填土區基坑支護方案的選擇與設計

張晶晶，徐尚啟

（1.天津華北工程勘察設計有限公司，天津300181；2.貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴陽550008）

1 引言

隨著我國國民經濟的飛速發展，城市化進程不斷加快，土地資源緊張的矛盾也日益突出，城市建設向高空、地下爭取建筑空間已然成為一種發展趨勢[1]。隨著這種趨勢的發展，不但基坑數量日益增加，一些新近填土場地也變成了建筑用地。在建設工程中，填土位于地層的頂部，或作為新建建（構）筑物的基礎持力層，或作為基坑邊坡的坡體結構與荷載[2]。同一場地的填土層因堆積條件、堆積時間的不同在厚度及性質上也有很大不同，抗剪強度參數主要根據當地工程經驗確定。目前，填土場地基坑工程常采用的支護形式是：自然放坡、錨噴支護、排樁支護[3]。

本文以天津某深基坑支護設計為例，支護形式分別采用灌注樁支護及自然放坡，可為類似工程提供參考。

2 基坑工程概況

某工程項目位于天津市寶坻區，包括住宅樓6 棟，配套樓1 棟，地下車庫1 層，地下車庫為筏板基礎，住宅樓為樁基礎。基坑周長690.3 m，面積14 957 m2，基坑開挖深度5.45～5.90 m。基坑北側為現有混凝土道路，該側基坑距建筑紅線5.0～20.0 m；西側距建筑紅線最近5 m，建筑紅線外埋有雨污水管道，且西側布置現場辦公區、材料堆放區、加工區及施工道路；南側停車樓于基坑完成后建設，無地庫；東側距臨時圍擋8.0 m，圍擋外為已建一期小區，樁基礎，距圍擋最近為11#樓（距離圍檔約3.0 m），且11#樓處圍擋距基坑約5 m；基坑東北角4.6 m 處為已建一期門衛室，淺基礎。基坑場地周邊情況如圖1 所示。側。基坑范圍內土層主要物理力學性質指標見表1。

表1 基樁范圍土層的主要物理力學參數

圖1 擬建場地平面圖

該場地勘探期間場地初見水位埋深1.00～3.70 m，穩定水位埋深0.50～3.20 m，水位年變幅在0.50～1.00 m。④2 粉砂及⑤粉砂均為強透水層，⑧2 粉土為弱透水層，其余均為微透水層。

4 基坑支護設計

4.1 基坑特點及難點

3 工程地質概況

該建場地西高東低，高差0.4 m，平整后現地表大沽標高4.65～5.05 m，埋深70.0 m 以上的地層屬陸相沉積地層。影響基坑支護及止水的土層主要為：①素填土，場地內普遍分布，厚度為1.40～7.00 m，厚度由北向南變厚，以黏性土為主，為近期填墊，固結程度差；④2 粉砂，厚度0.60～4.00 m，灰黃色，飽和，中密，局部夾粉土薄層，水平方向分布不連續；⑤粉砂，層厚8.50～11.10 m，灰褐色，飽和，中密，場地內普遍分布；⑤a 淤泥質黏土，天然含水量大、壓縮性高、承載力低、流塑狀態，該層呈透鏡狀，主要分布于20#樓以南地段及東側靠近已建小區

1）基坑面積較大，輪廓為不規則的倒“L”形，除南側及東側局部外其余部分場地均較狹窄。

2）基坑東側緊鄰已建一期小區，樁基礎，東北角處門衛室為淺基礎且已投入使用。

3）基坑范圍內普遍分布新近形成的素填土，土層厚度變化較大，最厚處將近7.0 m；南側及東側局部分布淤泥質黏土透鏡體。

4）場地內大面積分布厚層粉砂，局部④2 粉砂及⑤粉砂連通，透水性強。

5）基坑西側分布有雨污水管，且該側布置現場辦公區、材料堆放區、加工區及施工道路等臨時設施。

4.2 基坑支護方案的確定

該基坑面積較大，但深度不大，在場地允許的情況下，首先考慮最為經濟的放坡開挖。該基坑的南側、東側（BC 段）及北側局部（DA 段）場地較寬闊，東側雖為已建住宅，但基礎形式為樁基礎，且距基坑10 m 以上，故此，該部分采用放坡開挖。考慮填土性質較差，施工前未進行原位測試等試驗，計算參數均按經驗取值，且南側存在淤泥質黏土透鏡體，土層性質差，因此，采用二級放坡，南側淤泥質黏土段坡率1∶1.0、1∶1.5，其余為1∶0.8、1∶0.8。基坑西側（AB 段）距用地紅線較近，且于基坑外設置施工道路及辦公區、材料堆放區加工區等，不具備放坡開挖條件，又因施工道路過往車輛荷載較大，填土性質較差，土釘墻錨噴支護安全隱患較大，不宜采用，該側最終采用退蹬卸荷灌注樁懸臂支護。北側及東側11#樓處（CD 段）由于距已建小區住宅較近，且東北角處淺基礎門衛室已建成，該段為本基坑重點保護部分，亦不具備放坡開挖條件，支護方式同西側，為灌注樁懸臂支護，基坑支護平面布置如圖2 所示。

圖2 基坑支護平面布置圖

考慮經濟問題，在保證基坑安全的情況下支護樁相比常規樁間距適當加大，灌注樁大部分采用φ800 mm@1 100 mm，東側局部轉角處采用φ600 mm@900 mm 灌注樁+鋼筋混凝土角撐。φ800 mm 灌注樁樁長11.4 m，嵌固深度8.15 m、8.0 m，φ600 mm 灌注樁樁長7.4 m，嵌固深度4.15 m。

因粉砂層較厚且透水性強，基坑止水采用止水效果好的φ850 mm@1 200 mm 三軸攪拌樁進行封閉止水，樁底截斷⑤粉砂層。降水采用大口井坑內降水與明溝排水相結合的方式。

4.3 基坑支護計算結果及施工效果

素填土層厚、分布變化較大，為近期填墊而成，填土時進行了碾壓處理，計算參數按照經驗取值，黏聚力取10 kPa，內摩擦角取15°，水土合算，其余土層黏聚力選用直剪快剪指標，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 考慮。南側填土厚度最大，且存在淤泥質黏土透鏡體，為土層性質最差處，經計算，該側灌注樁支護整體穩定系數為3.69，抗傾覆系數1.86，最大水平位移28.2 mm，最大沉降21.3 mm，放坡部分整體穩定性系數為1.3，均滿足規范要求。

該基坑于2017 年6 月開始開挖，支護效果良好，現場施工如圖3 所示。

圖3 基坑施工現場照片

由基坑開挖的整體效果看，本基坑滿足工程需要。

5 結語

1）該基坑支護設計方案綜合考慮基坑深度、工程地質條件及周邊條件，取得了良好的支護效果。

2）該基坑素填土普遍分布且厚度變化大，以黏性土為主，土層參數難以確定，根據經驗，黏聚力取10 kPa，內摩擦角取15°，水土合算，其余土層取值采用直剪快剪指標，按土層確定合算/分算，較好地滿足了工程的實際需求。

3）基坑東側為現有住宅，但基礎形式為樁基礎，在場地允許情況下放坡開挖，場地狹窄處采用灌注樁支護，使基坑變形滿足要求，保證了既有建筑的安全。

4）基坑西側場地狹窄且有辦公區及施工道路等，退蹬卸荷灌注樁懸臂支護，滿足工程需求。

5）基坑粉砂層厚度大，采用φ8 504 mm 三軸攪拌樁截斷粉砂層，避免粉砂層突涌，實現了很好的止水效果。