軟土超深基坑工程關鍵技術問題研究

翁其平，王衛東

（1.華東建筑設計研究院有限公司 上海地下空間與工程設計研究院，上海 200011；2.上?；庸こ汰h境安全控制工程技術研究中心，上海 200011；3.華東建筑集團股份有限公司，上海 200011）

0 引 言

我國城市基礎建設已進入全新縱向立體化開發與利用階段，大規模城市地下工程，如高層建筑地下室、地下商場、地下停車場、地下變電站、地下軌道交通、大型污水及污水處理系統等得到快速發展，與此同時，一些特大城市（如上海等）淺層地下空間開發利用已逐步趨于飽和，正向更深層地下空間方向發展[1]。如20世紀90年代建成的上海人民廣場220 kV地下變電站工程[2]深達23.2 m；2010年建成運營的上海世博500 kV地下變電站[3]深度達34 m；上海某重大科學裝置五號工作井深度達到45.45 m；上海蘇州河深隧工程試驗段圓形工作井[4]深度更是接近60 m。

通常開挖深度超過30 m的基坑可稱為超深基坑，超深基坑尤其是軟土地區40 m級以上的超深基坑工程，將面臨更大的側向水土壓力、更復雜的工程與水文地質條件、更廣范圍的環境保護要求，相應對基坑工程的設計與實施提出了更高的挑戰。高地下水位軟土地區40 m級以上超深基坑面臨的主要問題有：（1）深基坑圍護結構的防滲漏對策及風險控制問題，40 m級深度基坑開挖至基底時，坑內外水土側壓力差已達0.5 MPa以上，接近甚至超過常規水泥土系隔水帷幕的樁身強度，開挖階段在巨大壓力差作用下，圍護結構如發生滲漏易引發嚴重的涌水涌沙，對基坑和環境安全造成極大危害，需采取針對性技術對策；（2）超深基坑側向水土壓力大幅增長帶來的基坑支護結構承載力和變形控制問題；（3）超深基坑將觸及無經驗可循的更深層承壓水處理與環境影響控制的問題；（4）開發及推廣適應超深基坑需求的超深圍護體、止水帷幕及地基加固等圍護新技術新工藝。

本文結合多個超深基坑工程的設計與實踐，對40 m級以上超深基坑工程所面臨的關鍵技術問題進行研究與探討，供軟土地區類似超深基坑工程參考借鑒。

1 總體選型

軟土地區超深基坑具有投資大、工期長、風險高的特點，其服務的主體工程通常為具有重要社會影響的重大工程。重大工程前期研究階段在項目選址和結構選型時應統籌考慮超深基坑技術、經濟和風險等因素，將有助于降低超深基坑的造價和風險。條件允許時，軟土地區超大埋深項目選址應盡量避免緊鄰保護要求高的重要建（構）筑物，并應避免將基地設置于復雜工程與水文地質的場地中；結構選型方面，在確保實現建筑功能前提下，條件合適時優先考慮采用受力合理、基坑變形小、防滲性高、工期快且造價低的圓筒形結構[5]。

軟土地區超深基坑工程總體實施方案根據基坑規模、環境條件及技術、經濟和工期等具體因素，有順作法、逆作法及順逆結合三類實施方案可選擇。三類實施方案在軟土地區超深基坑中均已有成功應用，如上海某重大科學裝置五號工作井（方形基坑面積4 535 m2，挖深45.45 m），以及上海蘇州河深隧工程苗圃工作井（圓筒直徑30 m，挖深56.3 m）和云嶺西工作井[6]（圓筒直徑34 m，挖深57.8 m），3個超深基坑均采用順作法實施方案；上海世博500 kV地下變電站[3]直徑130 m、挖深34 m的圓形基坑，采用逆作法實施方案；上海中心[7]基坑面積34 960 m2，裙樓區挖深26.7 m，塔樓區31.2～33.2 m，采用塔樓區先順作、裙樓區后逆作總體實施方案，以上所提的軟土地區超深基坑工程均采用超深地下連續墻作為圍護體。

2 超深地下連續墻

軟土地區超深基坑對基坑圍護體的承載力、抗彎剛度、整體性以及抗滲性能都提出了極高的要求。軟土地區40 m級以上超深基坑基本上都采用超深“兩墻合一”地下連續墻作為圍護體。超深地下連續墻應結合其挖深、地質及環境等條件進行設計[8]，尤其重點應在防止開挖階段滲漏上采取針對性技術對策，具體有如下3個方面：

2.1 槽段接頭

地下連續墻槽段接頭型式直接決定墻身防滲可靠性。傳統的地下連續墻有圓形鎖扣管、工字鋼及十字鋼板等成熟的接頭型式，但這類接頭型式有其適用深度，如圓形鎖扣管一般適用于入土深度40 m內的地下連續墻，而工字鋼和十字鋼板等接頭則適用于入土深度在60～70 m之內的地下連續墻。當地下連續墻入土深度超過70 m時，傳統的槽段接頭夾泥夾砂易引起滲漏和接頭箱頂拔困難等問題，而套銑接頭可以較好規避這些問題。

套銑接頭地下連續墻是用雙輪銑槽機將兩側先施工的一期槽段混凝土接縫部分的泥沙及搭接部分混凝土直接削除，同時將接縫面銑削成鋸齒狀的新鮮混凝土接觸面，其后澆筑當中二期槽段的混凝土，與兩側一期槽段形成整體性強、防滲性好的連接[9]。套銑接頭具有免設置用鋼量大的剛性接頭、免接頭箱、無預挖區及無繞流問題等優點，近年來在超深基坑工程中得到較廣泛的應用，如上海某重大科學裝置的1～5號工作井和上海蘇州河深隧工程試驗井等超深基坑地下連續墻工程。

2.2 墻身預埋件

“兩墻合一”地下連續墻一般通過預埋插筋和接駁器與主體結構基礎底板、中樓板及內襯墻或壁柱等進行連接。已有工程實踐表明，當地下連續墻內預埋較密的插筋和接駁器等預埋件時，插筋接駁器位置在混凝土水下澆筑時易被泥漿中泥沙包裹，混凝土石子也易卡滯于該位置，導致該位置墻身混凝土易發生質量缺陷，嚴重時成為坑內外側壁漏水點或突涌通道。而超深基坑工程由于坑內外側存在巨大壓力差，更加大了該問題引發事故的概率并加劇事故后果。

綜上，超深基坑地下連續墻預埋件不宜過多過密，且預埋件錨入墻體深度不能貫穿整個墻厚以避免成為滲漏通道，或者地下連續墻與地下室結構外墻采用兩墻界面無連接鋼筋的復合墻形式，從而無需在地下連續墻內預留與地下結構連接的埋件。

2.3 接縫止水

超深地下連續墻接縫止水是超深基坑重點解決的問題。由于槽段接頭可能存在的夾泥夾砂、成槽垂直度偏差導致深部槽段間出現平面內外的開叉，以及開挖時變形過大引發槽段接縫張開等因素，都有可能引發接縫出現滲漏水甚至側壁突涌等安全隱患。當基坑開挖影響范圍內有滲透性強的含水層時，尤其基坑開挖面附近分布有承壓含水層時，地下連續墻接縫迎土側應設置高壓旋噴樁止水。超深地下連續墻接縫高壓旋噴止水樁應根據樁長及環境條件選擇工藝：當高壓旋噴樁樁長小于70 m時，可采用RJP工藝[10]；環境復雜時可選擇微擾動的MJS工藝[11]；當超過70 m時，可采用施工能力更強的N-JET工藝[12]。

3 雙帷幕體系

雙帷幕體系，是指超深基坑在地下連續墻等圍護體外側再增設一道隔水帷幕形成雙層帷幕的設計方案。雙層帷幕體系具有降低工程造價和提高隔滲可靠性的優勢，近年來在軟土地區超深基坑工程中得到廣泛應用。雙層帷幕體系出于降低造價和隔滲安全的不同目標，有淺墻深帷幕與深墻淺帷幕兩類方案，具體如下：

3.1 淺墻深帷幕方案

淺墻深帷幕方案主要適用于基底及下方分布有巨厚承壓含水層的軟土地區超深基坑工程?！皽\墻”是指地下連續墻僅根據受力和穩定性確定入土深度，“深帷幕”是指外側隔水帷幕按照承壓水控制要求確定的相對于地下連續墻更大的入土深度，兩者在入土深度上形成深淺相組合的淺墻深帷幕形式。

超深地下連續墻對施工設備、接縫止水工藝、泥漿等配套措施要求很高，其施工造價非常昂貴。采用淺墻深帷幕方案，由于基底下承壓含水層為土性較好的粉土層或者砂層，按照受力與穩定性確定的地下連續墻入土深度通常較大幅度地少于按照承壓水控制確定的入土深度，因此避免了采用造價昂貴的超深地下連續墻來解決承壓水控制問題，而用相對經濟的超深水泥土隔水帷幕替代，從而實現節約工程造價和雙層帷幕雙保險的目標。

上海國際金融中心[13]基坑面積48 860 m2，基坑挖深27～30 m，首次應用了淺墻深帷幕的設計方案，地下連續墻外側設置超深TRD隔水帷幕，確保了基坑工程與周邊環境的安全，并節約了造價。

3.2 深墻淺帷幕方案

深墻淺帷幕方案通常適用于以下情況：（1）軟土地區40 m級以上超深基坑工程中，基坑受多層承壓含水層影響，且從承壓水控制確定所需的隔水帷幕入土深度已超越現階段水泥土系隔水帷幕80 m最大深度的施工能力；（2）基坑基底附近分布有強透水的承壓含水層，且周邊環境較復雜，分析評判當地下連續墻有質量缺陷并疊加基坑變形等因素后，易引發嚴重的基坑側向滲漏和突涌的風險，從而對基坑與環境安全造成較大威脅。

深墻淺帷幕方案中，地下連續墻入土深度除了應滿足基坑受力與穩定性要求之外，還應對影響基坑的多層承壓水進行隔斷或懸掛隔水控制處理；而外側隔水帷幕主要用于隔斷基底附近對基坑安全有嚴重影響的承壓含水層，形成隔水雙保險的雙層帷幕型式。

根據深墻淺帷幕雙層帷幕之間不同間距可分為緊貼型、小間距型和大間距型3種型式（圖1），3種雙層帷幕型式可實現3種功能：

圖1 雙帷幕體系的3種典型做法Fig.1 Three typical practices of double water-resisting curtain system

（1）緊貼型雙層帷幕

當基坑與用地紅線距離較小時，雙層帷幕可采用緊貼型布置。內側帷幕通常為地下連續墻，地下連續墻入土深度應按照基坑受力、穩定性和止水要求綜合確定；外側止水帷幕設置的主要作用是作為內側地下連續墻開挖階段發生滲漏時的第二道防滲防線，其入土深度應隔斷坑底附近的含水層，當坑底附近含水層厚度巨厚無法隔斷時，外側止水帷幕應結合周邊環境保護要求按懸掛式止水帷幕進行設計。緊貼型雙層帷幕之間間距可留設100～200 mm，此時外側止水帷幕可兼作為地下連續墻槽壁加固。

緊貼型雙層帷幕主要功能是為超深基坑的側向止水方面提供雙重保險，進一步提高超深基坑開挖階段側向止水的可靠度和控制開挖階段地下連續墻發生滲漏的安全風險隱患。

（2）小間距型雙層帷幕

小間距型雙層帷幕，是指在雙層帷幕之間留設3～5 m間距，在此間距中針對滲漏風險大的目標承壓含水層設置備用應急降水井，基坑開挖階段一旦地下連續墻發生嚴重滲漏或側向突涌時，立即啟用應急降水井降低地下連續墻內外水頭差，控制險情的同時也為基坑堵漏創造有利條件。內外側帷幕的入土深度確定原則同緊貼型雙層帷幕。

小間距型雙層帷幕主要功能除了兼具緊貼型雙層帷幕的止水雙保險之外，還具備基坑開挖階段內側帷幕發生滲漏時啟動雙帷幕間應急降水井搶險功能。

上海某重大科學裝置5號工作井超深基坑采用小間距型雙層帷幕體系，地下連續墻外側設置了一圈閉合的69 m深、900 mm厚的TRD止水帷幕，隔斷了坑底附近的⑦層第一承壓含水層。雙帷幕之間留設3～11 m的間距，在其中設置了以基底位置承壓含水層為目標層的應急降水井，目前基坑工程已順利實施完畢，實施全過程未出現滲漏險情。

（3）大間距型雙層帷幕

以上雙帷幕的應用場景主要是解決和控制超深基坑開挖時的滲漏風險。當有場地條件時，還可以進一步拓展雙帷幕的應用場景和功能，即采用大間距型雙層帷幕，使其除了具備控制滲漏及應急搶險功能之余，再增加其坑外降水卸壓控制基坑變形的功能。

高水位軟土地區超深基坑工程中，當設置雙帷幕且具備場地條件時，可加大雙帷幕間距，在開挖前或開挖過程中將雙帷幕間坑底以上各土層地下水進行充分疏干，既可減少坑外水壓力，還能通過降水提高雙帷幕間土體強度而進一步減少坑外的土壓力，從而實現超深基坑變形和風險的雙控制，并為超深基坑支護設計方案和支護構件的優化創造條件。

大間距型雙帷幕之間的間距大小直接影響坑外降水卸壓效果，其具體對應關系還需結合工程實踐做進一步的理論研究。另外，由于大間距型雙層帷幕之間的范圍在基坑實施過程中需持續降水卸壓，當外帷幕外側環境要求高時，外層止水帷幕的抗側剛度要提高，以限制降水引起的水平位移。

4 超深基坑內支撐體系設計

軟土地區超深基坑內支撐與常規基坑主要區別在于支撐承受水平力非常大以及支撐道數多，對內支撐與豎向支承樁柱的受力與變形控制均提出了較高的要求。

4.1 內支撐

軟土地區超深基坑內支撐受力非常大，尤其基坑下部各道支撐在水平力作用下自身壓縮量已達到不可忽略的程度，再疊加上支撐道數多的因素，支撐壓縮變形已成為影響基坑總變形的主要因素之一。以上海軟土地區為例，40 m級以上超深基坑豎向需設置9道及以上的內支撐，下部各道支撐所承受的周邊側向水平力高達2 000～2 500 kN/m。假設支撐長度為100 m時，按承載力確定的支撐截面來估算，單道支撐桿件自身壓縮量可達到30～40 mm量級，已占到按照環境保護等級二級基坑總變形120 mm允許值（開挖深度的3‰，開挖深度按40 m計算）的20%～30%。

綜合上述因素，從控制基坑變形和保護周邊環境的角度出發，軟土地區40 m級以上超深基坑內支撐設計中應關注如下幾個方面：

（1）受力直接、均勻的支撐平面布置?？紤]到超深基坑支撐受力大的特點和基坑變形控制要求，支撐平面布置應以受力直接、避免多次轉換，受力均勻、避免集中為原則。對于長條形基坑，可采用在短邊布置對撐、兩端布置角撐的形式；對于方形或不規則形狀的基坑，可優先考慮采用十字正交的支撐布置形式。這種布置形式一方面支撐整體剛度大，利于控制基坑變形；另一方面可實現各支撐桿件受力均勻，避免出現桁架式對撐受力過于集中而產生較大壓縮變形。

（2）基于受力與變形控制合理布置支撐豎向間距。支撐豎向布置應在兼顧拆撐工況的前提下，根據豎向各道支撐的受力大小以及地層分布，合理確定各道支撐的豎向間距。對于側向壓力大的基坑下部位置以及軟弱地層位置，支撐間距可適當加密；對于側向壓力小的基坑淺部以及低壓縮性地層的位置，支撐豎向間距可適當放大。

（3）低壓縮和低收縮的支撐構件設計。支撐構件應圍繞減少支撐壓縮和收縮變形為原則進行設計。不同于常規基坑支撐截面按照荷載與承載力相匹配的確定原則，超深基坑的內支撐設計除了應滿足承載力要求之外，還應以變形控制為原則，以加大支撐剛度及低壓縮為目標，綜合確定支撐截面尺寸和設計強度，并優化支撐混凝土的配合比及采用無收縮或低收縮混凝土，減少支撐的收縮量。

（4）主動控制變形的支撐軸力伺服系統。前面幾點均為被動控制基坑變形的措施，而軟土超深基坑變形的影響因素多且復雜，當基坑周邊環境復雜需要嚴格控制基坑變形時，應采取主動控制變形的技術措施。如在混凝土支撐中應用可主動控制變形的軸力伺服系統。當基坑形狀適合布置鋼支撐時，豎向布置上采用混凝土支撐與鋼支撐相組合的方式，以發揮鋼支撐快挖快撐優勢，同時鋼支撐也可采用軸力伺服系統。目前鋼支撐常用Φ609×16和Φ800×20兩種鋼管支撐，在超深基坑中應用時其承載能力仍相對較小，還應繼續開發更大截面、更高承載力的鋼支撐。

4.2 豎向支承樁柱

軟土地區超深基坑豎向支撐道數多且支撐截面大，僅支撐系統自重荷載就相當可觀，當首道支撐兼做施工棧橋時，更是對鋼立柱和立柱樁豎向支承的承載力提出了更高的要求。經對比（表1），當承載力要求較高時，鋼管混凝土柱與傳統角鋼格構柱相比，在用鋼量及承載力上都具有明顯優勢。因此，對于設置6道及以上支撐的超深基坑，鋼立柱宜優先考慮采用承載力高且造價低的鋼管混凝土柱。

表1 角鋼格構柱與鋼管混凝土柱技術參數對比Table 1 Comparison of technical parameters between angle steel lattice columns and CFST columns

立柱樁建議采用樁端后注漿或樁端與樁側聯合注漿的灌注樁或擴底灌注樁，以滿足超深基坑對豎向支承體系的承載力及變形要求。

5 超深隔水帷幕及地基加固

超深基坑對隔水帷幕及地基加固技術也提出了更大深度、更高強度的要求，傳統的單軸、雙軸及三軸水泥土攪拌樁由于施工深度能力限制，已無法適應超深基坑需要。目前超深基坑工程中施工深度較大的水泥土系隔水帷幕和地基加固工藝如表2所示。

表2 超深基坑適用的水泥土系隔水帷幕和地基加固工藝Table 2 Cement-soil water-proof curtain and foundation reinforcement techniques suitable for super-deep foundation pit

表2所述的隔水帷幕及地基加固工藝在軟土地區40 m級以上超深基坑中適用條件概括如下：

超深三軸攪拌樁與四軸攪拌樁，可施工深度達45～50 m，主要應用于超深基坑中地下連續墻槽壁加固以及基坑被動區加固。此外四軸攪拌樁具備微擾動施工的能力，鄰近敏感環境條件下也可適用。

TRD工法和CSM工法施工深度大，適應地層條件廣，其構建的等厚度水泥土攪拌墻隔水可靠性高，近年來作為超深隔水帷幕在基坑工程中得到了大量的應用。

RJP、MJS和N-JET均為超高壓噴射注漿工法，但其施工深度、成樁直徑以及對環境擾動程度有所不同。3種工法主要應用在地下連續墻接縫加固、被動區和局部深坑加固、基坑封底加固等場合中，特殊情況下也可用作連續的隔水帷幕。

6 深層承壓水控制

隨著基坑深度加深，以前未觸及的深層承壓水問題也開始出現，而其帶來的降隔水和環境影響控制等問題更為復雜。受承壓水影響的超深基坑技術處理方法較多采用隔斷、懸掛式帷幕、抽灌一體化三類方案[14]。三類方案在造價上存在較大差異，對周邊環境影響程度也不同。實際工程中可結合基坑規模、環境條件以及承壓水分布情況等綜合因素具體分析選用。

6.1 隔斷

隔斷方案一般適用于基坑坑底已接近或揭穿承壓含水層，且基坑周邊環境有較高保護要求的情況。對超深基坑深層承壓水采用隔斷處理方案有如下兩種方式（圖2）：

圖2 深層承壓水隔斷的兩種典型做法Fig.2 Two typical methods to cut off deep confined water

（1）設置超深落底式帷幕隔斷深層承壓含水層。如上海蘇州河段深層排水調蓄管道系統工程中的苗圃豎井基坑工程，基坑直徑30 m，挖深達56.3 m，坑底之上分布有透水性強、涌水量大、降水影響范圍廣的上海第一承壓含水層⑦層，坑底下是上海第二承壓含水層⑨層粉細砂-中粗砂層（層底埋深約100 m）。為控制⑦層和⑨層兩層承壓水問題，基坑周邊采用入土深度達103 m的1.5 m厚地下連續墻進行隔斷處理。

（2）設置懸掛式帷幕結合水平封底加固隔斷深層承壓含水層。當基坑下部深層承壓含水層巨厚，超越了現有帷幕的施工能力或者采用超深帷幕施工難度和代價過高，同時基坑面積較小適合水平封底加固時，也可采用豎向懸掛式帷幕與水平封底加固相組合圍成“木桶”形方式隔斷承壓含水層?；觾葷M堂水平封底加固的作用相當于在基底下構建了一層水泥加固土的相對隔水層，降低了目標承壓含水層層頂標高。水平封底加固厚度一般取3～5 m，封底加固底標高應通過承壓水突涌穩定性計算確定，封底加固底至坑底的上覆土重應能抵抗其下方承壓水的頂托力。上海市軌道交通14號線歇浦路車站基坑下部分布有⑦和⑨兩層連通的巨厚承壓含水層，周邊環境保護要求高，無法采用超深帷幕進行隔斷，因此采用周邊地下連續墻結合基坑下部N-JET水平封底加固方式進行隔斷處理[15]。

6.2 懸掛式帷幕

懸掛式帷幕方案一般適用于承壓含水層巨厚無法采用帷幕隔斷，而基坑面積較大以致水平封底加固造價過于昂貴的情況。其具體設計思路為止水帷幕伸入目標承壓含水層一定深度，對坑內的減壓井形成一定長度的懸掛遮攔，加長坑外同層承壓水向坑內補給的滲流路徑，從而減少坑外承壓含水層的降深和地層壓縮，保護周邊環境。表3為采用懸掛式帷幕已成功實施的基坑案例。

表3 采用懸掛式帷幕已成功實施的基坑案例Table 3 Successfully implemented projects of hanging curtains

前文所述的上海國際金融中心基坑開挖深度為27～30 m，基底已進入上海第一承壓含水層⑦層，且與⑨層和○11層第二、三承壓含水層相互連通，形成總厚度超100 m的巨厚承壓含水層組。該基坑針對承壓含水層采用了懸掛式帷幕的方案，經過抽水試驗及降水影響分析，采用53 m深TRD隔水帷幕對45 m深減壓井形成了懸掛隔水，取得了良好的承壓水控制效果，如圖3所示。

圖3 上海國際金融中心懸掛式隔水帷幕剖面Fig.3 Profile of the hanging water-proof curtain of Shanghai International Financial Center

止水帷幕對減壓井懸掛遮攔長度根據周邊環境保護要求，通過開展抽水試驗結合降水數值模擬分析進行綜合確定。懸掛式帷幕方案實現的承壓水控制效果受很多因素影響，其中基坑挖深、承壓含水層厚度、分布及水文地質參數、設計降深是定量參數，而基坑降水面積、止水帷幕入土深度、降水井數量及深度等則是變量參數。如何合理化確定變量參數，以最小代價實現最佳的承壓水控制效果是該類方案的核心問題。經工程實踐表明，在相同目標降深要求下，采取合理措施將基坑總涌水量控制得越小，坑內外降深比（基坑內外承壓水水頭下降的比值）將越大，對周邊環境保護更好。

懸掛式帷幕基坑中可采用以下方式來提高承壓水控制效果，減少對周邊環境的影響：

（1）加大止水帷幕對減壓井的遮攔深度，增加承壓水坑外向坑內補給的滲流路徑，減少基坑涌水量，提高坑內外降深比。

（2）減少減壓井長度、增加井數、加密井間距，實現以更少的基坑涌水量達到目標降深。

（3）同等條件下基坑面積越小，懸掛式帷幕實現的坑內外承壓水降深比越大。對超大基坑進行化大為小的合理分區，減少基坑一次性降水面積，也可實現更優承壓水控制效果。

除了上述技術措施之外，當周邊環境變形控制標準要求很高時，還可結合坑外回灌措施減少承壓水降深以滿足環境保護要求。

6.3 抽灌一體化

抽灌一體化方案一般應用于超深基坑基底以下深層承壓水處理中，可用于以下兩種情況：

（1）當深層承壓水對超深基坑突涌穩定性略不足，設計降深需求比較小，且經評估敞開降壓對周圍環境影響在允許范圍之內。比如前文所提的苗圃豎井基坑工程，更深層還分布有第○10A層承壓含水層，對基坑具有抗突涌風險，但其設計降深在2 m之內，因此對該深層承壓含水層未采取帷幕進行隔斷或懸掛處理，而采取敞開式減壓的處理方案。

（2）當深層承壓含水層滲透性一般、涌水量小、降水漏斗范圍不大，而且基坑實施階段降壓周期較短時，經計算分析和綜合評估，采用坑內降壓、坑外同步回灌的抽灌一體化技術，可將降壓對周邊環境的影響控制在允許范圍之內。比如蘇州中南中心地下6層基坑面積約23 000 m2，普遍區挖深27.7 m，建筑高度499 m的超高層塔樓厚板區挖深32.4 m，電梯井區挖深36.7 m?；紫隆?1層承壓含水層層頂埋深較深，對基坑普遍區無突涌風險，塔樓厚板區設計降深約8 m，電梯井位置設計降深約15 m。按照基坑穩定性確定的入土深度63 m的地下連續墻已將上部的⑤層與⑨層承壓含水層隔斷。對于○11層承壓含水層，基于該承壓含水層單井涌水量低、影響范圍小、短期抽降地層沉降小的抽水試驗結論，以及塔樓厚板區與重點保護對象地鐵1號線隧道距離較遠，已超過90 m等有利條件，經過計算分析最終確定對○11層采取無帷幕抽灌一體化的承壓水控制技術，見圖4。實施結果證明該方案很好的保護了地鐵隧道及周邊環境，且相比隔斷方案大幅降低施工難度及節約造價和工期。

圖4 蘇州中南中心○11層承壓含水層抽灌一體化剖面Fig.4 Profile of integrated pumping and irrigation of confined aquifer at layer ○11 of Suzhou Zhongnan Center

7 超深基坑特殊技術問題

軟土地區深基坑隨著挖深增加，側向水土壓力大幅增加，基坑暴露時間更長，一些影響基坑變形和風險的次要因素逐漸成為不可忽視因素甚至主要因素。對于軟土地區超深基坑，以下兩個方面技術問題需引起重視，并在設計與實施中采取技術對策予以控制。

7.1 工程樁空孔回填處理應密實

深基坑工程中往往會布置有大量工程樁，工程樁成孔施工時會形成樁頂設計標高之上的空孔段，空孔段若不回填或回填質量不好，會對基坑被動區土體造成擾動和土體損失，削弱基坑開挖之前被動區土體抗力，進而影響基坑變形的控制效果。

常規基坑工程挖深不大且工程樁空孔率（工程樁總空孔面積與基坑面積之比）不高，此因素對基坑開挖變形影響尚不明顯，但隨著挖深增加會逐漸成為基坑變形的重要因素之一。軟土地區40 m級以上超深基坑往往伴隨密集工程樁，尤其主體為純地下工程時，更需要設置密集抗拔樁來抵抗巨大的地下水浮力，從而形成較大的空孔率，若工程樁空孔段未做密實回填，基坑最終實際變形可能會大幅度高于預估的計算變形。

因此，針對軟土地區40 m級以上超深基坑，應對工程樁空孔段提出回填要求，尤其是對被動區范圍內的工程樁空孔段更應密實回填，如可采用低標號素混凝土或者水泥砂漿進行回填等措施，確保被動區土體在開挖階段提供可靠的抗力，減少基坑變形。

7.2 坑內降水對基坑變形的影響

鄭剛等[16-17]的研究表明抽降基坑潛水會引起支護結構明顯的變形。高地下水位軟土地區超深基坑實踐也揭示了該現象：上海某挖深近40 m的超深基坑，第一道支撐施工后，基坑開挖前對坑底以上地層進行50余天的疏干降水，在此期間地下連續墻發生約5 cm的側向變形，第一道支撐下方土體發生約12 cm的脫開沉降；鄰近的挖深45 m基坑，開挖至接近坑底深度時開啟抽降坑底以下深層承壓含水層的前幾天內，對應深度位置的地下連續墻發生日均1～2 mm向坑內的側向變形。

坑內降水引起支護結構變形的原理同地基處理中用于加速地基土固結沉降的排水預壓法，兩者主要區別在于荷載作用方向水平與豎向的區別。周邊圍護體封閉隔斷坑內外水力聯系之后，坑內降水時圍護體內外會形成側壓力差，在坑外側壓力作用下，坑內持續降水將加速坑內土體的壓縮固結，從而導致圍護體產生側向變形。

軟土地區超深基坑坑內降水引起基坑變形量總值比較可觀，對此情況應引起充分重視并有相應的預案?？觾冉邓腔訉嵤┑谋貍涔ば?，因其引發的圍護體變形也難以避免，但從基坑風險管理控制角度建議軟土地區超深基坑在第一道支撐施工后、開挖前進行充分的預降水，一方面可將該風險在開挖前提前釋放，開挖前圍護體發生變形的風險更易于應對和控制，以降低后續開挖階段的風險；另一方面，開挖之前對坑內土體進行降水疏干，讓其提前固結沉降提高強度，利于控制開挖階段的圍護體變形。

8 結 論

軟土地區40 m級以上超深基坑工程，面臨側向水土側壓力大幅增加、圍護滲漏風險增大、對圍護工藝提出更深和精度更高等一系列新技術問題。本文結合超深基坑面臨的技術問題以及類似工程的設計實踐，對超深基坑設計的關鍵技術做了初步總結，涵蓋總體選型、超深地下連續墻、雙帷幕體系、內支撐體系、超深止水帷幕及地基加固、深層承壓水控制以及特殊技術問題等方面。本文可為軟土地區類似超深基坑工程的設計與實施提供借鑒。