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软土基坑支护设计的选型分析

詹振阳

摘要

摘要：软土地区基坑支护设计的选型具有一定的经验性，如何选择经济型、安全型、适用型的基坑支护方式，需要具备一定的理论基础知识和丰富的实践经验。基于软土地区较为热议的重力式挡墙、钢板桩的支护方式进行分析，结合一博科技一站式硬件创新基地基坑支护工程实例，希望为相关人员提供一定的帮助。

关键词：基坑支护；搅拌桩；重力式挡墙；钢板桩；放坡

前言

水泥搅拌桩重力式挡墙依靠水泥搅拌桩自身的重力原理来承受荷载，因此称为重力式挡墙。当基坑挖深较浅，场地地质条件较简单，且周边环境允许时，采用大直径水泥搅拌桩重力式挡墙及水泥搅拌桩坑内加固进行支护往往成为众多基坑支护型式中的首选，本文通过采用放坡+大直径水泥搅拌桩重力式挡墙+水泥搅拌桩坑内加固+钢板桩支护在一博科技一站式硬件创新基地基坑支护工程中的具体应用，较详细地介绍了大直径水泥搅拌桩重力式挡墙支护施工过程中的一些技术要求和安全控制措施。

工程概况

一博科技一站式硬件创新基地基坑支护工程位于珠海市高栏港经济区平沙镇怡乐路南侧、美达路东侧，交通便利，地形较平坦、开阔。项目用地范围总面积约25885.48m2，拟建建筑物设一层地下室，±0.00相对于绝对标高为3.80m，地下室底板底标高为-2.00m（绝对标高），按整平标高2.00m考虑。地下室基坑面积约17550m2，基坑坡顶线总周长约563m，目前场地周边地表标高约1.8~2.2m，基坑按整体开挖深度4.0m考虑。根据基坑各段周边环境条件及基坑挖深情况，基坑北侧和西侧安全等级为二级，基坑南侧和东侧安全等级为三级，基坑侧壁支护结构安全使用周期为12个月。基坑周边环境条件及开挖与支护平面布置如图1所示。

场地地质条件和地层富水性

2.1场地地质条件

根据本场地地质勘察资料，场地上部分布的主要地层包括：

块石填土：青灰色、灰白色、黄褐色，主要为中—微风化花岗岩块石堆填而成，厚度1.30~5.20m，平均厚度2.63m。

淤泥：灰黑色，具腐臭味，质较纯，手拈滑腻，含少量贝壳碎屑及少量粉细砂，饱和，流塑，厚度11.30~22.40m，平均厚度16.46m。

粉质粘土：褐黄、灰黑色、土灰黄等色、岩芯长条状，组分以粘性土为主，局部含薄层状中砂，刀切面较光滑，稍有光泽，很湿，可塑，厚度2.30~15.00m，平均厚度6.76m。

砾砂：灰黑、灰色、土灰黄色，组分主要为石英砂，次棱角状，分选性较差，局部粘粒胶结，饱和，该层稍密为主，底部局部呈中密状，厚度1.70~7.80m，平均厚度3.99m。

砾质粘性土：褐红、褐黄色、灰白色，为花岗岩风化残积土，原岩结构已破坏，长石已风化为粘土，岩芯泥柱状，很湿，可塑—硬塑，厚度8.30~18.00m，平均厚度14.02m。

2.2地层富水性

场地内地下水主要分布于海陆交互相沉积的砾砂层中，为孔隙承压水，具弱承压性，花岗岩风化裂隙带中还赋存基岩网状风化裂隙水，微具承压性。富水性较好，其余各土层均为弱透水层，富水性贫乏；地下水位为自然地面下约1.21m。

基坑支护方案选型

基坑支护型式的选择要根据工程地土的土质情况、基坑开挖深度、平面形状和基地面积大小以及周围环境，并考虑其安全性、经济性等因素。根据软土的特点及工程实验经验，对于不同开挖深度的基坑和不同环境条件，可考虑采用下列支护结构类型。

3.1支护结构设计

基坑开挖深度内主要为块石填土层和淤泥层，基坑底主要为淤泥。根据周边环境条件、开挖地质条件和挖深情况，基坑北侧和西侧采用放坡+大直径水泥土搅拌桩重力式挡墙+水泥土搅拌桩坑内加固支护型式，基坑东侧和南侧放坡+大直径搅拌桩加固支护型式。

根据地下室基坑的挖深情况、各基坑段的地质条件和周边环境条件对各段基坑支护结构的选型如下：

北侧和西侧（1-1剖面）基坑自现地表以下挖深约4.0m，基坑采用1∶2放坡+20m桩长的⌀800mm大直径水泥土搅拌桩重力式挡土墙（内插两根钢管分别12m长⌀114mm，6m长⌀114mm）+坑底5m桩长的⌀800mm水泥土搅拌桩加固的支护方案；

东侧和南侧（2-2剖面）基坑挖深约4.0m，基坑采用1∶2放坡+1∶3放坡+15m长拉森Ⅳ新型钢板桩+6m桩长的⌀800mm水泥土搅拌桩加固及分级放坡的支护方案。

3.2基坑支护设计计算参数

基坑支护设计计算参数如表1所示。

基坑支护结构断面图如图2、图3所示。

施工程序及技术要求

4.1施工程序

基坑开挖支护阶段，搅拌桩、钢板桩等各桩施工完成后，基坑开挖必须配合基坑支护严格遵循分段、分层放坡施工的原则，每挖一层，应及时进行相应工序的施工，严禁超挖，随着基坑土方开挖，分层施工土钉、喷砼护面等施工。施工顺序为：测量放线→场地平整→水泥搅拌桩施工→基坑开挖→钢管桩、钢板桩→截排水沟、安全护栏施工→土方分层开挖→修整边坡→土钉施工→挂网喷射砼施工→坑底换填。

搅拌桩施工工艺流程：定位测量→桩基就位→下沉至桩顶标高开始喷浆下沉→提升喷浆至桩顶→重复喷浆下沉至桩底标高→重复提升喷浆至桩顶标高→提升钻杆至地表不喷浆→移机至下一条搅拌桩。

4.2施工技术要求

4.2.1搅拌桩施工技术要求

（1）水泥搅拌桩成桩直径⌀800mm，间距600mm，加固材料选用P.O 42.5R硅酸盐水泥，每米水泥掺入量160kg/m，为提高搅拌桩桩身早期强度，水泥浆中应掺入0.03%三乙醇胺作为早强剂，28d无侧限抗压强度不小于0.5MPa；水泥浆液水灰比0.55~0.65；

（2）搅拌桩施工采用四喷四搅工艺，下沉速率不大于1.2m/min,提升速率不大于0.8m/min；

（3）成桩垂直偏差不大于1%桩长，定位误差不大于5cm。

4.2.2钢管桩施工技术要求

（1）钢管桩采用钻机沿搅拌桩中心成孔施工，成孔直径不小于⌀160mm，成孔深度基坑外侧为12m，基坑内侧为6m，内插直径⌀114mm壁厚4.0mm的钢管，钢管间的连接采用3根⌀16mm的钢筋进行对称焊接，单侧焊接长度不小于0.1m；

（2）孔壁与钢管之间填充材料为PC42.5R水泥浆，水泥浆水灰比0.5。

4.2.3钢板桩施工技术要求

（1）基坑支护采用拉森Ⅳ型钢板桩，钢板桩施打整个过程必须做好定位导向，严格控制双向垂直度，使其桩与桩之间有良好的咬合，保证钢板桩墙面垂直，且紧贴围檩周边；

（2）钢板桩应采用屏风式打入法施工，施工时可根据现场实际情况确定合适的施工顺序，施工时要求锁口紧密、嵌缝应涂抹油膏止水；

（3）钢板桩在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，应拔起重打。

4.2.4放坡及喷射砼施工技术要求

（1）基坑放坡段开挖前应详细标记基坑各段放坡顶边线和底边线，机械开挖坡面后应采用人工进行修整后方可进行坡面防护结构的施工。

（2）基坑放坡坡面采用8#铁线网间距150mm×150mm，土钉间采用⌀16mm加强筋（Ⅲ级钢），*L*=1.0m@1.2m×1.2m，喷射细石砼厚80mm，砼强度等级为C20。

（3）喷射砼养护期不少于7d。

基坑安全控制措施

为保证基坑安全，基坑支护施工必须做好以下安全工作：

（1）基坑开挖前，应及时于基坑周边设置截水沟，坡顶地面铺设50mm厚素砼，预防雨水入渗对基坑稳定性的不利影响。

（2）基坑开挖前，应于现场置备足够数量砂袋、松木桩等应急抢险工程材料。

（3）基坑开挖前，应于坡顶埋置好基坑的各项变形监测点，并记录初始读数。

（4）基坑开挖后，必须及时进行土钉及喷射面层的施工，开挖完成的部位，必须当天完成锚喷施工，不得延迟至第二天。

（5）基坑开挖后，应按要求加强基坑的变形监测，一旦出现异常数值，应及时分析查找原因，并及时采取相应防治措施。

（6）基坑的土方开挖及运输须安排合理的路线，禁止对支护结构或护坡面造成损害，基坑坡顶2m范围内不得有任何超载作业。

（7）土方开挖及支护施工过程中，若出现土质异常或其他不良情况，应暂停施工，并及时向上级汇报。

结束语

（1）通过合理、科学的设计，水泥搅拌桩重力式挡墙支护可以在一般基坑支护工程中达到安全可靠的目的，其操作简便，成本小，在工程中被广泛应用，本文通过重力式挡墙在一博科技一站式硬件创新基地基坑支护工程中的成功使用，显示出其在基坑支护工程中的优越性。此方法具有良好的整体性和阻挡水的能力，基坑内无支撑，有利于机械大面积开挖。

（2）水泥搅拌桩重力式挡墙支护亦具有其使用的局限性，水泥搅拌桩重力式挡墙支护存在水泥土施工质量控制难度大、施工工期长、养护龄期长等特点。

（3）重力式挡墙和钢板桩一直作为基坑支护的热议话题，在软土地区深度不大于5m的浅基坑，结合地质条件和周边环境情况，可适当的考虑选用此种支护方式，对基坑支护施工的成本和施工的方便性较为有利。