软土地区超宽基坑设计探讨

【摘要】本文通过南京地铁2号线集庆门大街站的基坑设计简介，通过支护结构选择、支撑体系设计、土层加固设计、基坑开挖措施等综合措施的采用，对软土地区超宽基坑设计提出了相应的处理措施设计，并针对各种处理措施对应施工过程进行分析回顾，从而达到完善设计、保证安全的目的。

【关键词】多线双岛；支护结构；支撑体系；软土处理；基坑开挖

1 引言

随着城市的发展，地铁线网规划逐渐增加，城市地铁车站换乘发挥出方便快捷的交通功能，而多线换乘车站正在形成，其中多线平行换乘方式的车站逐渐增多，南京地铁线网中的集庆门大街站就是其中的一个，该站集中了南京地铁线网中2号线、6号线及2号线支线3条线路，形成了多线双岛的一个极大规模的地铁车站。

2 工程概况

南京地铁2号线集庆门大街站是线网规划中的一个重要车站，它既是2号线与6号线的换乘车站，同时也是2号线西延线支线的始发站，车站设计为5线双岛车站（其中一条线路为存车线）。

集庆门大街站位于南京市河西地区江东南路与集庆门大街的交叉路口，江东南路规划道路宽80m，集庆门大街规划道路宽50m，车站设计总长度310.2m、标准段总宽度46.2m、标准段基坑深约15.8m。车站基坑周边建筑物密集，左上角是在建的商场，左下角是长江医院及多幢7层建筑，右下角是利德家园15层高层住宅楼，右上角是建华商厦（7层）。

车站位于河西地区的长江低漫滩区，基坑范围内的主要地层为人工填土、流塑状淤泥质粉质粘土，下部为砂层，其中淤泥质粉质粘土很厚，最厚深度达30m，是典型的软土地层。场地内地下水类型属孔隙潜水，深部砂性土层中地下水有承压性，承压水与长江及内秦淮河水有水利联系。

3 基坑设计介绍

根据该站基坑所处环境及地质情况，基坑安全设计是最主要的问题，而这种流塑状的淤泥质土层有变形快、自身受力差等特点，对于这种超宽基坑的支护结构设计及支撑体系设计尤为重要。

3.1 支护结构设计

根据该站的环境条件及地质情况，设计中对地下连续墙、钻孔灌注桩、套管咬合灌注桩等进行了综合比选分析，通过结构受力、造价、环境影响等多方面分析比较，选择采用目前技术先进成熟的套管咬合灌注桩作为基坑的支护结构，该施工工艺采用钢套管支护、抓斗取土成孔，特别适合粘土地层，与一般的钻孔灌注桩采用泥浆护壁成孔有减少泥浆污染、成孔效果好、孔壁完整等特点，桩身钢筋笼在套管中吊装，避免钢筋笼损害孔壁，在混凝土浇筑过程中拔出套管，成桩分为两期，先期桩采用缓凝型混凝土，二期桩成孔期间利用钢套管切割先期桩混凝土，达到桩身混凝土咬合的功能，从而达到与连续墙一致的支护结构止水效果。

3.2 支撑体系设计

该站由于基坑宽度大、基坑深度相对较深，特别是位于流塑状的淤泥质地层，则要求必须支撑架设快且稳定，否则会产生较大的基坑变形而危及周边建筑物的安全。

根据计算分析，在满足支护结构受力及变形要求下，该基坑共设计了4道支撑及1道倒换支撑，其中第1道支撑采用了整体刚度好、控制变形好的钢筋混凝土支撑，其余支撑采用钢管支撑，同时为保证整个支撑体系的整体稳定，在基坑横向设置了2个临时支点，以满足支撑受力的整体稳定要求。

3.3 软土处理设计

针对流塑状淤泥质土变形快、自身受力差的特点，设计中还考虑对基坑底部土层进行了加固处理，首先沿基坑周边支护结构内进行3m的条带加固，然后沿基坑纵向中间设置了一条3m的加固条带，最后沿基坑纵向间隔3m设置了一条3m宽的横向加固条带。所有加固条带的加固深度均为基坑面下3m，加固工艺采用深层搅拌桩，水泥参量为20%。基坑加固后以满足基坑施工方便，同时相当于在基坑底部预设置了一道加固支撑体系，从而减少基坑开挖过程中的基底变形。

3.4 其他处理措施

针对该站所处环境条件和地质情况，为最大限度的保证施工安全，设计中还对基坑开挖等提出了具体的要求：如基坑开挖中应作到边开挖边支撑，支撑架设应及时，严禁超挖达到控制变形；支撑架设必须保证支撑的整体稳定性，特别是避免架设中的支撑偏心受力等。

4 施工过程中简介

在该站的整个施工过程中，从支护结构施工、土层加固、基坑开挖、支撑架设，设计均实行了现场全过程跟踪，根据现场情况适时提出设计优化措施。

在支护结构施工过程中，套管咬合灌注桩在施工过程中发现在砂层（特别是粉细砂层）抓取土困难，不易保证咬合质量，为此，根据现场情况将桩间咬合由原设计的150mm调整为200mm，以保证桩芯混凝土咬合质量，达到桩间止水的目的。

对于土层加固，原设计在基坑面以上的搅拌桩采用空搅以节约水泥用量，在实际施工过程中发现空搅部分反而破坏了既有土层结构，使原状土产生变化，造成基坑开挖前的支护结构变形，为此调整设计在空搅部分添加5%的水泥参量，使空搅桩产生一定的抗力控制支护结构变形，从而达到控制最终变形的要求。

基坑开挖及支撑架设过程中，由于本站基坑宽度很大，钢支撑的拼装架设的时间比较长，容易在支撑拼装架设期间已发生支护结构一定变形的现象，为此，也根据本站基坑宽度大的特点，特对基坑开挖提出了中间掏槽进行土方开挖的方案，在基坑中间纵向先开挖，满足开挖机具通行，靠近支护结构先采用放坡反压保证土压力平衡，在支撑架设完毕后再开挖两侧土体，从而达到控制支护结构变形的目的。

5 回顾及总结

通过以上设计及施工措施，根据施工监测量控资料显示，在本站施工过程中，基坑支护结构变形基本控制在设计容许的变形范围之内，达到了控制基坑安全的目的。

通过本工程实例，在软土地区的基坑设计及施工应根据其既有的土层特性有针对性的采取措施，特别是这种宽大基坑，应针对其基坑特性采取适宜的支护结构、支撑体系，并辅以相应的软土加固处理、土体开挖措施，通过综合的总体措施方案，以达到保证整个基坑安全及保护周边环境的目的。