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【摘 要】基坑支护项目作为一项较为系统与综合性的工程，由于其具有明显的复杂性与不确定性，因此在实际工作上相关问题经常显现。而本文主要基于天津明发商业广场项目出发，对于整个基坑支护工程方案的设计过程进行浅谈，以期能为相关企业或者人员在此方面的工作上提供一份浅陋的参考资料。
【关键词】基坑；支护工程；设计方案
一、前言
近年来，随着我国社会经济与城市进程不断加快，部分城市的建设用地空间被不断压缩，出于节约地上空间与丰富建筑物的功能，对建筑物进行设计时，把相关设备间、停车场以及特殊场所布置到地下结构上也就成为一种选择。
在此背景下，如何安全、稳定以及经济地实现基坑支护工程，为建筑物的合理构建提供基础支持也就成为每一个建筑承接企业不得不面对的问题。而本文所研究与探讨的基坑支护设计方案主要基于实际工程，从实际场地的地质、水文以及相关情况出发，对基坑支护工程设计方案、设计参数以及相关建议进行探讨。
二、工程概况
天津明发商业广场项目，拟建场地位于天津市塘沽区，场地原为虾池，场地后经填平，现为空地。地貌单元属滨海相冲积、海积平原。拟建酒店型公寓6幢，22～24层，高度66.6～72.6m；办公楼5幢，25～28层，高度75.6～84.6m；白金五星级酒店1幢，24层，高度99.6m；设整体地下室，开挖深度约为5.0m。
三、工程场地的地质和水文现状
1、场地地层分布及土质特征
经本次勘察资料揭示，在深度80.0m范围内的地基土属第四系全新统人工填土层、陆相沉积层、沼泽相沉积层和海相沉积层及上更新统的陆相沉积层和海相沉积层。本场地上部土层情况见下表：
地层
时代 地层
编号 岩土
名称 层顶埋
深（米） 层顶标高
（米） 地层名称
及其特征 备注
Qml ①1 杂填土 0.0～0.0 1.80～4.23 灰褐色，松散，湿，成份以粘性土为主，含少量碎砖块、煤渣、石子及建筑垃圾，局部地段填有较大的混凝土碎块及废桩头，填垫时间2～3年。 局部地段有邻近场地施工时堆填的土方。
0.0～6.6
Q42m ①2 素填土 0.0～3.0 -0.80～3.95 灰褐色～褐灰色，松散，湿，成份以粉质粘土为主，含少量煤渣，土质不均，填垫时间2～3年。
0.0～6.1
⑥1 粉土 2.5～6.6 -3.42～0.28 褐灰色，稍密～中密，湿，含少量贝壳碎片，夹薄层粉砂，局部夹薄层粉质粘土，属中压缩性土。 仅局部缺失。
1.2～4.6
Q42m ⑥11 粉质
粘土 1.5～4.7 -2.05～1.26 褐灰色，软塑～流塑，含少量贝壳碎片及有机质，局部相变为淤泥质土，属高压缩性土。 仅在局部呈透镜状分布。
0.0～2.5
⑥2 粉质
粘土 5.5～9.8 -5.92～-2.49 褐灰色，软塑～流塑，含少量有机质及贝壳碎片，夹淤泥质土薄层，土质不均，局部夹薄层粉土，属高压缩性土。 在场地内遍布。
0.8～4.6
⑥3 淤泥质
粉质粘土 8.0～13.0 -8.95～-5.51 褐灰色，流塑，含少量贝壳碎片，属高压缩性土。 在场地内遍布。
2.7～4.9
⑥5 粉土 12.0～15.9 -11.87～-8.95 褐灰色，稍密～中密，湿，含少量贝壳碎片，夹薄层粉质粘土，土质不均，属中压缩性土。 仅两孔缺失。
0.3～4.2
⑥6 粉质
粘土 13.5～18.2 -14.69～-10.92 褐灰色，软塑，含少量腐殖质，局部夹薄层粉土，属中～高压缩性土。 仅六孔范围内缺失。
0.7～5.0
⑥7 粉土 15.5～21.3 -17.27～-12.82 浅灰色～灰色，中密～密实，湿～很湿，局部夹薄层粉质粘土，含砂粒，属中压缩性土。 局部地段缺失。
0.4～4.0
Q41h ⑦ 粉质
粘土 17.1～22.0 -17.97～-14.42 灰黄色，可塑～软塑，含有机质，顶部含有黑色泥炭层，土质不均，局部夹有薄层粉土，属中压缩性土。 在场地内遍布。
0.5～3.3
2、场地土分布特点。场地地层结构沉积韵律一般，地层在水平方向的延续性稍差，在垂直方向上地层厚度的变化较大。局部地层顶板及底板的起伏较大。岩土参数的变异系数的均匀性为一般或稍差，地基的均匀性较差。
3、地下水位。本场地第一层地下水为孔隙潜水，埋深较浅，含水层为Q42 m第Ⅰ海相层及其以上的粘性土、粉土、砂土、人工填土层，以Q41 h沼泽相粉质粘土为相对隔水顶板；Q41 h以下的粉土及砂土层为第二层承压水含水层。孔隙潜水主要由大气降水补给，以蒸发方式排泄；承压水主要由层间径流补给与排泄。地下水潜水位受大气降水季节分配影响十分明显，年变化幅度约为0.8m，勘察期间地下水静止水位埋深在2.10～4.30m左右，水位标高为-0.12～0.18m。
4、地下水腐蚀性评价。根据天津明发商业广场项目整体勘察时采取的地下水样三组，在进行室内水质简分析试验后，得出本场地地下水属于Cl-—Na++K+型水，PH值介于7.3～8.6之间。 根据《岩土工程技术规范》（DB29-20-2000）3.3.3款第3条，本场地环境类别为Ⅲ类。从所采取的三组地下水样进行水质分析后，并依据《岩土工程勘察规范》（（GB50021-2001）2009版）第12.2节对地下水腐蚀性综合评价如下：地下水在干湿交替作用下对混凝土结构具中等腐蚀性；在无干湿交替作用下，对混凝土结构具中等腐蚀性，腐蚀介质为SO2- 4；按地层渗透性评价，地下水对混凝土结构具微腐蚀性。因此，综合评价本场地地下水对混凝土结构具中等腐蚀性。地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具弱腐蚀性；在干湿交替条件下具强腐蚀性，腐蚀介质为Cl- 。参考《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001（2002年版））判定：本场地地下水对钢结构具中等腐蚀性，腐蚀介质为SO2- 4、Cl-。 6、场地的稳定性和适宜性。场地地形较平坦、开阔。抗震设防烈度为7度，为地震非液化场地。各勘探孔未见古河道、暗滨及人工洞穴等对工程不利的埋藏物。本次勘察地段位于天津市塘沽区高铁滨海站附近，区域地面沉降因过量抽取地下水及软土固结沉降引起，据天津市地面沉降观测资料，近年本区年平均沉降量约30～50mm，设计时应引起注意。综合分析，除区域地面沉降外，拟建场地对建筑的整体稳定性不存在其他的不良地质作用。
四、基坑支护方案及设计参数
因本工程场地地下为一层地下车库，埋深约5.0米，故应进行基坑支护与降水防护。
1、基坑支护方案。基坑开挖深度范围内的地基土层，其土质软弱与工程特性较差，因此基坑开挖时应采取分层分段开挖，同时采取相应的支护措施及降水止水措施。因此建议采用钻孔灌注桩排桩支护的方案，同时通过水泥土搅拌桩，构建止水帷幕。而在钻孔灌注桩的排桩工作上，对于嵌固深度的选择，一定要进行抗滑移与抗倾覆等稳定性的计算工作，验算是否符合要求。而在止水帷幕的构建工作上，对于其厚度、嵌固深度等，一定要符合基坑的防渗标准要求，确保坑底不会出现涌土、涌砂以及隆起等现象。在本场地中，由于局部⑥1层粉土层较厚，其渗透系数较大，故深层搅拌桩入土深度不宜小于15米。
2、建议对支护结构采用适宜的加强措施，并确保成桩质量。
3、施工过程中注意加强支护工程的变形及位移观测，同时加强周边道路与建筑物的沉降及位移监测。
4、坑设计参数。结快剪抗剪强度指标统计
力学
分层
号 岩性 固结快剪
Φ（度） C（KPa）
max u n δ uk max u n δ uk
min min
①2 素填土 14.3 11.4 8 0.188 9.9 29.0 25.3 8 0.155 22.6
7.6 18.0
⑥1 粉土 29.5 25.0 29 0.184 23.6 22.0 17.1 29 0.127 16.4
12.6 13.0
⑥2 粉质
粘土 12.6 9.8 24 0.156 9.3 24.0 18.8 24 0.171 17.6
7.2 11.0
⑥3 淤泥
质粉
质粘土 13.6
9.9 35 0.195 9.3 26.0
19.0 35 0.154 18.1
6.6 11.0
⑥5 粉土 31.2 25.7 31 0.166 24.4 28.0 18.0 31 0.18 17.0
12.5 11.0
⑥6 粉质
粘土 13.3 10.6 6 0.198 7.8 34.0 25.6 6 0.277 18.9
7.2 15.0
注：max——最大值、min——最小值、u——平均值、uk——标准值（个数小于6个时为标准值的建议值）、n——子样个数、δ——变异系数。
5、基坑降水措施
基坑建议采用坑内井点降水方案，在本场地中，基坑开挖深度内存在较厚的粉土层，其渗透系数较大，应适当增加降水井点的数量。在基坑开挖及地下结构施工期内，地下水位保持在基底以下0.5～1.5米，并及时进行地下水位观测。
岩土的渗透系数
土层
编号
及名
称 渗透系数 岩土
渗透
性分
级
垂直渗透 水平渗透
范围值 平均值 范围值 平均值
①2素
填土 1×10-7～
8.65×10-6 2.45×10-6 1×10-7～
1.16×10-4 2.91×10-5 弱透水
⑥1粉
土 1.09×10-6～
4.22×10-5 1.79×10-5 2.19×10-6～
9.85×10-5 2.89×10-5 弱透水
⑥2粉
质粘
土 1×10-7～
2.95×10-6 8.3×10-7 6.91×10-7～
2.02×10-4 5.26×10-5 弱透水
⑥3淤
泥质
粉质
粘土 1×10-7～
7.48×10-6 2.14×10-6 1×10-7～
8.22×10-6 1.65×10-6 微透水
⑥5粉
土 2.06×10-6～
4.33×10-6 3.43×10-6 4.26×10-6～
6.57×10-5 2.73×10-5 弱透水
五、基坑支护及降水方案的建议
1、因本工程设有一层地下车库，埋深约5.0米，应保证其永久稳固性，防止因地下室或地下构筑物变形、失稳而导致与其邻近的基础失稳或破坏。
2、设计时应根据基础埋深及上部荷载情况，进行抗浮验算。场地抗浮设防水位建议值可采用标高2.20米。当建筑物自身重量和上覆荷载不能满足抗浮要求时应设置抗浮桩。
3、在基坑开挖深度范围内的⑥11层粉质粘土及⑥2层粉质粘土，为软塑～流塑状态，应注意其对基坑开挖及基底稳定性的影响。应加强基坑支护及降水，确保施工安全。
4、基坑施工过程中，应考虑季节性排水、地下水条件变化的影响，以及邻近工程施工（打桩、降水、基坑开挖等）产生的影响，并严禁在基坑周围堆载。
5、基坑开挖前应设置完善的监测体系，进行支护体系的位移、应力、应变的监测，并对周围建筑物、道路、管线等进行变形监测。当发现桩身倾斜与桩顶位移量超出规范要求时或位移速率突然增大时，应停止基坑开挖，密切监视并采取适当的加固措施，必要时采取回填措施，确保施工安全及周边建筑物结构安全。当基坑开挖至基底时，应保证降水系统的正常工作，确保地下水位降至基底以下0.5～1.5米，并加强观测，如发现有坑底涌土现象及基底土隆起变形现象时，应立即采取地基加固措施。治理坑底涌土，确保坑底不变形。
六、结论
综上所述，对于基坑工程来说，其不确定性较高，相关施工企业在施工建设工作上，一定要积极做好设计前的勘探工作，根据实际场地的情况对力的参数与承载能力等进行深入分析，从而提高基坑支护工程设计方案的的有效性，积极避免不确定因素给工程项目所造成的困扰的同时，为整个工程项目提供质量与基础支持。
参考文献
[1]潘少华.深基坑支护方案优化及其应力应变分析[J].水电能源科学，2013.
[2]宋争平.浅谈对基坑支护技术的现状及发展的探讨[J].科技创新与应用， 2014.
[3]杜辉.深基坑支护施工技术在建筑工程中的应用 [J].江西建材，2013.
【关键词】基坑；支护工程；设计方案
一、前言
近年来，随着我国社会经济与城市进程不断加快，部分城市的建设用地空间被不断压缩，出于节约地上空间与丰富建筑物的功能，对建筑物进行设计时，把相关设备间、停车场以及特殊场所布置到地下结构上也就成为一种选择。
在此背景下，如何安全、稳定以及经济地实现基坑支护工程，为建筑物的合理构建提供基础支持也就成为每一个建筑承接企业不得不面对的问题。而本文所研究与探讨的基坑支护设计方案主要基于实际工程，从实际场地的地质、水文以及相关情况出发，对基坑支护工程设计方案、设计参数以及相关建议进行探讨。
二、工程概况
天津明发商业广场项目，拟建场地位于天津市塘沽区，场地原为虾池，场地后经填平，现为空地。地貌单元属滨海相冲积、海积平原。拟建酒店型公寓6幢，22～24层，高度66.6～72.6m；办公楼5幢，25～28层，高度75.6～84.6m；白金五星级酒店1幢，24层，高度99.6m；设整体地下室，开挖深度约为5.0m。
三、工程场地的地质和水文现状
1、场地地层分布及土质特征
经本次勘察资料揭示，在深度80.0m范围内的地基土属第四系全新统人工填土层、陆相沉积层、沼泽相沉积层和海相沉积层及上更新统的陆相沉积层和海相沉积层。本场地上部土层情况见下表：
地层
时代 地层
编号 岩土
名称 层顶埋
深（米） 层顶标高
（米） 地层名称
及其特征 备注
Qml ①1 杂填土 0.0～0.0 1.80～4.23 灰褐色，松散，湿，成份以粘性土为主，含少量碎砖块、煤渣、石子及建筑垃圾，局部地段填有较大的混凝土碎块及废桩头，填垫时间2～3年。 局部地段有邻近场地施工时堆填的土方。
0.0～6.6
Q42m ①2 素填土 0.0～3.0 -0.80～3.95 灰褐色～褐灰色，松散，湿，成份以粉质粘土为主，含少量煤渣，土质不均，填垫时间2～3年。
0.0～6.1
⑥1 粉土 2.5～6.6 -3.42～0.28 褐灰色，稍密～中密，湿，含少量贝壳碎片，夹薄层粉砂，局部夹薄层粉质粘土，属中压缩性土。 仅局部缺失。
1.2～4.6
Q42m ⑥11 粉质
粘土 1.5～4.7 -2.05～1.26 褐灰色，软塑～流塑，含少量贝壳碎片及有机质，局部相变为淤泥质土，属高压缩性土。 仅在局部呈透镜状分布。
0.0～2.5
⑥2 粉质
粘土 5.5～9.8 -5.92～-2.49 褐灰色，软塑～流塑，含少量有机质及贝壳碎片，夹淤泥质土薄层，土质不均，局部夹薄层粉土，属高压缩性土。 在场地内遍布。
0.8～4.6
⑥3 淤泥质
粉质粘土 8.0～13.0 -8.95～-5.51 褐灰色，流塑，含少量贝壳碎片，属高压缩性土。 在场地内遍布。
2.7～4.9
⑥5 粉土 12.0～15.9 -11.87～-8.95 褐灰色，稍密～中密，湿，含少量贝壳碎片，夹薄层粉质粘土，土质不均，属中压缩性土。 仅两孔缺失。
0.3～4.2
⑥6 粉质
粘土 13.5～18.2 -14.69～-10.92 褐灰色，软塑，含少量腐殖质，局部夹薄层粉土，属中～高压缩性土。 仅六孔范围内缺失。
0.7～5.0
⑥7 粉土 15.5～21.3 -17.27～-12.82 浅灰色～灰色，中密～密实，湿～很湿，局部夹薄层粉质粘土，含砂粒，属中压缩性土。 局部地段缺失。
0.4～4.0
Q41h ⑦ 粉质
粘土 17.1～22.0 -17.97～-14.42 灰黄色，可塑～软塑，含有机质，顶部含有黑色泥炭层，土质不均，局部夹有薄层粉土，属中压缩性土。 在场地内遍布。
0.5～3.3
2、场地土分布特点。场地地层结构沉积韵律一般，地层在水平方向的延续性稍差，在垂直方向上地层厚度的变化较大。局部地层顶板及底板的起伏较大。岩土参数的变异系数的均匀性为一般或稍差，地基的均匀性较差。
3、地下水位。本场地第一层地下水为孔隙潜水，埋深较浅，含水层为Q42 m第Ⅰ海相层及其以上的粘性土、粉土、砂土、人工填土层，以Q41 h沼泽相粉质粘土为相对隔水顶板；Q41 h以下的粉土及砂土层为第二层承压水含水层。孔隙潜水主要由大气降水补给，以蒸发方式排泄；承压水主要由层间径流补给与排泄。地下水潜水位受大气降水季节分配影响十分明显，年变化幅度约为0.8m，勘察期间地下水静止水位埋深在2.10～4.30m左右，水位标高为-0.12～0.18m。
4、地下水腐蚀性评价。根据天津明发商业广场项目整体勘察时采取的地下水样三组，在进行室内水质简分析试验后，得出本场地地下水属于Cl-—Na++K+型水，PH值介于7.3～8.6之间。 根据《岩土工程技术规范》（DB29-20-2000）3.3.3款第3条，本场地环境类别为Ⅲ类。从所采取的三组地下水样进行水质分析后，并依据《岩土工程勘察规范》（（GB50021-2001）2009版）第12.2节对地下水腐蚀性综合评价如下：地下水在干湿交替作用下对混凝土结构具中等腐蚀性；在无干湿交替作用下，对混凝土结构具中等腐蚀性，腐蚀介质为SO2- 4；按地层渗透性评价，地下水对混凝土结构具微腐蚀性。因此，综合评价本场地地下水对混凝土结构具中等腐蚀性。地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具弱腐蚀性；在干湿交替条件下具强腐蚀性，腐蚀介质为Cl- 。参考《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001（2002年版））判定：本场地地下水对钢结构具中等腐蚀性，腐蚀介质为SO2- 4、Cl-。 6、场地的稳定性和适宜性。场地地形较平坦、开阔。抗震设防烈度为7度，为地震非液化场地。各勘探孔未见古河道、暗滨及人工洞穴等对工程不利的埋藏物。本次勘察地段位于天津市塘沽区高铁滨海站附近，区域地面沉降因过量抽取地下水及软土固结沉降引起，据天津市地面沉降观测资料，近年本区年平均沉降量约30～50mm，设计时应引起注意。综合分析，除区域地面沉降外，拟建场地对建筑的整体稳定性不存在其他的不良地质作用。
四、基坑支护方案及设计参数
因本工程场地地下为一层地下车库，埋深约5.0米，故应进行基坑支护与降水防护。
1、基坑支护方案。基坑开挖深度范围内的地基土层，其土质软弱与工程特性较差，因此基坑开挖时应采取分层分段开挖，同时采取相应的支护措施及降水止水措施。因此建议采用钻孔灌注桩排桩支护的方案，同时通过水泥土搅拌桩，构建止水帷幕。而在钻孔灌注桩的排桩工作上，对于嵌固深度的选择，一定要进行抗滑移与抗倾覆等稳定性的计算工作，验算是否符合要求。而在止水帷幕的构建工作上，对于其厚度、嵌固深度等，一定要符合基坑的防渗标准要求，确保坑底不会出现涌土、涌砂以及隆起等现象。在本场地中，由于局部⑥1层粉土层较厚，其渗透系数较大，故深层搅拌桩入土深度不宜小于15米。
2、建议对支护结构采用适宜的加强措施，并确保成桩质量。
3、施工过程中注意加强支护工程的变形及位移观测，同时加强周边道路与建筑物的沉降及位移监测。
4、坑设计参数。结快剪抗剪强度指标统计
力学
分层
号 岩性 固结快剪
Φ（度） C（KPa）
max u n δ uk max u n δ uk
min min
①2 素填土 14.3 11.4 8 0.188 9.9 29.0 25.3 8 0.155 22.6
7.6 18.0
⑥1 粉土 29.5 25.0 29 0.184 23.6 22.0 17.1 29 0.127 16.4
12.6 13.0
⑥2 粉质
粘土 12.6 9.8 24 0.156 9.3 24.0 18.8 24 0.171 17.6
7.2 11.0
⑥3 淤泥
质粉
质粘土 13.6
9.9 35 0.195 9.3 26.0
19.0 35 0.154 18.1
6.6 11.0
⑥5 粉土 31.2 25.7 31 0.166 24.4 28.0 18.0 31 0.18 17.0
12.5 11.0
⑥6 粉质
粘土 13.3 10.6 6 0.198 7.8 34.0 25.6 6 0.277 18.9
7.2 15.0
注：max——最大值、min——最小值、u——平均值、uk——标准值（个数小于6个时为标准值的建议值）、n——子样个数、δ——变异系数。
5、基坑降水措施
基坑建议采用坑内井点降水方案，在本场地中，基坑开挖深度内存在较厚的粉土层，其渗透系数较大，应适当增加降水井点的数量。在基坑开挖及地下结构施工期内，地下水位保持在基底以下0.5～1.5米，并及时进行地下水位观测。
岩土的渗透系数
土层
编号
及名
称 渗透系数 岩土
渗透
性分
级
垂直渗透 水平渗透
范围值 平均值 范围值 平均值
①2素
填土 1×10-7～
8.65×10-6 2.45×10-6 1×10-7～
1.16×10-4 2.91×10-5 弱透水
⑥1粉
土 1.09×10-6～
4.22×10-5 1.79×10-5 2.19×10-6～
9.85×10-5 2.89×10-5 弱透水
⑥2粉
质粘
土 1×10-7～
2.95×10-6 8.3×10-7 6.91×10-7～
2.02×10-4 5.26×10-5 弱透水
⑥3淤
泥质
粉质
粘土 1×10-7～
7.48×10-6 2.14×10-6 1×10-7～
8.22×10-6 1.65×10-6 微透水
⑥5粉
土 2.06×10-6～
4.33×10-6 3.43×10-6 4.26×10-6～
6.57×10-5 2.73×10-5 弱透水
五、基坑支护及降水方案的建议
1、因本工程设有一层地下车库，埋深约5.0米，应保证其永久稳固性，防止因地下室或地下构筑物变形、失稳而导致与其邻近的基础失稳或破坏。
2、设计时应根据基础埋深及上部荷载情况，进行抗浮验算。场地抗浮设防水位建议值可采用标高2.20米。当建筑物自身重量和上覆荷载不能满足抗浮要求时应设置抗浮桩。
3、在基坑开挖深度范围内的⑥11层粉质粘土及⑥2层粉质粘土，为软塑～流塑状态，应注意其对基坑开挖及基底稳定性的影响。应加强基坑支护及降水，确保施工安全。
4、基坑施工过程中，应考虑季节性排水、地下水条件变化的影响，以及邻近工程施工（打桩、降水、基坑开挖等）产生的影响，并严禁在基坑周围堆载。
5、基坑开挖前应设置完善的监测体系，进行支护体系的位移、应力、应变的监测，并对周围建筑物、道路、管线等进行变形监测。当发现桩身倾斜与桩顶位移量超出规范要求时或位移速率突然增大时，应停止基坑开挖，密切监视并采取适当的加固措施，必要时采取回填措施，确保施工安全及周边建筑物结构安全。当基坑开挖至基底时，应保证降水系统的正常工作，确保地下水位降至基底以下0.5～1.5米，并加强观测，如发现有坑底涌土现象及基底土隆起变形现象时，应立即采取地基加固措施。治理坑底涌土，确保坑底不变形。
六、结论
综上所述，对于基坑工程来说，其不确定性较高，相关施工企业在施工建设工作上，一定要积极做好设计前的勘探工作，根据实际场地的情况对力的参数与承载能力等进行深入分析，从而提高基坑支护工程设计方案的的有效性，积极避免不确定因素给工程项目所造成的困扰的同时，为整个工程项目提供质量与基础支持。
参考文献
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