填土区基坑支护方案的选择与设计

张晶晶，徐尚启

（1.天津华北工程勘察设计有限公司，天津300181；2.贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳550008）

1 引言

随着我国国民经济的飞速发展，城市化进程不断加快，土地资源紧张的矛盾也日益突出，城市建设向高空、地下争取建筑空间已然成为一种发展趋势[1]。随着这种趋势的发展，不但基坑数量日益增加，一些新近填土场地也变成了建筑用地。在建设工程中，填土位于地层的顶部，或作为新建建（构）筑物的基础持力层，或作为基坑边坡的坡体结构与荷载[2]。同一场地的填土层因堆积条件、堆积时间的不同在厚度及性质上也有很大不同，抗剪强度参数主要根据当地工程经验确定。目前，填土场地基坑工程常采用的支护形式是：自然放坡、锚喷支护、排桩支护[3]。

本文以天津某深基坑支护设计为例，支护形式分别采用灌注桩支护及自然放坡，可为类似工程提供参考。

2 基坑工程概况

某工程项目位于天津市宝坻区，包括住宅楼6 栋，配套楼1 栋，地下车库1 层，地下车库为筏板基础，住宅楼为桩基础。基坑周长690.3 m，面积14 957 m2，基坑开挖深度5.45～5.90 m。基坑北侧为现有混凝土道路，该侧基坑距建筑红线5.0～20.0 m；西侧距建筑红线最近5 m，建筑红线外埋有雨污水管道，且西侧布置现场办公区、材料堆放区、加工区及施工道路；南侧停车楼于基坑完成后建设，无地库；东侧距临时围挡8.0 m，围挡外为已建一期小区，桩基础，距围挡最近为11#楼（距离围档约3.0 m），且11#楼处围挡距基坑约5 m；基坑东北角4.6 m 处为已建一期门卫室，浅基础。基坑场地周边情况如图1 所示。侧。基坑范围内土层主要物理力学性质指标见表1。

表1 基桩范围土层的主要物理力学参数

图1 拟建场地平面图

该场地勘探期间场地初见水位埋深1.00～3.70 m，稳定水位埋深0.50～3.20 m，水位年变幅在0.50～1.00 m。④2 粉砂及⑤粉砂均为强透水层，⑧2 粉土为弱透水层，其余均为微透水层。

4 基坑支护设计

4.1 基坑特点及难点

3 工程地质概况

该建场地西高东低，高差0.4 m，平整后现地表大沽标高4.65～5.05 m，埋深70.0 m 以上的地层属陆相沉积地层。影响基坑支护及止水的土层主要为：①素填土，场地内普遍分布，厚度为1.40～7.00 m，厚度由北向南变厚，以黏性土为主，为近期填垫，固结程度差；④2 粉砂，厚度0.60～4.00 m，灰黄色，饱和，中密，局部夹粉土薄层，水平方向分布不连续；⑤粉砂，层厚8.50～11.10 m，灰褐色，饱和，中密，场地内普遍分布；⑤a 淤泥质黏土，天然含水量大、压缩性高、承载力低、流塑状态，该层呈透镜状，主要分布于20#楼以南地段及东侧靠近已建小区

1）基坑面积较大，轮廓为不规则的倒“L”形，除南侧及东侧局部外其余部分场地均较狭窄。

2）基坑东侧紧邻已建一期小区，桩基础，东北角处门卫室为浅基础且已投入使用。

3）基坑范围内普遍分布新近形成的素填土，土层厚度变化较大，最厚处将近7.0 m；南侧及东侧局部分布淤泥质黏土透镜体。

4）场地内大面积分布厚层粉砂，局部④2 粉砂及⑤粉砂连通，透水性强。

5）基坑西侧分布有雨污水管，且该侧布置现场办公区、材料堆放区、加工区及施工道路等临时设施。

4.2 基坑支护方案的确定

该基坑面积较大，但深度不大，在场地允许的情况下，首先考虑最为经济的放坡开挖。该基坑的南侧、东侧（BC 段）及北侧局部（DA 段）场地较宽阔，东侧虽为已建住宅，但基础形式为桩基础，且距基坑10 m 以上，故此，该部分采用放坡开挖。考虑填土性质较差，施工前未进行原位测试等试验，计算参数均按经验取值，且南侧存在淤泥质黏土透镜体，土层性质差，因此，采用二级放坡，南侧淤泥质黏土段坡率1∶1.0、1∶1.5，其余为1∶0.8、1∶0.8。基坑西侧（AB 段）距用地红线较近，且于基坑外设置施工道路及办公区、材料堆放区加工区等，不具备放坡开挖条件，又因施工道路过往车辆荷载较大，填土性质较差，土钉墙锚喷支护安全隐患较大，不宜采用，该侧最终采用退蹬卸荷灌注桩悬臂支护。北侧及东侧11#楼处（CD 段）由于距已建小区住宅较近，且东北角处浅基础门卫室已建成，该段为本基坑重点保护部分，亦不具备放坡开挖条件，支护方式同西侧，为灌注桩悬臂支护，基坑支护平面布置如图2 所示。

图2 基坑支护平面布置图

考虑经济问题，在保证基坑安全的情况下支护桩相比常规桩间距适当加大，灌注桩大部分采用φ800 mm@1 100 mm，东侧局部转角处采用φ600 mm@900 mm 灌注桩+钢筋混凝土角撑。φ800 mm 灌注桩桩长11.4 m，嵌固深度8.15 m、8.0 m，φ600 mm 灌注桩桩长7.4 m，嵌固深度4.15 m。

因粉砂层较厚且透水性强，基坑止水采用止水效果好的φ850 mm@1 200 mm 三轴搅拌桩进行封闭止水，桩底截断⑤粉砂层。降水采用大口井坑内降水与明沟排水相结合的方式。

4.3 基坑支护计算结果及施工效果

素填土层厚、分布变化较大，为近期填垫而成，填土时进行了碾压处理，计算参数按照经验取值，黏聚力取10 kPa，内摩擦角取15°，水土合算，其余土层黏聚力选用直剪快剪指标，黏性土采用水土合算，粉土及粉砂采用水土分算，地下水位埋深1.0 m 考虑。南侧填土厚度最大，且存在淤泥质黏土透镜体，为土层性质最差处，经计算，该侧灌注桩支护整体稳定系数为3.69，抗倾覆系数1.86，最大水平位移28.2 mm，最大沉降21.3 mm，放坡部分整体稳定性系数为1.3，均满足规范要求。

该基坑于2017 年6 月开始开挖，支护效果良好，现场施工如图3 所示。

图3 基坑施工现场照片

由基坑开挖的整体效果看，本基坑满足工程需要。

5 结语

1）该基坑支护设计方案综合考虑基坑深度、工程地质条件及周边条件，取得了良好的支护效果。

2）该基坑素填土普遍分布且厚度变化大，以黏性土为主，土层参数难以确定，根据经验，黏聚力取10 kPa，内摩擦角取15°，水土合算，其余土层取值采用直剪快剪指标，按土层确定合算/分算，较好地满足了工程的实际需求。

3）基坑东侧为现有住宅，但基础形式为桩基础，在场地允许情况下放坡开挖，场地狭窄处采用灌注桩支护，使基坑变形满足要求，保证了既有建筑的安全。

4）基坑西侧场地狭窄且有办公区及施工道路等，退蹬卸荷灌注桩悬臂支护，满足工程需求。

5）基坑粉砂层厚度大，采用φ8 504 mm 三轴搅拌桩截断粉砂层，避免粉砂层突涌，实现了很好的止水效果。