第33章 香港深基坑开挖设计与施工.pdf

第 33 章 香港深基坑开挖设计与施工 33.1 概 述 在香港地区，当基坑开挖深度超过 4.5m 被定义为深基坑。主要是基于以下考虑，这个 开挖深度超过了设置地下室的深度，更为重要的，在香港许多工程中，当基坑开挖至 4.5m， 就会发现地下水。 由于土地资源稀缺，香港的楼房经常附有地下室用以商业用途，譬如购物中心或者地下 车库。在基础设计的建设过程中常碰到明挖法隧道或者其它形式的地下结构。香港地区大规 模的基坑开挖开始于 1970 年左右的地下铁路线的建设（Davies & Henkel, 1980 ）以及商业大 厦的高速建设，在这些地下结构的施工过程中经常需要设置支护结构。根据工程需要、场地 及地层条件情况，采用不同形式的围护结构和支撑系统。 尽管在地下管道、地铁和快速线的施工中盾构方法越来越普遍，但深基坑技术发展的脚 步从来没有停顿，本章介绍了香港地区常用的围护结构和支撑系统，以下将通过实际工程介 绍其主要特点。 33.2 深基坑支护结构的一般特点 香港岛的地形地貌图如图 33-1 所示，近山坡和海岸线的地形区域有明显的区别，这就 造成了深基坑开挖中地质条件的差异性。近山坡地带，典型的地质条件是表层为较薄的人工 填土，填土下面为厚度起伏变化的非均质沉积层和完全风化的花岗岩与火山岩。基岩的埋深 在地面以下几米到 100 多米不等，沉积层一般夹有砾石和细软的土体，可能会对支护结构的 施工产生障碍。 图33-1 香港岛的鸟瞰图 由于地形的原因，下雨期间会造成坡体的下滑（滑坡），地表水的渗流，地下水位的升 高，这些都应该在基坑支护设计中考虑。 土地资源稀缺，为了解决城市发展问题，自 1860 年以来香港已经多次进行山体的开垦 改造以增加土地面积，现在大部分的市区都是经开垦而建成的。 开发较早的山区常覆盖有海洋淤泥土。对于深基坑开挖，经常会遇到 10 米厚左右的填 土层，几米厚的淤泥质黏土，厚度变化的沉积层。风化岩石的埋深一般随场地的不同而变化。 图33-2 为典型的地质剖面图。地下水位一般位于地面以下 2 －3 米。 图33-2 开发较早的场地地质条件 深基坑的支护墙一般嵌入到基岩中，以便为提供足够的墙趾稳定性和阻断地下水渗流。 因此基坑挖深范围的土质一般为人工填土层和黏土层，大概厚为 15 米，一般为三层地下室 加下部结构的基坑开挖深度。 形成于 20 世纪 90 年代的开发区一般都是把黏土层挖走，并代之为砂土，以便于基础设 施的快速施工。砂土的换填深度可以超过 30 米，在随后的场地适用中，会采用振动压缩固 结的方法把砂土层压实。 图33-3 新近开发的场地地质条件 在这些场地深基坑开挖中，支护墙一般要求嵌入到均质且密实的砂土中。除非墙嵌入深 度足够深或者坑底下卧层土的渗透性比较低，否则需要施工水泥浆止水帷幕以用来阻断高渗 透性填土中地下水的渗流。 在深基坑工程中，根据材料的使用不同，板式支护主要分为两种围护结构形式： a 现场灌注钢筋混凝土桩墙—例如大直径灌注桩和连续墙。 b 预制钢结构墙体—例如板桩墙，兵桩，钢管桩。 大部分情况中，钢板桩墙一般作为地下室的顺作法施工临时支挡结构，一般适用于不超 过三层地下室的开挖深度。在地下室结构完成后，钢板桩将被拔出或顶部的几米割除，钢板 桩的优点在于施工和拔除速度快，不需要养护时间并且现场质量控制容易。 钢筋混凝土地下连续墙一般用于挖深超过 15 米的深基坑或者地下室的逆作法施工中。 在这种条件下，地下连续墙在建设阶段到永久施工阶段可能被用来承受上部结构荷载。从经 济角度，地下连续墙可以作为永久性的地下室外墙，并从建筑角度，考虑在围护墙内部是否 设置内衬墙。 总体上，临时钢板桩支护已经成为趋势，因为紧凑的施工项目不允许在养护和后续完整 性试验（包括波速试验）上浪费时间。 33.2.1 钢板桩 钢板桩几乎是相当地区使用最普遍的临时围护结构。钢板桩由单块板桩咬合拼接而成， 就单位刚度与承载力的比值而言，钢板桩效果良好。常用的截面类型范围有 FSP Ⅱ—FSPⅥ。 钢板桩因其良好的隔水效果尤其适合于在高地下水位的地下空间开发中。