张幸洪ZHANG Xing-hong；董李辉DONG Li-hui；吴加池WU Jia-chi

（广东大德通建筑工程有限公司，珠海 519000）

0 引言

关于地下工程专业设计，一般桩基设计在前，基坑设计在后。桩基础图、承台图等是基坑设计的前提及重要依据。桩基础是主体结构的一部分，桩基设计文件是指令性的，桩基各项设计参数指标必须得到满足；而基坑工程只是为保证主体工程能够实施的一项措施，是为主体工程服务和保驾护航的；同时基坑工程还需保护周边环境及设施不受较大影响，并能正常运营。

既然基坑支护只是一个措施，则据其保障效果，可分三六九等：有周全严密的措施，使整个地下工程施工下来，如行云流水，一气呵成，且成本节省、工期缩减，系统运行最优；有稀松平常的措施，施工中大问题不出，小问题不断，最终桩基、地下室结构施工总算完成，虽未出大的纰漏，但综合效益不佳；更有低劣的措施，对基坑工程保障作用认识不足，投入资金不够，基坑设计方案虽通过专家认证，但难以保障地下工程系统的正常运转，而不得不作出较大修正。

我们当然推崇和提倡在地下工程施工中有周全严密的保障措施，如何表达或呈现这些措施需要一个合适的载体。桩基、土方、地下结构的设计都有其专业局限性；而施工单位编写的施工组织设计，也因在设计理论上的认知与设计者存在差距，在视野和高度上达不到系统工程要求，而且施工组织设计可以在施工中可随时调整，缺乏严肃性和权威性，其指导效力不足。

基坑工程设计本来就需要考虑方方面面因素，以确保基坑安全及系统运行安全，这决定了基坑设计将是一个合格的载体。但过往的基坑设计还是被深深地打上了“基坑设计”的烙印，没有更大胆地跳出基坑论基坑。事实证明，单纯的基坑设计已越来越难以适应地下工程系统正常运行的需要。时代呼唤按系统工程方法来对待基坑工程设计。基坑设计者最好是通晓地下工程各方面理论及施工技术，做到“胸中有丘壑”。

1 从基坑支护设计源头解决地下工程诸多问题

基坑设计承载着太多使命，需考虑太多因素。基坑设计不仅应表达清楚支护结构及其工艺等份内内容，还应对桩基施工、土方开挖、主体结构施工的相关内容，如：时间空间顺序、作业面的提供、基坑周边道路及场地如何使用等“衍生内容”提出明确要求。

“衍生内容”是基坑设计的一部分，更是地下工程的一部分，关乎整个地下工程运行是否安全、顺利、高效、经济。但在以往地下工程设计中，“衍生内容”为设计的空白地带，在施工前才考虑，甚至是施工中出现了问题才应对，头痛医头，脚痛医脚。鉴此，面对地下工程诸多问题，需牵住基坑支护设计这个“牛鼻子”。

现以沿海地区的深厚淤泥区基坑设计为背景，探讨如何“牵牛鼻子”。

基坑设计者常面临这样的困惑：基坑支护设计只是解决了四周边坡的挡土止水问题，至于在基坑中间土方开挖中出现的临时边坡滑移、土方坍塌及因此对工程桩造成的损坏如何处理？在淤泥区基坑开挖到底后，后续工程施工作业环境恶劣的问题如何处理？

于是，现在基坑设计者越来越偏爱设计在基坑底施打工程桩，这样有很多好处，可系统解决诸多问题：

①对于自然地表及坑底同为软土，需回填垫层方能满足桩基施工要求的地层，可省掉一次对回填垫层挖除的工作；对地表土软弱，坑底土坚实的地层，则可“大赚一笔”。②减少工程桩空孔或送桩长度，一方面节省造价；另一方面，避免了送桩中易出现的桩顶标高不易控制、桩体易倾斜等问题，有利于保证打桩质量。③尤其在淤泥区，相对在地表打桩而言，避免了土方开挖中对桩身造成的剪切破坏。④在淤泥区坑底作业，一般需对坑底表层一定厚度的软土进行换填，这就保证了坑底承台土方开挖、砖胎模砌筑、底板垫层施工的良好作业环境，也使施工难度大为降低。

当然在坑底打工程桩也滋生了一些问题：

①因换填土需超挖一定深度，导致基坑工程造价有所增加；②靠近基坑边缘的工程桩（简称边桩）面临施工空间不够的问题；③坑底降排水，尤其在雨季负担较重的问题等。

关于第②点，可通过提前在自然地表先施工边桩的方法解决；关于第③点，可通过做好坡上坡下排水设施，增加排水人力物力解决。

关于第1 点，可将基坑工程纳入地下工程系统，综合评估：虽然基坑造价有所增加，但有前文表述的4 点好处，若地下工程综合效益显现，则在坑底打桩方案就应选择采用。

如何在基坑设计中考虑坑底换填土因素呢？

同样以在沿海地区的深厚淤泥区为背景，设若基坑深H，在坑底打桩，需对坑底土换填h 厚，按理基坑设计深度应H+h，这样基坑安全应无大碍，但势必会导致支护结构造价的大幅上升。

通常可考虑计算深度为：H+γh

其中0＜γ＜1

换填厚度不大，比如采用锤击桩工艺，若完全按基坑深度H 考虑，虽显冒进，但并非不能，可考虑采取以下措施：

①在坑底被动区一定宽度范围内采用深层搅拌桩加固等措施，一方面改善被动土压力，以利基坑稳定；另一方面，此区域内土体已加固改良，勿需换填，其顶标高与设计基坑底标高一致。②被动加固区以外土体需换填，但换填速度及一次性换填区块面积需严格控制。最好是挖一车淤泥走，马上回填一车碎石土。但实际施工中因衔接问题及淤泥对碎石土的污染问题，可考虑数车（如小于5 车）或一定面积（如小于30m2）为一单元换填一次，且一单元开挖完成到换填开始间隔时间不超过半小时。③计算中将基坑安全系数再适当加大。

以往的基坑设计，上述第①点会在基坑设计图中直接表达，第②点则很少在图纸上反映，甚至文字说明里也不提及，只能看施工单位对图纸的领会程度及经验水平了，这无疑将为基坑安全埋下隐患。

坑底土方换填表面上看属土方工程，但如何换填，是关乎基坑深度计算取值，关乎支护工程造价的大事，因此基坑设计必须对类似“衍生内容”作出规定。

2 工程案例

基坑、桩基、土方施工何者先，何者后，并没有强制性规定，取决于地质条件、周边环境、施工条件等因素。

要充分重视基坑、桩基、土方施工的时空顺序，它直接关系到项目运行的顺畅与否、工期长短、造价高低。时空顺序的安排需在基坑设计中表达出来，这就要求基坑设计者能总揽系统全局，提出针对性措施。

工程案例：中山市万秀豪庭基坑工程。

本项目由开发商将桩基础、基坑支护设计及施工、土方工程与建筑施工均打包发包给一家总包单位，价低者得。因建筑主体土建施工价格差异不大，则拉开报价的关键在地下工程。

本案例阐述如何在基坑设计中，通过合理安排基坑、桩基、土方施工的时空顺序，将地下工程诸多难题一一化解，并达到综合效益最佳。

万秀豪庭地处中山市沙溪镇秀山村，地处河相冲积平原地带。一、二期总建筑面积235495.83m2，设两层地下室，基坑周长1268m。基础为400mm-500mm 预应力管桩。场地原始地表建筑标-4.1m～-4.4m，基坑底设计建筑标高-10.5m，基坑开挖深度约5.8m。本场地除东南侧（11-11、12-12、12'-12'剖面段）紧邻用地红线，空间狭小外，其余各侧均有放坡开挖条件（详见图1）。

场区表层为约1m 厚耕植土，下覆2m-5.5m 厚流塑状淤泥，其下为1.7m～4.5m 厚粗砂。

施工前，场地杂草丛生，积水10cm-50cm 深，地表松软，状似沼泽，显然不能满足桩机施工要求。按常规，需回填约1m 厚碎石土或建筑垃圾垫层，仅此一项，需增加造价200 余万元。考虑到基坑开挖后，上部淤泥层已基本挖除，进入粗砂层，通过降水，可直接满足桩机行走要求；坑底局部软弱地层或较厚淤泥未挖除者，可小范围换填即可。基于这一指导思想，基坑设计考虑先进行基坑支护工程施工，局部边桩同时开打，再挖土至坑底，之后在坑底打管桩。管桩采用液压锤锤击工艺。

基坑支护主要设计了两种支护结构剖面：

直立开挖段，采用ϕ800@600 大直径搅拌桩，兼作挡土止水桩+内置ϕ130 长9m@1200 钢管桩+锚索土钉墙结构（详见图2）。

放坡开挖段，采用大放坡+ϕ48 钢花管土钉墙，或大放坡+松木桩（ϕ16 长1.5m 钢筋插筋）土钉墙（详见图3）。

解决好桩基施工及基坑开挖的总体顺序后，设计者还面临以下难题，且看设计如何化解：

①场地北侧（9-9、10-10 剖面）、东侧（12-12 剖面）地下室外还设有商铺，地下室范围内管桩与商铺管桩桩顶标高相差6.8m，在淤泥区如何处理边坡上下管桩施工及边坡支护的问题，是基坑设计者不容回避的问题。

若按常理出牌，商铺管桩在自然地表先打。基坑按直立开挖设计，除需满足基坑的稳定性要求外，还需严格控制边坡变形，确保商铺管桩不受损。为控制变形，施打预应力锚索是最佳选择，但已施工的预应力管桩无疑会为施打锚索时带来较大障碍。最为关键的原因，在本项目上，开发商对成本的控制到了近乎苛刻的程度，基坑支护按直立开挖设计，是最后的选项。

在北侧，地下室外还有较宽场地，若把商铺范围场地考虑在内，可满足放坡开挖要求。若先打商铺桩，放坡开挖时，分布在坡体上商铺管桩极易倾斜破坏。

最后设计确定此区段商铺范围内场地先用于放坡开挖，待地下室剪力墙完成，土方回填后，再施打管桩。

②在东侧，边坡场地狭小，不具备放坡开挖条件，需直立开挖。如果也采用待地下室完成，回填土方后再打商铺桩的方案，一则可能碰到已施工的预应力锚索；二则，因挡土桩墙离紧邻的南环路坡底（其路面标高比现场地标高高约3.1m）最窄处仅约5m，不满足锤击桩机作业面要求。于是基坑设计把此段商铺区域纳入到基坑范围内，商铺管桩作为基坑内边桩先打，其桩顶标高控制在地下室底标高以上1～2m，待地下室外剪力墙完成，先将桩顶标高接至设计桩顶标高，再回填土方至相同标高。

③14-14 剖面为一、二期地下室交界面，两期地下室边相距30m，中间地带规划为永久道路，二期土方要滞后约二年开挖。综合以上条件，基坑设计考虑将此区段边坡卸荷降至-7.3m 标高，再放坡开挖至坑底；为切断二期基坑上层滞水及地下水对一期基坑的补给，在此区段设置一排搅拌桩止水帷幕。一期基坑土方开挖时，14-14 剖为分级放坡开挖（详见图4）；二期基坑土方开挖时，14-14 剖变为2-2 剖面，呈堤坝型（详见图5）；待二期地下室外剪力墙施工完成，则回填土方至设计标高，完善一期道路及园林建设。

采用上述基坑支护方案，总价仅750 万元包干。凭此优势，基坑设计者如愿中标整个项目施工总承包。2018 年底，基坑支护开始施工，2019 年上半年，基坑开挖，桩基及地下室结构施工。恰逢雨季，暴雨绵绵不断，施工单位在坑底排水、局部软弱土层换填、及坑底临时道路的修筑上增加了一些成本，耽误了一些工期，其它都严格执行基坑设计图纸要求，地下工程总体顺畅，取得质量、安全、经济效益多丰收。

3 结语

①对地下工程中的“衍生内容”，及由此可能产生的诸多问题，需从基坑设计源头予以筹划解决。②基坑设计不是仅仅保障基坑工程的安全，而是要保障整个地下工程的顺畅安全。③要按照系统工程方法来对待基坑设计，基坑设计者要“跳出基坑论基坑”。④基坑设计需明确基坑、桩基、土方施工的时空顺序。⑤评价基坑设计方案的优劣不能仅停留在基坑工程层面，还需考察此方案是否实现整个地下工程系统最优。