郑州地区深基坑支护结构选型的发展过程分析

摘要： 目前，郑州地区已经总结出了适合本地区地层的支护结构，并逐步走向了成熟，但在深基坑工程的设计、施工、监测、管理等方面还存在一定的问题。本文在简单介绍郑州地区的地层情况和常用支护结构的基础上，分析了郑州地区基坑支护结构的发展过程、存在的问题和发展方向。

Abstract： Currently， Zhengzhou has summed up the supporting structure adapting for the formation of this region， and it gradually becomes mature， but there are still some problems in design， construction， monitoring， management and other aspects of deep excavation engineering. This paper made a brief introduction on the formation status of Zhengzhou and the common supporting structure， and analyzed the development process of Zhengzhou pit supporting structure， problems and development direction.

关键词： 郑州地区；深基坑；支护结构；选型；黄土；黄河泛滥沉积

Key words： Zhengzhou region；deep foundation；supporting structure；selection；loess；Yellow River flood deposition

中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）10-0092-02

1 郑州地区地层情况概述

郑州位于华北平原西南部边缘地带，地势西南高，东北低，具有典型的山区向平原过度的地势特征。按地貌形态的不同，把郑州市由西南向东北划分为：丘陵岗地、坡状平原、倾斜平原和泛滥平原4个地貌单元。地下水位埋藏主要受地形控制，从西南到东北由深到浅，西南部丘陵岗地局部埋深大于20m，而东北泛滥平原埋深一般较浅，部分地区仅1-2m，受建筑基坑施工大量抽取地下水影响，局部有大幅的下降，总的流向是由西南到东北，水力坡度一般为1%-2%。

郑州市区大致以京广铁路为界划分为2个地质单元：

1.1 黄土地质单元，其范围主要分布于市区内京广铁路以西，东西大街、郑汴路以南的地区，60m深度范围内，除早更新世地层受喜马拉雅运动影响缺失外，主要发育地层有：全新世粉土和粉质粘土层、早更新世粉土层、中更新世粉质粘土层、晚第三纪泥灰岩，均为硬质土层类，具有色黄、大孔隙发育、含碳酸盐等特点，属于黄土类土，总体上浅层土工程特征较好，个别地方有轻微湿陷性。

1.2 黄河泛滥沉积地质单元，其范围主要位于京广铁路以东，东西大街、郑汴路以北的地区，地表浅层土体为全新世黄河泛滥堆积物，具典型的“二元”结构，上部地层主要为：全新世上段（Q■■）冲洪积稍密粉土层、软-流塑的粉质粘土层；全新世中段（Q■■）冲洪积稍密-中密粉土层、软-可塑的粉质粘土层，色暗，富含有机质，有机质含量3%-8%；全新世下段（Q■■）冲洪积粉细砂。全新世上段（Q■■）、全新世中段（Q■■）的土多为软弱土，天然含水量高，一般均接近或大于25%，近液限，天然孔隙比一般在0.80-0.95之间，属高压缩性，承载力一般为70-110kPa，且土层不均匀，夹层互层较多，地下水位埋深较浅。

2 郑州地区常用的深基坑支护结构介绍

郑州地区常用的深基坑支护结构型式和应用情况介绍。

2.1 土钉墙，土钉墙支护技术在20世纪90年代初开始在郑州地区应用，由于其造价低廉、施工方便的特点，迅速地推广开来。到20世纪90年代末，由于城市的快速发展，深基坑工程数量增加较快，土钉墙支护技术很快得到推广，施工队伍数量猛增。一般一层地下室（基坑深度小于6m）的基坑，首选采用土钉墙支护结构。对于放坡大的情况，也可采用放坡网喷。

2.2 复合土钉墙，到20世纪90年代末，两层地下室的项目逐渐增多，一般对于两层地下室（基坑深度大于6m，小于10m）的基坑，采用土钉墙已无法满足安全要求，而采用灌注桩或灌注桩+锚杆的支护结构造价又较高，于是复合土钉墙支护结构得到了普遍应用。复合土钉墙一般是土钉墙和以下一种或几种桩型相结合：微型桩、水泥土桩、钢管桩，其中，土钉墙和微型桩相结合的复合土钉墙应用最多。

2.3 灌注桩或灌注桩+锚杆，到21世纪初开始，三层及更多地下层数的建筑增多（基坑深度大于10m），有的两层地下室开挖深度也超过10m，复合土钉墙无法满足安全要求，这样灌注桩或灌注桩+锚杆支护结构得到普遍应用。一般在应用中，采用上部土钉墙，下部桩锚结构的较多。少数项目用CFG后插筋或预应力管桩代替灌注桩。

2.4 双排灌注桩或双排灌注桩+锚杆，对于无法施工锚索，基坑深度又不太深（一般小于12m）情况，采用双排桩的较多。对于基坑深度大于12m，不宜施工锚索，应尽量减少锚索施工数量的基坑，或对变形要求严格的基坑，一般采用双排灌注桩+锚杆支护结构。

2.5 水泥土挡墙，对于土性较差且基坑开挖深度不大的基坑（一般小于6m），锚杆的承载力小，采用水泥土挡墙是一种较合适的选择。但由于郑州地区的地层特征和水泥土挡墙需要较宽阔的施工场地，应用较少。

2.6 灌注桩+内支撑或地下连续墙+内支撑，随着基坑开挖深度的加大和锚索施工受到限制（如支护结构不能出用地红线），灌注桩+内支撑或地下连续墙+内支撑逐渐开始应用。

其实，对于一个基坑，仅采用单一的支护型式并不多，一般都是根据不同的周围环境条件和不同部位的开挖深度，采取不同的支护措施，做到安全可靠和经济合理。比如：郑州绿都置业郑汴路安置楼一期，基坑平面尺寸仅75m×50m，却采用了双排桩、桩锚、复合土钉墙、放坡网喷四种支护结构。

3 郑州地区深基坑支护结构选型发展过程

对于郑州地区的深基坑发展，大致可以分为三个阶段，每个阶段都和郑州城市发展的步伐相适应，不同的发展阶段，都有相应的深基坑支护结构。

第一阶段为起步阶段，该阶段主要是20世纪90年代，郑州市区开始出现一些基坑，其深度以一层地下室为多，也有两层或两层以上的基坑，但数量较少。土钉墙支护技术从南方传到了郑州，在大多数基坑中进行了应用，对于基坑深度大或环境复杂的基坑，以灌注桩+土钉墙、搅拌桩+土钉墙居多。

当时，郑州市区的基坑绝大多数位于黄河泛滥沉积地质单元区，地下水位很浅，土钉墙支护技术在郑州的应用又不成熟，大多数基坑的变形都比较大。该阶段，支护施工单位数量很少，支护方案也不需要专门进行设计，由施工单位简单出个方案即可，施工资料简单，没有统一的格式和要求。降水以轻型井点为主，辅以管井。

第二阶段为快速发展阶段，该阶段主要是21世纪的头10年，标志是郑东新区CBD的建设和都市村庄的改造。到了21世纪，由于中国经济的快速发展，建筑业也不例外，于是基坑工程的数量逐渐增多。都市村庄改造的基坑周围环境一般比较复杂，郑东新区CBD的基坑对基坑工程的开挖深度较深且有统一的规定，在这种背景下，出现了大量的基坑施工单位和技术管理人员，同时也促进了基坑支护技术的快速发展。

该阶段，地下室2-3层的数量猛增，基坑开挖深度在6-15m的数量据多，支护结构也逐渐多样化，桩锚和复合土钉墙支护结构得到了快速的应用，双排桩、地下连续墙、内支撑等支护结构也开始应用，同时也引进了一些比较先进的技术。

随着对设计、施工文件要求的提高，逐渐出现了专业设计，施工资料也逐步规范和统一。到后期，专业的基坑监测也逐步开始并迅速发展。降水以管井为主，辅以轻型井点。

第三阶段为规范调整阶段，该阶段大致开始于2010年左右，标志是郑东新区高铁站及附近地块的开发和《河南省建筑边坡与深基坑管理规定》的实施。随着城市的发展，建设用地越来越紧张，基坑工程向着周围环境条件复杂和基坑开挖深度深的方向发展，基坑工程事故也不断出现，对基坑工程的管理和技术水平提出了更高的要求，于是建设主管部门出台了基坑工程的相关规定，基坑工程的地方技术标准也开始制定，同时，新的施工设备、施工技术也不断出现，形成了基坑设计、基坑施工、基坑监测专业化的分工。大量超深基坑的降水施工，导致了城市地下水的快速下降，以郑东新区最为典型。

4 郑州地区深基坑支护结构选型存在的问题和发展方向分析

在深基坑工程发展约20年以后的今天，基坑工程的设计、施工、变形监测都有了较高的水平，管理也逐渐规范，但也存在较为明显问题。针对基坑工程中存在的问题和以后的发展方向，分析如下。

4.1 支护结构型式的选择上，现在普遍采用的不可回收土钉、锚杆（索），绝大部分超出了用地红线，造成了严重的地下污染，给后续的开发利用造成了困难，同时，邻里之间的纠纷越来越多。

随着人们维权意识的提高和管理的进一步规范，支护结构超出红线将会严格限制，可回收锚杆（索）将会有较大的市场，内支撑支护结构将会逐步被接受和大量应用。

4.2 降水型式的选择上，普遍采用开放式降水，造成地下水位下降。郑州地区属于严重缺水地区，而大量的抽取地下水且不加以利用，造成地下水严重的浪费，水位快速下降，地面和建（构）筑物出现沉陷。

随着地下水下降造成的地面沉陷、建（构）筑物开裂的加剧和缺水的现状不断加剧，敞开式降水将会逐渐被限制。

4.3 基坑工程设计、施工、监测市场较为混乱，相互压价，造成一些基坑工程价低质劣，埋下很大的安全隐患。设计技术人员水平差距较大，设计文件没有统一的标准，造成设计成果质量难以保证；施工队伍混乱，一些基坑工程盲目压价；对监测工作不重视，造成监测数据不准确。

随着对基坑工程设计、施工、监测要求的提高，对安全的逐渐重视，管理的逐渐规范，一些不正规的、水平低的设计、施工、监测单位将会逐渐被淘汰，市场秩序会越来越正规。

4.4 过于重视经济效益，忽略技术上的总结和提高。随着中国经济结构的转型，科技创新型国家的建设，建筑市场的规范、技术标准的完善，必然会重视技术上的提高和创新。

4.5 管理上不规范，造成了都在郑州市，但对基坑工程的设计和评审不统一。

5 总结

①在20年左右的基坑工程发展过程中，总结出了适合郑州地区地层的支护结构，并逐步的总结经验和教训，走向了成熟。②在基坑工程支护结构选型上，还存在一些问题，需要逐步的解决。③目前基坑设计、施工、监测等的技术水平还需要进一步提高。④对基坑工程的管理还不完全到位，需要进一步的管理和规范。

参考文献：

[1]孙瑞民，杨凤灵.郑州地区饱和粉土的工程地质特性研究[J].河南科学，2009，27（5）：346-350.

[2]河南省住房和城乡建设厅.豫建〔2010〕25号，河南省建筑边坡与深基坑工程管理规定[S].郑州，2010.

[3]中华人民共和国建设部.JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[S].北京，1999.

[4]中华人民共和国建设部.GB 50007——2002，建筑地基基础设计规范[S].北京，2002.