力联系，对桩基施工影响小，对基础抗浮，工程降水无影响。
2. 基坑工程特点
1、基坑工程开挖面积较大，周长约750m，平面形状极不规则，北侧、西侧地下室外墙边线相对平直，而东侧和南侧地下室外墙边线曲折复杂，基坑不利阳角较多，不利平面支撑布置及出土口的设置等。
2、基坑内部开挖深浅不均，整个基坑大部分为二层地下室，开挖深度为10.00～12.30m，其中东北角与南端为一层地下室，开挖深度约为6.50m，基坑内土体深浅高差较大3.80～4.95m，电梯井坑中坑深度约3.15m。
3、基坑开挖深度影响范围内的土层为杂填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土夹粉土、砂质粉土等，土层分布不稳定，层厚发育也不均匀，层面相对起伏大，土层渗透性不均匀，其中淤泥质粉质粘土土性较差，强度低，呈流塑状，高压缩性，总体上基坑地质条件复杂，对基坑开挖设计施工不利。
4、场地以旧宅基地为主，地下存在老工程桩等障碍物；主体结构裙房工程桩距离地下室外墙基本在围护桩墙轴线上，与围护桩墙冲突。
5、地表水丰富，水位基本子在地表下0.50m。 6、地下室结构复杂，造成换撑工况复杂。
7、基坑工程周边为待开发空地和规划道路，周边没有重要保护的建（构）筑物，周边环境相对有利。本基坑工程属于一级基坑工程，相应基坑工程安全等级的重要性系数γ0=1.1。
3. 基坑支护工程方案设计 3.1基坑支护方案选择分析
1、本工程虽然具有周边环境相对较好特点，但总体开挖较深较大，大放坡受红线范围限制，土层分布及厚度不均匀，且基坑边线复杂曲折，故本基坑工程不适合采用土钉墙或复合土钉墙结构进行支护。
2、水泥土重力式挡土墙做法的优点也是无内撑，开挖施工方便，止水效果好。其缺点是坑底是软土层，安全性能相对低，而且造价也不低，本基坑大部分开挖深度10.00～12.30m，水泥搅拌桩重力式挡土墙无法满足稳定、抗弯等安全要求，本工程不适合采用此方案。
3、双排钢筋砼桩结合压顶梁形成门架结构，其间打设一排水泥搅拌桩帷幕起到挡土止水作用。该围护方案在基坑底土质较好情况具有安全度高、施工方便之优点，但造价较高。本工程坑底下土质一般，且开挖深度较大，若采用该方案，会带来较高的造价，经济性较差，且可以采用其他比较优化、经济、合理的方案，本工程不适合采用该种方案。
4、单排桩加内支撑方案比较适合基坑开挖深度深，基坑土体性状差，需要严格控制变位的围护工程。其特点是受力合理，安全度高，相对也较经济，可以说是安全度最高的一种围护形式。其缺点是对大型基坑，支撑及支撑桩费用高，直接影响围护工程费用；且由于内支撑的存在影响基坑开挖和地下室施工并造成围护、地下室施工工期延长。本工程基坑开挖面积较大，周长较长，基坑边线复杂曲折，且开挖深度较大，开挖范围内土质也较好，且采用内支撑方案可以严格控制基坑的变位，受力合理，安全度较高，相对也较经济，采用内支撑方案是安全可靠经济合理的。
5、单排桩加多排锚杆方案做法受力特点类同单排桩加内撑围护体系，只是用多道锚杆代替内支撑，当基础平面范围大设内支撑困难时，并且场地周边打设锚杆许可时，更显其优越性，而且无内撑方便施工；缺点是锚杆无内支撑可靠，土体变位控制不如内支撑有效，而且经常受用地红线限制，无法按设计要求长度打设锚杆。本工程基坑边距离红线位置不是很大，无法满足锚杆设计长度要求，
且基坑总体开挖深度较大，若采用该种方案风险较大，总体支护方案不适合采用该种做法。但基坑内深浅高差为3.80～4.95m，在该区段范围采用该种桩锚结构是比较合理的，可以有效保护地下一层的工程桩，且施工速度快，对土方开挖也有利。
6、单排桩加内支撑的围护桩墙常规有如下两种做法：
（1）其一是传统钻孔灌注桩结合水泥搅拌桩或旋喷桩帷幕做法。该做法采用传统密排钻孔灌注桩结合水泥搅拌桩帷幕或旋喷桩帷幕形成挡土止水桩墙结构。在深基坑开挖中，由于单轴水泥搅拌桩帷幕施工质量难度较大，防渗止水性能相对不可靠而不采用单轴水泥搅拌桩做法，而旋喷桩造价太高也一般不采用其作防渗帷幕，故目前基本采用三轴强力水泥搅拌桩套孔法搭接施工形成止水帷幕，墙体质量强度可靠，防渗止水能力强，整体性好。虽然钻孔灌注桩存在施工速度不快、噪音大、泥浆外运污染环境等不利之处，但钻孔灌注桩施工工艺成熟，施工简单可靠，质量容易控制，可通过增加设备缩短工期，机械设备轻巧灵活，并可通过调整桩直径和配筋满足不同深度和规模基坑工程，且其整體稳定性受力变形均能得到有效保证等优点。
（2）其二是强力水泥搅拌土植入可回收型钢做法（SMW工法）。其特点是利用强力水泥搅拌桩松动土，然后植入型钢桩，使水泥搅拌土帷幕与型钢组合形成挡土止水墙，结合内支撑形成排桩加支撑围护体系。SMW围护工法的特点是施工速度快，植入的型钢可回收，止水帷幕效果好，而且正常施工条件下造价要比传统钻孔灌注桩做法节约约10%。但SMW工法也存在如下缺点：一是型钢租赁费高，围护造价将随围护时间延长而不断增加，必须待地下室外墙防水层完成基坑回填后才能回收型钢，因而围护造价常常超过予算而大幅增加，最后造价往往与传统钻孔桩围护接近或超出；二是型钢回收工作繁琐，其中包括了型钢起拔、拔除型钢后孔洞注浆，并且经常因地下室已经施工完成及周边环境条件影响造成型钢回收工作相当困难甚至难以回收等出现造价抬高或经济纠纷问题；三是型钢起拔还是会引起周边土体一定的变位和沉降而带来不利影响。经测算，若地下室在6个月之内完成，采用该做法比传统钻孔桩做法可节约10%左右造价；若地下室施工达到7-8个月之内完成，采用该做法与传统钻孔桩做法造价基本持平；若地下室施工超过7-8个月之后完成，采用该做法造价将超过传统钻孔桩做法。本工程基坑范围大，且存在地下一层及二层的交错施工，地下室施工工期不会短，采用钻孔灌注桩结合水泥搅拌桩帷幕形成围护桩墙更安全经济，便捷可靠，故本工程不适合采用SMW工法方案。
7、内支撑做法通常有以下两种
（1）钢筋混凝土支撑为传统做法，其特点是刚度大、可靠，能有效控制变位，施工质量容易保证。
（2）钢管支撑虽具有造价相对较低、施工速度方便、快特点，但其存在施工质量难以保证、刚度小，且本工程基坑跨度还是较大的，难以有效控制变位。
8、综合上述因素，结合本基坑场地状况、开挖深度、土层性状、周边环境等特点，基坑围护方案决定如下：
（1）基坑总体采用围护桩墙结合一道水平钢筋混凝土内支撑的围护结构形式，由传统钻孔灌注排桩结合三轴强力水泥搅拌桩帷幕形成止水挡土围护桩墙。
（2）基坑内深浅高差形成的边坡采用钻孔灌注桩结合单排或多排土钉锚杆形成桩锚复合结构支护。
（3）坑中坑可根据土质情况及开挖深度进行动态调整，深度较大的采用土钉墙进行支护，若是较浅的则可直接采用放坡。
（4）基坑边坡坡顶设置排水沟，防止地表水进入基坑内；坑内设置简易降水深井（或疏干井）进行降水。
3.2基坑支护关键技术处理
1、本基坑大部分开挖深度10.00～12.30m，地质条件复杂且发育软弱土层，可以选择安全度高的两道内支撑支护结构形式，但基坑东北角及南段开挖深度约为6.50m，深浅不均，基坑总体采用围护桩墙结合一道水平钢筋混凝土内支撑支护结构。综合考虑本基坑工程周边环境相对有利、上部土层相对稍好特点，将支撑面适当下降，支撑梁底设置在地下一层底板面（地下二层楼板面）上1000mm处。达到受力合理、便于土方施工及地下二层围护的土钉锚杆施工、节约造价、缩短工期等目标（详见图2）。
2、基坑面积大，平面形状极不规则，东侧和南侧地下室外墙边线曲折复杂，基坑不利阳角较多，不利平面支撑布置及出土口的设置。支撑布置原则是尽可能将不利阳角区段覆盖，科学布置内支撑平面形式确保围护结构受力安全可靠合理，并在基坑开挖浅区设置出土口位置，以利于后期出土施工方便；为保证出土口处围护结构受重车动载安全可靠，出土口区段增设双排桩门架结构加强处理。（详见图1）。
3、地表水丰富且埋深较浅极其容易造成基坑上部边坡的水土流失、坑边土体开裂甚至边坡土体滑塌失稳。其关键技术就是将地表水止住，不让地表水在坡面上流动，其做法就是将三轴搅拌桩帷幕抬高，三轴搅拌桩水泥掺量高、帷幕厚度大（Φ850@600）具有较高强度，再结合土钉墙进行坡面支护可以满足上部边坡土体稳定性安全要求，后期实际开挖效果也较好（详见图2）。
4、场地以旧宅基地为主，地下存在老工程桩等障碍物及主体结构裙房工程桩距离地下室外墙基本在围护桩墙轴线上，与围护桩墙冲突。主要是因为基坑北侧地下室外墙外有一排裙房工程桩，桩径600mm，承台边长为1200，间距约5000mm，其桩心距离地下室外墙面2150mm，按常规做法钻孔排桩轴线距离外墙面约1200mm，保留围护桩与地下室外墙约800mm的净空工作面，围护排桩尚可以避开工程桩设计施工，但围护排桩后的三轴搅拌桩势必与工程桩冲突，三轴搅拌桩每幅是必须连续搭接施工的，无法按常规三轴搅拌桩帷幕紧贴围护桩的做法实施。后采取将三轴搅拌桩帷幕整体后移一定距离避开工程桩，保证了帷幕的直线连续完整并利于大型三轴桩机行走施工，为保证帷幕与围护桩间的土体产生流土采取在围护桩坑内侧壁挂钢筋网喷射混凝土进行护壁处理（详见图2、图3）。
5、基坑东北角及南部土方开挖深度较浅约为6.50m，而其它大部分开挖深度10.00～12.30m，如此造成土体边坡较大高差3.80～4.95m，基坑地质条件复杂且发育软弱土层。为有效保护较浅处土方边坡及地下一层的工程桩的安全，必须对该较大高差边坡采取有效的支护手段。设计采用了小直径600mm钻孔排桩结合土钉锚杆支护结构，桩顶设置压顶梁连为整体，可确保边坡安全且施工速度快，对土方开挖也有利，采用该种桩锚结构是比較合理的（详见图2）。
6、由于基坑开挖深浅不均及地下室结构复杂造成了换撑工况的复杂性。首先是地下室二层基础底板的换撑设计，大部分采用素混凝土直接顶住围护桩墙常规做法，而局部区域地下室外墙边线曲折造成距离围护桩桩墙距离较远是则采用换撑梁的做法可节约造价；其次是地下室二层楼板处（也是局部地下一层基础底板）的换撑可按以上常规做法实施；原支撑拆除后的外部水土压力通过换撑带（梁）直接传递于地下室主体结构，故地下室主体结构后浇带之间必须有换撑设计，设计在地下室结构后浇带上一定间距设置素混凝土换撑带，以确保地下室主体结构的变形安全。
4.基坑支护方案实施效果
基坑土方开挖按照从北向南的次序进行，于2014年4月初开始上层土方开挖；到2014年5月底开挖至支撑梁底后进行支撑梁施工；2014年08月除开挖至坑底，开始进行基础底板的施工；到2014年12月逐步进行拆撑施工，至2015年2月初地下室结构全部完成。整个基坑一周共布置16个深层土体水平位移监测孔（测斜孔深度为20.0米），25组支撑轴力监测点。在基坑开挖及地下室施工过程中土体水平位移监测及支撑轴力监测数据均在设计可控范围内，其中基坑北侧典型测斜监测孔Sm01、Sm15在基坑开挖初期支撑梁施工完成、开挖至坑底、换撑完成阶段的位移发展情况如图4所示。根据监测数据结果，基坑安全稳定，周边建（构）筑物无明显沉降或者裂缝，坑边土体变位正常可控，本基坑支护方案达到了安全可靠、经济合理、施工快捷的实际效果。
5 结语
本文介绍了对某复杂地质条件下不规则深大软土基坑工程，根据基坑工程特点进行支护方案选择分析设计，以及对基坑支护方案中的内支撑布置、基坑内较大高低差深浅坑支护、止水帷幕与永久工程桩冲突处理、围护桩与老基础工程桩冲突处理、上部放坡坑边地表水处理、换撑设计及出土口加固等关键技术的有效处理，确保了基坑安全、周边建（构）筑物的安全及地下室顺利施工，为类似复杂深大软土基坑工程支护方案设计施工取得了宝贵经验。
参考文献：
[1] 龚晓南深基坑工程设计施工手册中国建筑工业出版社 1998
[2] 浙江省标准.建筑基坑工程技术规程（DB33/T1008-2003）[S].浙江省标准设计站.2003
[3] 杭州市蓝孔雀R21-03A、B地块基坑支护工程设计方案[R]. 杭州南联土木工程科技有限公司.2011
[4] 杭州市蓝孔雀R21-03A、B地块基坑支护工程监测报告.杭州市勘测设计研究院
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