李志堅

(福建省建筑設計研究院　福建福州　350001)

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福建軟土地區(qū)淺基坑支護技術現(xiàn)狀

李志堅

(福建省建筑設計研究院福建福州350001)

福建沿海地區(qū)(福州、莆田、泉州等)廣泛分布著淤泥及淤泥質土等軟土。軟土的特性，增加了福建軟土地區(qū)的基坑設計和施工難度。尤其是開挖深度在4～6m范圍內的淺基坑，由于開挖較淺容易被設計、施工和管理單位忽視，使其相對于深基坑反而更經常發(fā)生失穩(wěn)或局部滑移等工程事故。針對福建軟土淺基坑的特殊性，文章總結了福建軟土淺基坑支護技術的若干問題：福建軟土淺基坑常用的支護形式；福建軟土淺基坑失穩(wěn)的主要原因；福建軟土淺基坑支護設計面臨的主要問題。最后，結合工程案例，提出建議。

軟土；基坑；基坑失穩(wěn)；支護形式；變形控制

0　引言

福建沿海地區(qū)(福州、莆田、泉州等)廣泛分布著淤泥及淤泥質土等軟土，這些軟土含水率高、液性指數(shù)大、壓縮性高、抗剪強度低、靈敏度高(易觸動流變)。軟土的這些特性，使得在福建軟土地區(qū)進行基坑設計和施工比一般的基坑工程要難，需要考慮的因素更為復雜。

在福建軟土地區(qū)，開挖深度在4～6m范圍內的淺基坑，容易被設計、施工和管理單位忽視，使其相對于深基坑反而更經常發(fā)生失穩(wěn)或局部滑移等工程事故。本文針對福建軟土基坑的特殊性并結合工程實踐，總結和分析了福建軟土淺基坑支護技術的一些問題，包括常用的支護形式、失穩(wěn)原因、設計面臨的主要問題等，希望能夠為福建軟土淺基坑的設計提供技術支撐。

1　福建軟土淺基坑常用的支護形式

近年來，福建軟土淺基坑常用的支護形式有[1]：

(1)土釘墻支護。

(2)重力式水泥土墻支護。

(3)懸臂式支擋結構支護。

(4)錨拉式支擋結構支護。

(5)支撐式支擋結構支護。

(6)雙排樁支護。

以上6種支護形式的優(yōu)缺點及適用范圍見表1。

表1　福建軟土淺基坑常用支護形式的優(yōu)缺點

2　福建軟土淺基坑失穩(wěn)的主要原因

軟土基坑失穩(wěn)不僅會造成嚴重的經濟損失，而且會危及到基坑周邊建筑、道路和管道的安全?？偨Y近年來福建軟土地區(qū)發(fā)生的一些基坑工程事故，造成軟土基坑失穩(wěn)的原因可概括為以下幾點[2]：

(1)軟土的物理力學參數(shù)確定不準確。不同區(qū)域的軟土，既有其共性，也有其個性。對于軟土物理力學參數(shù)的確定，實驗數(shù)據(jù)是前提，還需結合一定的工程經驗。

(2)支護形式選擇不當。由于基坑開挖較淺，建設單位往往認為沒必要花大價錢進行基坑支護，而設計人員經常會忽略軟土基坑的特點，輕率套用常規(guī)的基坑支護方式，造成很多事故隱患。

(3)設計的安全儲備不足。為了節(jié)省造價導致支護體系的安全儲備過小，如整體穩(wěn)定性、抗傾覆、抗隆起安全系數(shù)不足、支護結構配筋不足、錨桿過短等等。

(4)支護結構嵌固深度不足。嵌固深度短，被動土壓力不足，會導致支護結構的穩(wěn)定性差，容易引起基坑坡腳滑動，坑底土體隆起，甚至引起基坑的整體滑動。

(5)淤泥層發(fā)生觸變。若淤泥在動荷載作用下發(fā)生擾動，會使其孔隙水壓力急劇上升，短時間內不易消散，土體強度降低，基坑周圍土體產生滑動。

(6)施工方面的因素。如施工順序不合理、施工質量差、監(jiān)測不到位等原因引發(fā)的基坑失穩(wěn)。

(7)外界環(huán)境變化。如超載、暴雨、水滲透引發(fā)的基坑失穩(wěn)。

3　福建軟土淺基坑支護設計面臨的主要問題

3.1如何合理選擇支護形式的問題

福州某基坑，開挖深度為4m，采用樁撐支護，支護樁要穿透約20m的深厚淤泥層，造價很高，而且開挖很不便利。該基坑工程支護剖面如圖1所示。類似的工程，也有采用重力式水泥土墻支護的，但由于淤泥土質很差，設計時一般也需穿透淤泥層，甚至還要進行被動區(qū)加固，造價很高。因此，對于福建深厚軟土地區(qū)的淺基坑，采用何種支護形式更科學、安全、經濟、合理，是一個有待深入研究的問題。

3.2如何確定支護結構變形控制標準的問題

目前大多基坑規(guī)范中對基坑的變形控制標準是根據(jù)基坑等級來確定的，基坑安全等級越低，其變形允許值可以越大。筆者認為，這過于籠統(tǒng)。確定基坑的變形控制標準應綜合考慮3方面因素：

(1)土質因素。不同的土質，其破壞時的變形值應該是不同的。

(2)支護結構本身允許的最大變形值。不同的支護類型，支護結構的最大允許變形值應該是不同的，如柔性支護與剛性支護是不同的，錨拉結構與支撐結構是不同的。

(3)周邊環(huán)境允許的最大變形值。周邊環(huán)境允許的最大變形值與基坑周邊影響范圍內的建(構)筑物有關。

因此，基坑允許的變形值應該是以上3種值的較小值。通常按照基坑規(guī)范所給定的控制標準是安全的，但并不是超過這個標準就會發(fā)生事故，實際工程中許多基坑，其變形值雖然遠遠超過了規(guī)范中的數(shù)值，但并沒有發(fā)生事故。若變形控制嚴格，經濟代價大，若變形控制不嚴，又存在安全隱患。一個合理的變形控制標準應根據(jù)土質因素、支護類型、周邊環(huán)境綜合確定。

3.3雙排樁支護計算方法不成熟

近年來，福建軟土地區(qū)基坑支護經常會采用雙排樁支護。雙排樁實質上是利用樁的水平剛度承受水平荷載的一種結構形式。通常是錨拉式結構和支撐式結構不適用時，采用雙排樁進行支護，其性價比不高。對于雙排樁結構，一般是靠近基坑內側的樁密排、基坑外側的樁疏排，工程實踐證明該方式是經濟合理的，但具體的排列間距目前尚缺統(tǒng)一公認的計算方法。另外，前后排樁的間距、土壓力作用的計算模型等。目前也沒有統(tǒng)一公認的計算方法。

4　工程案例分析

4.1工程概況

該工程位于福州市閩侯縣青口鎮(zhèn)。場地南側、東側為已建道路，地下室邊界距離道路紅線最近約5.0m。場地西側為已建住宅樓(9F，樁基)，地下室邊界距離已建住宅最近約22.0m。設有一層地下室，基坑開挖至底板墊層底的深度為4.6m，基坑總周長約750m?；涌偲矫鎴D如圖2所示。

4.2場地地質條件

場地土至上而下的土層分布及其物理力學參數(shù),如表2所示。

表2　場地土層物理力學參數(shù)

4.3支護方案設計

4.3.1本基坑的特點和設計難點

(1)基坑南側、東側距離已建道路僅5.0m。

(2)基坑西側距離已建住宅樓較近。

(3)基坑開挖范圍內分布有深厚淤泥層(約16.0m)，屬于深厚軟土基坑。

4.3.2原設計方案

原設計方案采用灌注樁加一道現(xiàn)澆鋼筋混凝土內支撐支護。灌注樁樁徑800mm，樁間距1 100mm，樁長18m。其支護剖面如圖3所示。

4.3.3優(yōu)化設計方案

原方案擬采用內支撐，不僅挖土不方便，施工工期長(預計工期9個月)，而且造價高(預估工程造價1 250萬元)，而基坑距離已建道路及住宅較近，限制了錨桿的采用。因此，優(yōu)化方案嘗試采用樁加預留反壓土的支護形式。

優(yōu)化方案圍護樁(灌注樁)樁徑600mm，其中，東側和南側(臨近道路)樁間距900mm，其它側樁間距1 200mm。其支護剖面如圖4、圖5所示。

4.3.4支護剖面計算結果

預留反壓土的計算方法采用顏敬等在《支護結構前反壓土計算方法回顧及一種新的簡化分析方法》[3]文章中提出的計算方法并結合數(shù)值模擬軟件FLAC3D進行計算。圍護樁的內力、位移的計算結果如表3所示，各剖面穩(wěn)定計算結果如表4所示。

表3　圍護樁內力、位移計算結果

表4　各剖面穩(wěn)定計算結果

該基坑工程在施工期間對支護結構以及周邊環(huán)境進行了動態(tài)監(jiān)測。在開挖過程中，整體位移最大約26.31mm，基坑施工結束時累計最大位移為36.19mm，與計算的值比較接近。而且，基坑施工期間支護結構及周邊環(huán)境沒有出現(xiàn)任何異常和險情，社會效益良好。

4.3.5優(yōu)化方案相對于原方案的優(yōu)點

該工程采用灌注樁加預留反壓土的支護形式，整個施工過程沒有出現(xiàn)任何險情，不僅節(jié)省了造價，還縮短了工期?；油旯ず笕〉昧溯^好的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

(1)由于反壓土的作用，圍護樁的內力顯著減小，樁徑采用600mm即可滿足受力要求，相應的配筋也顯著減小。另外，反壓土的作用還可以一定程度上縮短圍護樁的嵌固深度[4]。因此，單從圍護樁(灌注樁)的角度，造價比原方案節(jié)省了約47%。

(2)由于預留反壓土，省去了混凝土內支撐，不僅節(jié)省造價，還大大增加了開挖的便利性，顯著縮短施工工期(優(yōu)化方案實際施工工期5個月)。

5　結論

本文針對福建軟土基坑的特殊性并結合工程實踐總結和分析了福建軟土淺基坑支護技術的一些問題，包括常用的支護形式、失穩(wěn)原因、設計面臨的主要問題等，可為福建軟土淺基坑的設計提供技術支撐。

對于軟土淺基坑的設計，合理選擇支護形式非常重要，好的支護形式應該綜合考慮科學、安全、經濟方面的因素。另外，設計人員還應該重視軟土基坑的特殊性，在合理確定軟土物理力學參數(shù)的基礎上進行計算分析。

[1]JGJ120—2012 建筑基坑支護技術規(guī)程[S]．

[2]楊光華．軟土地基中幾個問題的分析[C]．廣東省巖土工程與基礎工程學術會議論文集．廣州，1993．

[3]顏敬，方曉敏．支護結構前反壓土計算方法回顧及一種新的簡化分析方法[J]．巖土力學，2014，35(1)：167-174．

[4]李順群，鄭剛，王英紅．反壓土對懸臂式支護結構嵌固深度的影響研究[J]．巖土力學，2011，32(11)：3427-3431．

李志堅(1984-)，男，碩士研究生，工程師，主要從事巖土工程方面的工作。

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

李志堅(1984-)，男，工程師。

E-mail:467975517@qq.com

2016-01-29

TU47

A

1004-6135(2016)02-0091-04