摘要：在深圳市填海造陆地区的深基坑支护工程，因填筑材料、填筑方法、地基处理效果、基坑支护形式的不同，均存在不同程度的风险、个别严重的甚至造成了质量安全事故。本文介绍了正在建设中的深圳湾体育中心深基坑支护工程，场地内填土层的成分、厚度和淤泥层的厚度、性状差异很大，针对不同的地质条件采取了不同的支护形式；特别是在北侧深厚淤泥层段的格栅状水泥搅拌桩重力式挡墙，墙顶水平位移累积量平均值达275.5mm，远超过了设计控制值，且在施工过程中也多次发生了险情并及时采取了加固措施。
关键词：填海造陆地区，深基坑，险情
1引言
深圳市地处沿海，从改革开放初期开始就大面积开山填海，如福田保税区、盐田港、坝光化工基地、深港西部通道、后海湾、深圳湾、前海湾、大铲湾港区、铜鼓航道、宝安中心区、深圳机场等，填海造陆面积超过50km2。填海造陆因填筑材料、填筑方法的差异，给基坑支护工程造成不少的麻烦。
在深圳市深基坑工程管理规定中[1]，深基坑是指开挖深度超过5.0m（含5.0m）或者深度未超过5.0m但地质条件和相邻设施较复杂的基坑。按照这这一规定，填海造陆地区的基坑均属于深基坑范畴。在填海造陆地区的地铁基坑、建筑基坑或地下沟槽开挖，大部分的基坑（槽）都发生过险情，以至于酿成事故。深圳地铁一号线续建工程5标段南明挖段（鲤鱼门～新安区间段），位于前海填海区，2009年3月9日，大量淤泥突然冲入在建基坑内，深约10余米的基坑内全部填满淤泥，所幸无人员伤亡[2]。位于后海湾填海区的某基坑，基坑开挖深度约5.0m，坑底附近已出露淤泥，采用放坡、或水泥搅拌桩重力挡墙支护，基坑开挖期间地面裙楼部分的预应力管桩先期施工，随着基坑开挖地面出现开裂，管桩几乎全部倾斜；邻近的某工程，基坑深度约2.0～5.0m，采用预应力管桩作为排桩支护结构，曾发生了大范围淤泥滑动，滑动范围约100m，致使管桩倾倒甚至折断。邻近的深港西部通道深圳侧接线工程后海滨路东段，位于早期填筑的海堤及新近填海区，地道基坑南侧采用双排桩支护、北侧采用放坡形式，2005年7月，北侧基坑发生滑坡，大量的淤泥及填土冲向南侧，遇到排桩后翻卷，将坑内桩机淹没，所幸无人员伤亡。在建的深圳湾体育中心位于后海湾填海区，在基坑开挖期间也发生了类似险情。
2工程概况及地质条件
深圳湾体育中心为2011年在深圳举办的第26届世界大学生运动会的足球预赛、乒乓球决赛、游泳训练比赛场地，项目总用地面积30.73万m2，总建筑面积25.6万m2，采用钢结构+框架结构，体育馆、体育场及游泳馆为地上2层地下1层。
场地原始地貌为浅海海滩区，东部有大沙河流入深圳湾，后经人工填海形成陆域，现地面高程3.94～13.04m。基坑底面积约10.5万m2，周长约1570m。建筑物±0.00相当于绝对高程7.50m，基坑底相对高程为-9.10m（坑底为淤泥区考虑换填500mm厚的砖渣，坑底相对高程为-9.60m），基坑开挖深度6.1～8.6m。
2.1主要地层岩性特征
场地内主要分布有人工填土、淤泥、粉质粘土、含粘性土粗（砾）砂、砾质粉质粘土，下伏基岩为燕山晚期粗粒花岗岩。现分述如下：
人工填土层，褐红、褐灰色，主要成分为粘性土、淤泥，含砖块、碎（块）石、混凝土块，局部地段有填砂层、填石层，松散状态，层厚1.0～24.6m。
淤泥（淤泥质粘土），灰、深灰、灰黄色，见有贝壳碎片，下部不均匀含粗砾砂，具腥臭味，有机质含量不均匀，为2.28～9.89%，流塑状。个别钻孔缺失，层厚0.3～15.9m。
粉质粘土，褐红、灰白色，局部砂质组分含量高，可塑。局部钻孔内有揭露，层厚0.4～3.8m。
含粘性土粗（砾）砂，褐黄、灰白色，砂为石英质，次棱角～次园状，分选差，粘性土含量不均匀，稍密～中密状，局部钻孔内揭露，层厚0.3～5.0m。
砾质粉质粘土，灰白、褐红、灰紫色，由粗粒花岗岩风化残积而成。
2.2基坑范围内填土及淤泥的分布特征
场地北侧滨海大道及东侧沙河西路先期填筑，特别是沙河西路填筑土路后，场地曾作为余泥渣堆场，从场地东部、北部分别向西部、南部逐渐无序堆填，原海底淤泥也逐渐向西、向南推挤。后来，场地西侧的科苑南路、南侧的环北路填海筑路；同时本地块场地稍做平整后进行堆载预压处理。基于上述陆域形成过程，场地内的填土和淤泥的分布及性状差异极大。
根据基坑周边各钻孔所揭露的填土、淤泥的厚度及性状，大致将基坑分为东区和西区，见图1所示。东区填土层厚、淤泥薄且性状好，而西区的填土薄、淤泥厚且性状差。
根据基坑西区坑周34个钻孔资料统计，填土厚度1.0～10.0m，平均厚度5.3m；淤泥层厚度3.7～15.0m，平均厚度7.8m，即坑壁和坑底均有淤泥出露，坑底以下残留淤泥厚度平均为4.0m，基坑开挖后桩基施工需采取换填措施。淤泥最厚的位置位于基坑南侧中部的zk228钻孔，厚达15m，而填土层厚度仅1.0m，属堆载预压过程中的挤淤形成的淤泥包。基坑北侧局部钻孔内可见到淤泥顶或填土顶分布有1.1～2.2m的填砂层；基坑西侧、西南侧填土层大面积含有填石层，厚度为0.3～6.8m。淤泥的含水量平均值为61.9%，是本地块淤泥性状最差的区域。
根据基坑东区坑周44个钻孔资料统计，填土厚度8.3～23.0m，平均厚度为15.7m；淤泥层厚度0.0～7.2m，平均厚度1.8m；即坑壁和坑底均为填土层。基坑南侧东段填土层中局部分布有厚达4.7～14.0m的填石层，基坑东侧、东北侧填土层中也含大量的填石、填砂层。在早期从东向西、从北向南填筑过程中，淤泥被挤压，残留淤泥厚度很薄甚至全部挤走，而且残留淤泥在深厚填土的自重作用下，淤泥性状大为改善，该区域淤泥因固结失水成为淤泥质粘土。
2.3地下水
基坑开挖深度范围内，地下水主要是赋存在人工填土层中的孔隙潜水，及填石层、填砂层（原来的砂垫层）的空隙中。地下水主要受大气降雨垂向补给和侧向渗入补给，与深圳湾海水有较强的水力联系。
3基坑支护工程设计
基坑西侧、南侧距离市政道路超过20.0m远，基坑北侧、东侧空旷，但是基坑东侧中段与体育场看台预应力管桩（将先期施工）相邻，因此仅东侧中段的变形需要严格控制。
根据地质条件及周边环境，基坑西区坑壁因淤泥层深厚，采用上部放坡下部格栅状水泥搅拌桩重力式挡墙，由12排（局部14排）水泥搅拌桩形成挡墙，见图2所示。水泥搅拌桩采用四搅四喷工艺，水泥用量大于70kg/m，外加剂为三乙醇胺，掺入比0.03%，水泥土28天龄期的单轴极限抗压强度不小于1.0MPa。挡土侧的3排搅拌桩，每排隔桩插入长8.0m的Φ48δ3.0钢管,以提高墙体的抗剪抗弯能力;水泥搅拌桩成桩后在桩顶每排隔桩插入Φ16长1.0m的钢筋，与墙顶现浇200mm厚混凝土板（内配φ8@200双向钢筋网）相连接。
基坑东区填土层深厚，与体育场看台预应力管桩相邻的东侧中段采用Φ1000@2000冲孔灌注桩悬臂支护结构；其余区段采用放坡形式，坡率1:1.2（局部1:1.5），坡面插短筋挂φ6@250双向钢筋网喷射C20混凝土厚80mm护面。
基坑西区基坑土方开挖过程中，要求严格分层、分段开挖，严禁大面积一次开挖到底，尤其在淤泥层须控制开挖速度。
4变形观测结果及分析
因基坑面积大，土方开挖量超过70万m3，且工期要求紧，基坑周边水泥搅拌桩、冲孔桩施工期间，基坑中部的土方随即开挖。在基坑西区开挖时，曾发生了两次淤泥滑动、地表开裂现象，滑动范围大于60m。为确保基坑南侧西段安全，将支护形式变更为Φ1000@2000冲孔桩悬臂支护结构，桩间布设2根Φ700单管旋喷桩。
设计要求：基坑东侧中段（即与体育场看台预应力管桩相邻段）的水平位移按0.5%H控制，其余区段水平位移按1.0%H控制，H为基坑开挖深度。
表1～表3列出了坑顶水平位移观测结果[3]，观测点布设见图1所示。
表1排桩支护段坑顶水平位移观测结果
表2放坡段坑顶水平位移观测结果
表3水泥搅拌桩重力式挡墙段坑顶水平位移观测结果
从表1～表3得知，不同的支护形式、地质条件不同，其水平位移差异极大。表1中，S22～S24等3个点布设在基坑东侧中段，即与体育场看台预应力管桩相邻段的排桩冠梁上，该段基坑直立开挖深度7.6m，水平位移为0.5～32.9mm；S43～S48等4个点布设在基坑西南侧悬臂桩冠梁上，该段基坑冲孔桩悬臂段2.1～4.1m，水平位移值为5.5～10.7mm。
表2为基坑东区放坡开挖段坑顶水平位移观测结果，表中S15～S21等7个点布设在基坑东北部，基坑深度6.45～8.1m，坡率1:1.2～1:1.5，水平位移量为29.6～75.3mm；S25～S41等14个点布设在基坑东南部放坡段，基坑深度6.1～6.4m，坡率1:1.2，水平位移量为0.8～60.6mm。放坡段均为深厚填土，水平位移的差异应与填土的成分特别是淤泥包有关。
表3为基坑西区深厚淤泥区格栅状水泥搅拌桩重力式挡墙墙顶的水平位移观测结果。表中S1～S12等12个点布设在基坑北侧挡墙顶，该段基坑深8.6m，淤泥厚度5.4～12.6m，上部3.0m按1:3放坡，下部5.6m为搅拌桩重力式挡墙，墙顶水平位移量为12.8～592.6mm，平均值为275.5mm，远远超过设计控制值。该段中部基坑在挡墙施工完成后，墙顶以下5.6m的软土层（主要是淤泥层）曾试一次开挖到底，结果造成墙顶位移迅速增大，坑顶地表产生大裂缝，最大缝宽约100mm，后采取卸载且在挡墙顶迎土侧增加一排微型桩（内插20a工字钢）补救措施。在后期的多次强降雨期间，水平位移量均显著增加，最大曾达216mm，停雨后水平位移又渐趋稳定。
表3中S50～S55等6个点布设在基坑西侧挡墙顶，该段基坑深7.6m，场地平整后填土层约1.5m，淤泥层厚4.7～8.3m，基坑上部2.0m按1:1放坡，下部5.6m为搅拌桩重力式挡墙，墙顶水平位移量33.0～190.0mm，平均值为86.1mm，与设计控制值吻合。
挡墙开挖揭露显示，在填砂层中和以粘性土为主的填土层中，搅拌桩成桩效果明显优于淤泥层中的成桩效果。在淤泥层中，搅拌桩桩体呈千层饼状，特别是临空侧桩体在日晒雨淋作用下常崩解，墙顶水平位移过大时，北侧墙体有几处发生了1～3排桩体折断，后又采取了插钢管+挂网喷射混凝土护面措施，以加强挡墙的整体性。
5结语
填海造陆地区因地质条件复杂，深基坑开挖常遇到不少麻烦。文中提及的深圳湾体育中心基坑工程，周边环境条件较好，基坑支护形式主要是放坡、水泥搅拌桩重力式挡墙，东侧中段和西南侧采用排桩支护结构。深厚填土区段放坡，坑壁稳定，坑顶水平位移因填土成分不同而有差异。深厚淤泥区段的挡墙，墙顶水平位移差异极大，且位移量也较大，施工中也发生了不少险情。
在填海造陆地区，淤泥含水量高，土和水中含盐量高，水泥搅拌桩成桩效果较差，这些问题都需要在成桩工艺、胶凝材料配合比方面予以解决。
参考文献
[1]深圳市建设局关于印发《深圳市深基坑工程管理规定》的通知,文号:深建规[2009]3号,2009年5月11日.
[2]深圳地铁一号线续建工程发生大面积塌方.南方都市报,2008年3月11日.
[3]深圳市工勘岩土工程有限公司,华润深圳湾体育中心基坑支护工程监测报告.
