福建软土地区浅基坑支护技术现状

李志坚

(福建省建筑设计研究院　福建福州　350001)



福建软土地区浅基坑支护技术现状

李志坚

(福建省建筑设计研究院福建福州350001)

福建沿海地区(福州、莆田、泉州等)广泛分布着淤泥及淤泥质土等软土。软土的特性，增加了福建软土地区的基坑设计和施工难度。尤其是开挖深度在4～6m范围内的浅基坑，由于开挖较浅容易被设计、施工和管理单位忽视，使其相对于深基坑反而更经常发生失稳或局部滑移等工程事故。针对福建软土浅基坑的特殊性，文章总结了福建软土浅基坑支护技术的若干问题：福建软土浅基坑常用的支护形式；福建软土浅基坑失稳的主要原因；福建软土浅基坑支护设计面临的主要问题。最后，结合工程案例，提出建议。

软土；基坑；基坑失稳；支护形式；变形控制

0　引言

福建沿海地区(福州、莆田、泉州等)广泛分布着淤泥及淤泥质土等软土，这些软土含水率高、液性指数大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高(易触动流变)。软土的这些特性，使得在福建软土地区进行基坑设计和施工比一般的基坑工程要难，需要考虑的因素更为复杂。

在福建软土地区，开挖深度在4～6m范围内的浅基坑，容易被设计、施工和管理单位忽视，使其相对于深基坑反而更经常发生失稳或局部滑移等工程事故。本文针对福建软土基坑的特殊性并结合工程实践，总结和分析了福建软土浅基坑支护技术的一些问题，包括常用的支护形式、失稳原因、设计面临的主要问题等，希望能够为福建软土浅基坑的设计提供技术支撑。

1　福建软土浅基坑常用的支护形式

近年来，福建软土浅基坑常用的支护形式有[1]：

(1)土钉墙支护。

(2)重力式水泥土墙支护。

(3)悬臂式支挡结构支护。

(4)锚拉式支挡结构支护。

(5)支撑式支挡结构支护。

(6)双排桩支护。

以上6种支护形式的优缺点及适用范围见表1。

表1　福建软土浅基坑常用支护形式的优缺点

2　福建软土浅基坑失稳的主要原因

软土基坑失稳不仅会造成严重的经济损失，而且会危及到基坑周边建筑、道路和管道的安全。总结近年来福建软土地区发生的一些基坑工程事故，造成软土基坑失稳的原因可概括为以下几点[2]：

(1)软土的物理力学参数确定不准确。不同区域的软土，既有其共性，也有其个性。对于软土物理力学参数的确定，实验数据是前提，还需结合一定的工程经验。

(2)支护形式选择不当。由于基坑开挖较浅，建设单位往往认为没必要花大价钱进行基坑支护，而设计人员经常会忽略软土基坑的特点，轻率套用常规的基坑支护方式，造成很多事故隐患。

(3)设计的安全储备不足。为了节省造价导致支护体系的安全储备过小，如整体稳定性、抗倾覆、抗隆起安全系数不足、支护结构配筋不足、锚杆过短等等。

(4)支护结构嵌固深度不足。嵌固深度短，被动土压力不足，会导致支护结构的稳定性差，容易引起基坑坡脚滑动，坑底土体隆起，甚至引起基坑的整体滑动。

(5)淤泥层发生触变。若淤泥在动荷载作用下发生扰动，会使其孔隙水压力急剧上升，短时间内不易消散，土体强度降低，基坑周围土体产生滑动。

(6)施工方面的因素。如施工顺序不合理、施工质量差、监测不到位等原因引发的基坑失稳。

(7)外界环境变化。如超载、暴雨、水渗透引发的基坑失稳。

3　福建软土浅基坑支护设计面临的主要问题

3.1如何合理选择支护形式的问题

福州某基坑，开挖深度为4m，采用桩撑支护，支护桩要穿透约20m的深厚淤泥层，造价很高，而且开挖很不便利。该基坑工程支护剖面如图1所示。类似的工程，也有采用重力式水泥土墙支护的，但由于淤泥土质很差，设计时一般也需穿透淤泥层，甚至还要进行被动区加固，造价很高。因此，对于福建深厚软土地区的浅基坑，采用何种支护形式更科学、安全、经济、合理，是一个有待深入研究的问题。

3.2如何确定支护结构变形控制标准的问题

目前大多基坑规范中对基坑的变形控制标准是根据基坑等级来确定的，基坑安全等级越低，其变形允许值可以越大。笔者认为，这过于笼统。确定基坑的变形控制标准应综合考虑3方面因素：

(1)土质因素。不同的土质，其破坏时的变形值应该是不同的。

(2)支护结构本身允许的最大变形值。不同的支护类型，支护结构的最大允许变形值应该是不同的，如柔性支护与刚性支护是不同的，锚拉结构与支撑结构是不同的。

(3)周边环境允许的最大变形值。周边环境允许的最大变形值与基坑周边影响范围内的建(构)筑物有关。

因此，基坑允许的变形值应该是以上3种值的较小值。通常按照基坑规范所给定的控制标准是安全的，但并不是超过这个标准就会发生事故，实际工程中许多基坑，其变形值虽然远远超过了规范中的数值，但并没有发生事故。若变形控制严格，经济代价大，若变形控制不严，又存在安全隐患。一个合理的变形控制标准应根据土质因素、支护类型、周边环境综合确定。

3.3双排桩支护计算方法不成熟

近年来，福建软土地区基坑支护经常会采用双排桩支护。双排桩实质上是利用桩的水平刚度承受水平荷载的一种结构形式。通常是锚拉式结构和支撑式结构不适用时，采用双排桩进行支护，其性价比不高。对于双排桩结构，一般是靠近基坑内侧的桩密排、基坑外侧的桩疏排，工程实践证明该方式是经济合理的，但具体的排列间距目前尚缺统一公认的计算方法。另外，前后排桩的间距、土压力作用的计算模型等。目前也没有统一公认的计算方法。

4　工程案例分析

4.1工程概况

该工程位于福州市闽侯县青口镇。场地南侧、东侧为已建道路，地下室边界距离道路红线最近约5.0m。场地西侧为已建住宅楼(9F，桩基)，地下室边界距离已建住宅最近约22.0m。设有一层地下室，基坑开挖至底板垫层底的深度为4.6m，基坑总周长约750m。基坑总平面图如图2所示。

4.2场地地质条件

场地土至上而下的土层分布及其物理力学参数,如表2所示。

表2　场地土层物理力学参数

4.3支护方案设计

4.3.1本基坑的特点和设计难点

(1)基坑南侧、东侧距离已建道路仅5.0m。

(2)基坑西侧距离已建住宅楼较近。

(3)基坑开挖范围内分布有深厚淤泥层(约16.0m)，属于深厚软土基坑。

4.3.2原设计方案

原设计方案采用灌注桩加一道现浇钢筋混凝土内支撑支护。灌注桩桩径800mm，桩间距1 100mm，桩长18m。其支护剖面如图3所示。

4.3.3优化设计方案

原方案拟采用内支撑，不仅挖土不方便，施工工期长(预计工期9个月)，而且造价高(预估工程造价1 250万元)，而基坑距离已建道路及住宅较近，限制了锚杆的采用。因此，优化方案尝试采用桩加预留反压土的支护形式。

优化方案围护桩(灌注桩)桩径600mm，其中，东侧和南侧(临近道路)桩间距900mm，其它侧桩间距1 200mm。其支护剖面如图4、图5所示。

4.3.4支护剖面计算结果

预留反压土的计算方法采用颜敬等在《支护结构前反压土计算方法回顾及一种新的简化分析方法》[3]文章中提出的计算方法并结合数值模拟软件FLAC3D进行计算。围护桩的内力、位移的计算结果如表3所示，各剖面稳定计算结果如表4所示。

表3　围护桩内力、位移计算结果

表4　各剖面稳定计算结果

该基坑工程在施工期间对支护结构以及周边环境进行了动态监测。在开挖过程中，整体位移最大约26.31mm，基坑施工结束时累计最大位移为36.19mm，与计算的值比较接近。而且，基坑施工期间支护结构及周边环境没有出现任何异常和险情，社会效益良好。

4.3.5优化方案相对于原方案的优点

该工程采用灌注桩加预留反压土的支护形式，整个施工过程没有出现任何险情，不仅节省了造价，还缩短了工期。基坑完工后取得了较好的经济效益、社会效益和环境效益。

(1)由于反压土的作用，围护桩的内力显著减小，桩径采用600mm即可满足受力要求，相应的配筋也显著减小。另外，反压土的作用还可以一定程度上缩短围护桩的嵌固深度[4]。因此，单从围护桩(灌注桩)的角度，造价比原方案节省了约47%。

(2)由于预留反压土，省去了混凝土内支撑，不仅节省造价，还大大增加了开挖的便利性，显著缩短施工工期(优化方案实际施工工期5个月)。

5　结论

本文针对福建软土基坑的特殊性并结合工程实践总结和分析了福建软土浅基坑支护技术的一些问题，包括常用的支护形式、失稳原因、设计面临的主要问题等，可为福建软土浅基坑的设计提供技术支撑。

对于软土浅基坑的设计，合理选择支护形式非常重要，好的支护形式应该综合考虑科学、安全、经济方面的因素。另外，设计人员还应该重视软土基坑的特殊性，在合理确定软土物理力学参数的基础上进行计算分析。

[1]JGJ120—2012 建筑基坑支护技术规程[S]．

[2]杨光华．软土地基中几个问题的分析[C]．广东省岩土工程与基础工程学术会议论文集．广州，1993．

[3]颜敬，方晓敏．支护结构前反压土计算方法回顾及一种新的简化分析方法[J]．岩土力学，2014，35(1)：167-174．

[4]李顺群，郑刚，王英红．反压土对悬臂式支护结构嵌固深度的影响研究[J]．岩土力学，2011，32(11)：3427-3431．

李志坚(1984-)，男，硕士研究生，工程师，主要从事岩土工程方面的工作。

Status quo and enlightenment of supporting technique of shallow foundation pits in soft soil area of Fujian

LIZhijian

(Fujian provincial institute of architectural design and research, Fuzhou 350001)

Soft soil like silt soil widely distributee in coastal areas of Fujian. The characteristics of soft soil are likely to make the design and constructions more difficulty in soft soil area of Fujian. When the excavation is 4～6m, some instability and local slip accidents are always induced because of the design, construction and management institutions’ little attention. Aiming at the particularity of shallow pits in soft soil areas of Fujian and engineering practices, some problems about supporting technique of shallow foundation pits in soft soil area of Fujian are discussed: (1)common supporting types; (2)main reasons of instability failures; (3)main problems faced in design. This work may provide technical support for the design at shallow pits.

Soft soil; Foundation pit; Instability of foundation pit; Supporting type; Deformation control

李志坚(1984-)，男，工程师。

E-mail:467975517@qq.com

2016-01-29

TU47

A

1004-6135(2016)02-0091-04