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摘要：近年来，我国城市化建设取得了巨大的发展成就，建筑工程项目日益增多。软土地区建筑工程项目通常具备较大的基坑规模，且基坑开挖深度较大，这就导致软土地区建筑工程项目深基坑支护结构设计呈现出较强的复杂性，需对各类影响因素进行综合考虑。同时，在深基坑施工过程中，要注重土方开挖等问题。本文借助相关工程案例，浅析了深基坑支护结构设计，探究了深基坑土方开挖要点，以期为软土地区深基坑工程施工提供借鉴。
关键词：软土地区；深基坑；支护结构设计；土方开挖
前言
深基坑工程涉及诸多学科知识，诸如土力学、地基处理、结构力学以及原位测试等，呈现出较强的综合性和复杂性。同时，深基坑工程存在较大的施工安全风险。特别是软土地区，土质较为松软，且具有较高的地下水位，其渗透系数呈现出较大变化，增加了深基坑支护结构设计的复杂性和风险性。因此，有必要深入考察软土地区深基坑工程实际情况，对深基坑支护结构进行科学设计，并开展良好的土方开挖工作。
1.深基坑支护结构设计
1.1案例工程概况
某软土地区建筑工程，其基坑最深处为8m，周边环境极为复杂。该深基坑呈倒L形，周长500米左右，其开挖面积大约为5800㎡，地下是底板挖土标高为-4.850m，局部标高为-5.500m，计算开挖深度大致保持在4.8m到6.35m范围之内，其中，坑中坑相应的开挖深度保持在6.8m到8m范围内。
1.2围护方案选择
当前，在深基坑工程施工中，深层搅拌水泥土桩墙、地下连续墙、排桩、土钉墙以及板桩等得到了广泛应用。其中，若基坑深度在6米以下，且具有较好的周边环境以及土质，可优先选用搅拌水泥土桩墙，此类围护墙不仅具有挡土效果，还具有良好的防渗效果；若软土地区具有较低的地下水位，且具有较好的土质，可选用钢板桩，增强施工的便捷性；在非软土场中，若基坑侧壁为二级或者三级安全等级，且基坑深度在12米以下，适宜选用土钉墙；若基坑所在地区土质松软，不适宜选用地下连续墙，且基坑深度较浅，将产生较高的围护成本；排桩具有较为灵活的布置方式，钻孔灌注桩得到了最为广泛的应用[1]。
案例工程中的基坑，有三层土层受开挖深度的较大影响，分别是：（1）素填土，即回填土，其厚度保持在0.6m到1.80m范围之内；（2）粉质粘土，其厚度保持在1.10m到1.50m范围之内；（3）淤泥质土，其厚度保持在21m到23m范围之内。同时，案例工程中基坑施工场地较小，要重点对东侧以及南侧存在的管线进行保护。
初步拟定三种围护方案如下：（1）排桩+拉锚。该围护方案具有如下优点：不存在支撑体系，且土方开挖施工具有较强的便利性，具有较短的施工周期，造价相对较低，且对放坡条件要求较低；该围护方案缺点如下：存在较大变形，且对周边环境产生的影响较大。（2）放坡+水泥土桩墙。该围护方案具有如下优点：不存在支撑体系，土方开挖施工较为便利，施工周期相对较短，且造价相对较低；该围护方案缺点如下：对放坡条件要求较高，且极易对周边环境造成破坏，存在较大变形，难以有效保障基坑整体施工的安全性。（3）排桩+水泥土桩墙+内支撑。该围护方案具有如下优点：能实现对变形的有效控制，对周边管线等不会产生较大的环境影响，对放坡条件要求较低；该围护方案缺点如下：围护桩与内支撑具有较为复杂的施工，且施工周期相对较长，对土方开挖施工不利，且具有较高的造价[2]。
结合案例工程实际情况，对上述三种围护方案进行比较，可知“排桩+水泥土桩墙+内支撑”这一方案对于案例工程具有较强的适用性，能实现对变形的有效控制，并避免基坑开挖对东侧以及南侧存在的高压煤气管造成不良影响。同时，放坡量相对较少，能降低土压力以及围护桩长度，能实现对基坑工程整体稳定性的有效保障。
1.3对围护桩进行选型
在排桩施工过程中，要防止影响附近存在的高压管线，其基坑围护桩，适宜对钻孔灌注桩进行选用。对基坑开挖深度保持在4.8m到5，15m范围内的围护桩进行计算，可知适宜对 600@900钻孔灌注桩进行采用；对基坑开挖深度保持在5.15m到6.8m范围内的围护桩进行计算，可知适宜对 600@1000钻孔灌注桩进行采用。要将周边荷载的具体类型以及实际大小作为依据，对桩长进行确定。对于坑中坑，对水泥土搅拌桩重力式挡墙进行采用实施二次围护。
1.4平面支撑体系
在深基坑工程中，其平面支撑体系主要包括三部分，即冠梁、立柱以及水平支撑。其中，水平支撑具有较多种类，内支撑受力具有较强的合理性，且具有较强的安全性和可靠性，能实现对排桩围护墙产生的变形进行有效控制，在深基坑施工中得到了日渐广泛的应用[3]。内支撑会对土方开挖施工造成不良影响，因此，要对之进行合理布置。案例工程基坑呈现出倒L形，淤泥以及淤泥质土为主要开挖土层，且具有较为复杂的周边环境，土方开挖深度相对较小，适宜对一道钢筋混凝土内支撑进行采用，其具体形式为双肘支撑+角撑。为有效降低造价，并实现对围护桩相应长度以及桩身内力的有效减少，可对部分基坑上层土进行开挖，再对冠梁以及支撑进行设置，在对支撑进行布置时，尽量对工程桩进行选用，将之作为立柱桩。在支撑体系中，采用截面为900mm×550mm的钢筋混凝土冠梁，并对650mm×550mm、500mm×550mm以及650mm×550mm的支撑断面进行采用，在相对标高为-2.100m处，对冠梁面以及支撑顶面进行设置。基坑支护平面布置及土方开挖分区示意图如下图1所示：
图1 基坑支护平面布置及土方开挖分区示意图
1.5基坑加固与防渗处理
案例工程中，基坑施工场地仅具备2m的平均海拔高度，且基坑西侧存在河流，具有较高的地下水位。为实现对基坑渗水的有效防止，可将一排 700@500的双头深层水泥搅拌桩止水帷幕打设在围护桩相应的外侧，其桩长为7.0m，桩顶标高是-2.650m。西侧基坑支护剖面图如下图2所示。坑中坑，对3排 700@500的双头水泥土搅拌桩挡土进行采用，并对暗墩进行设置，增强加固效果，另外，遵循相关设计的具体要求在出土口处加固围护桩。
图2 西侧基坑支护剖面图
2.深基坑土方开挖
2.1施工难点以及相关措施
案例工程中，深基坑东侧存在高压煤气管，基本与基坑保持平行走向。土方开挖施工可能会对管线造成较大影响，导致侧向变形以及附加沉降，甚至可能引发保障。因此，要加强对管线的重点保护。在实施土方开挖施工前，施工单位要加强与相关部门的协作配合，并对经过基坑施工场地的管线进行加固。
2.2施工顺序以及相关要求
（1）围护桩施工，要先开展水泥搅拌站施工，随后开展钻孔灌注桩施工。对一排
700@500双头深层水泥土搅拌桩进行采用，实现有效止水。对“四搅两喷”施工工艺进行采用，将桩位偏差控制在50mm以下，并将桩身垂直度相应的偏差控制在1%以下。钻孔灌注桩对C25混凝土进行采用，具有35mm厚的钢筋保护层。采用间隔跳打方式开展施工，将间隔距离控制在4倍桩径以上。（2）基坑上层土质相对较好，采用大面积放坡对上层土进行开挖，开挖至距离冠梁以及支撑顶100mm处，对围护桩桩长进行有效缩短，实现对造价的有效降低。（3）采用大面积放坡，对土方进行开挖后，开槽至冠梁、支撑梁的底部，对冠梁以及内支撑进行施工，在同平面内，实施整体浇筑。（4）将截面为400mm×400mm的排水沟设置在深基坑外侧相应的地面上，每隔20m到25m，即对500mm×500mm×600mm的集水井进行设置，避免深基坑内流入地表水。（5）形成支撑体系，且水泥土达到0.8MPa的强度后，对基坑实施分区分层开挖，直至开挖到相应的垫层标高处。（6）打设垫层，采用厚度为400mm的C20混凝土在基坑附近8m范围内，实施封底，将基坑暴露时间控制在4h以下。（7）若坑中坑需进行局部加深，等水泥土搅拌桩实现对设计要求的良好满足后，实施土方开挖施工，并及时对相应垫层进行设置，并对砖胎模进行砌筑。（8）对基础钢筋进行绑扎，并对基础混凝土进行浇筑。
2.3开挖施工
（1）若围护桩达到100%的强度，且桩基静载试验取得合格后，大面积对土方进行开挖，开挖至距离冠梁面100mm的位置。采用机械方式实施土方开挖，要注意对桩体进行保护，并通过人工方式对桩周围土体进行修整[4]。（2）当支撑梁达到80%的强度，水泥土达到0.8MPa后，实施土方开挖施工。
在案例工程中，分为西区、中区、北区进行土方开挖，将每区分成三成，进行阶梯式土方开挖，将每层开挖深度控制在1.5m以下，停止开挖后，将留坡坡度控制在1：3以内。对“中心岛”开挖方式进行采用，具体方法如下：从中区开始，组织两套挖土机械向西北两边同时倒退开挖，南侧出土口负责西侧土方出土，东侧出土口负责中区土方以及北区土方出土。在开挖过程中，要注意对内支撑进行保护，当挖土机对支撑进行跨越时，先将塘渣填在两侧，并确保其高度超出支撑顶500mm，将长条路基板铺设在支撑梁上部，严禁在支撑上直接行走和施工作业。
3.结语
综上所述，软土地区具有较为复杂的地质条件和相对较高的地下水位，且土质较为软弱，增加了深基坑支护结构的设计难度。对此，要深入考察软土地区深基坑工程的实际情况，并深基坑支护结构进行科学设计，对围护方案进行科学选择、对围护桩进行选型，并对平面支撑体系进行科学设置，加强基坑加固与防渗处理。另外，要注重把握基坑土方开挖的施工难点，遵循施工顺序以及相关要求，实施土方开挖施工。
参考文献：
[1]朱星彬，胡学军. 软土地区复杂深基坑支护结构设计与土方开挖[J]. 建筑技术，2015，46（9）：837- 839.
[2]杨涛洪. 软土地区复杂环境下深基坑支护结构设计实例[J]. 中小企业管理与科技（中旬刊），2017（6）：45-46.
[3]方君，陈燕福，曲伟. 软土地区基坑支护结构、地下水控制设计实例分析[J]. 引文版：工程技术，2015（11）：209-209.
[4]颜荣华，杜明礼. 软土地区复杂环境条件下基坑变形控制实践[J]. 施工技术，2016（s2）：40-43.
论文作者: 潘伟木
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第25期
论文发表时间:2018/11/26
标签：基坑论文; 土方论文; 深基坑论文; 工程论文; 土地论文; 水泥论文; 深度论文; 《建筑模拟》2018年第25期论文;