银明锋
中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，广东 珠海 519000
摘要：软土地区浅基坑深度不大，通常建设方对基坑支护的资金投入有限，支护设计方案需具有较高的经济性，同时满足基坑安全性要求和软土地区严格的沉降变形控制要求。本文介绍了常用的几种软土浅基坑支护方案，总结了合理选择设计方案经验，通过工程案列验证支护效果。
关键词：软土；基坑设计；组合方案
1、引言
随着城市建设持续推进，软土地区地下管网、房屋建筑、铁路桥梁等建设工程出现很多浅层软土基坑，一般基坑深度5m左右。由于软土存在，浅基坑开挖也易引起支护结构及周边环境较大的沉降变形，在软土发育较厚的地段通常会引起基坑底隆起，所以设计方案需在满足基坑整体稳定的前提下针对可能出现的变形采取不同的设计措施，同时设计方案还需具有经济优势。浅层基坑一般不采用钢筋砼桩撑、桩锚等造价较高的方案，通常根据场地的环境条件采用型钢、钢板桩等插入水泥土搅拌桩（SMW工法）、钢板桩、型钢及钢管内支撑、型钢水泥土搅拌桩+抛撑、放坡、重力式水泥土墙等支撑类型的一种或几种组合方案。
2、基坑设计方案分析
2.1几种常用支护结构
（1）SMW工法
在水泥土搅拌桩内插钢板、型钢桩或钢管等钢材，组合成一道防渗与承载组合围护墙，搅拌桩与周边土体充分搅拌并形成强度较高、完整性好的加固复合土墙体，具有很好的防渗与一定的承载刚度，内插钢板、型钢桩或钢管等钢材进一步增强了墙体刚度和抗弯、抗剪能力，该法施工对周边土体扰动少，相对软土的抗弯抗剪能力提高较大，防渗及控制沉降变形的效果较好。搅拌桩的数量较重力式水泥墙有大幅减少，但基坑内侧需进行加固，防止基坑底隆起。
（2）钢板、型钢及钢管内支撑
钢内支撑结构具有施工方便、工期短，在浅基坑中使用较多。通常支护结构的竖向支撑有拉森钢板桩、型钢、钢管等及其组合钢桩，水平支撑一般采用型钢支撑或钢管支撑，水平支撑跨度大时（一般大于18m）应设置立柱，控制水平支撑位移防止压曲破坏。常用的支护结构形式有以下几种：
①拉森钢板桩内支撑
市场上常用拉森钢板桩类型有板型、U型及Z型3种，是一种柔性桩，抗弯性能差，需要在桩顶焊接型钢围檩，或与钢筋砼围檩锚固，围檩上焊接水平支撑，形成立体围护结构，一般适合面积不大的狭长浅基坑。
②HSW工法
钢板桩抗侧刚度相对较小，一般开挖深度5米左右，在周边环境要求较高和挖深较大的基坑工程中应用较少，可以采用增加型钢的办法增大支护刚度、扩大使用范围，通常采用拉森钢板桩+H型钢组合或钢板+H型钢组合，通过钢板或者拉森钢板桩的连续锁扣搭接形成一道连续密封的止水结构，同时在钢板桩内侧或外侧施工一排H型钢以满足整个支护结构的刚度及稳定性要求。
③PC工法桩
钢管桩通过设置连接小企口将钢管桩与拉森钢板桩企口连接的组合式围护桩，具有高强、轻型、止水、经济性好的诸多优点。PC工法桩可采用多节桩分级焊接，施工深度可达40m以上，本身自带止水功能无需增加止水措施，适用于粉土、砂土、黏性土、包括淤泥等地质条件，比同刚度灌注桩成本减少约10%。
④HUW组合钢板桩（钢板桩连续墙）：H型钢U拉森钢板桩之间通过止口连接，通过施打并连成一体的钢板桩连续墙。使用国产钢材进行加工即可使用，施工快捷。
（3）型钢水泥土搅拌桩墙+抛撑
当基坑空间条件不允许采用水平内支撑，单纯采用型钢水泥土搅拌桩墙又不能满足稳定性和变形要求时，可以采用型钢水泥土搅拌桩墙+抛撑方案进行支护。抛撑结构有钢管支撑及型钢支撑，抛撑两端分别于围檩及坑底支撑基础连接，起到约束竖向结构水平位移的作用。该方案占用基坑内部空间小，造价低，但会影响基坑周边基础施工，需合理安排基坑支护与基础施工的施工顺序。
（4）放坡
当基坑周边场地空旷可以使用放坡方案，软土基坑放坡坡率一般小于1:2,放坡后及时进行挂网喷砼防护，对淤泥及淤泥质粘土层可能挤出的部位需要进行加强，通常采用打搅拌桩或旋喷桩的方法。该方案没有严格的位移变形控制措施，适用于周边无管线、道路及建筑物的空旷地段。大面积放坡前需进行试开挖，以测试场地周边环境对开挖的变形反应，预测方案的可行性。
（5）重力式水泥土墙
重力式水泥土墙为格栅式的水泥土桩组成的重力式墙，主要依靠墙体自重抵抗土压力，起到抗滑移、抗倾覆的一种支护结构。水泥土桩施工有湿法和干法2种施工工艺，使用于与软弱土层发育的基坑支护，具有施工简单、防渗效果好，对开挖效果好的优点。重力式水泥土墙由于依靠重力进行支护，通常墙体需做得宽大，工程量较大，有时显得不经济，墙体体量大也易于引起周边土层挤出、侧移；水泥土墙强度增涨较慢，一般要28天后才能开挖。
2.2支护结构的合理选择
根据软土浅基坑的形状、尺寸、基坑深度、地层分布及周边环境选择合理的支护形式。
对狭长规则的基坑，周边荷载不大的情况，一般采用拉森钢板桩+内支撑的方案，当周边荷载较大时可采用钢板、型钢或钢管的组合桩+内支撑，通过增大支撑刚度满足稳定性及变形要求。
对基坑跨度大时、周边环境苛刻、形状不规则时宜采用钢板、型钢或钢管的组合桩+内支撑，同时由于水平支撑跨度大，需在基坑内设置立柱来限制水平支撑位移。
对基坑跨度大时、周边环境宽松时可采用SMW工法，型钢水泥土搅拌桩+抛撑等方案，在可接受的变形前提下避免使用水平内支撑方案，减少造价。
对基坑周边富余空间大，周边环境允许基坑发生较大变形时，优先采用放坡的方案，其施工简单，造价低，对基础施工影响小。
对电梯井基坑等小面积、深小于3米的基坑，可以采用水泥土墙支护，采用钢内撑时也需对坑底进行加固，如坑底打网格式水泥土搅拌桩，防止坑底隆起。
3、工程案列
3.1工程概况
珠海市金湾区三灶镇某基坑，一层地下室，基坑周长721.0m，基坑面积14037.3m2，基坑深度为3.50～6.0m，软土发育，基坑安全等级为二级，基础形式为桩基础。
场地属滨海平原地貌区，地形平坦开阔，局部场地地表水覆盖。现状场地为空地，前期未经软基处理。场地北侧、西侧均为已建水泥道路，道路标高2.00m左右，距基坑边线约30m。场地南侧为既有居住小区，基坑边线距其约5.0m,小区内建筑采用桩基础。场地东侧现状为空地，地势较低。
根据勘察报告结果，场地内揭露地层按成因类型分为第四系人工堆积成因的素填土，海陆交互沉积相的淤泥、淤泥质砂土、粗砂层；第四系残积成因的砾质粘性土；下伏基岩为燕山中晚期花岗岩。涉及基坑支护的地层从上到下平均厚度为：素填土层厚2.30～4.80m，平均3.31m，松散；淤泥层4.40～20.20m，平均9.12m，流塑；淤泥质砂层厚1.10～5.00m,平均2.54m，松散；粗砂层厚1.50～4.90m,平均3.13m，中密。
3.2设计方案
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根据本场地的地质条件及周边环境条件，基坑深度5m左右属于浅层软土基坑，基坑跨度大、形状不规则，基坑南侧靠近既有建筑，南侧环境苛刻宜采用钢板、型钢或钢管的组合桩+内支撑时方案，该工程基坑南侧采用型钢水泥土搅拌墙+钢管斜抛撑方案，该方案有利于控制基坑变形，其他地段场地空旷、周边无建筑物优先采用放坡方案，该工程其他地段采用2级放坡，坡率为1:2，坡面喷砼挂网防护。对小面积的电梯基坑采用钢板桩+内支撑的支护形式。
为满足场地工程桩施工需要，对场地进行换填处理，以处理后的场地作为桩基础施工作业面，除电梯坑外，换填深度需超过承台底。
3.3监测结果分析
对本基坑周边地表及建筑竖向位移、深层水平位移、水位监测、围护结构水平位移等监测，基坑开挖到底6个月后监测结果如下表。
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除周边地表竖向位移测点D17，围护结构竖向位移测点S17外，其他测点数据均未超出设计规定报警值，反应基坑整体位移控制较好。
4、结语
软土浅基坑支护是复杂的工作，设计工作要做到科学合理，要合理考虑工程地质、水文地质、周边环境及当时的基坑施工工艺及水平等因素，合理选择一种或组合支护方案，满足基坑稳定性、控制沉降及合理造价的要求。
参考文献
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