空港地區基坑支護形式的技術選型與經濟分析

李志永

摘 要：空港地區是近年來天津市發展的重要經濟區，隨著經濟的快速發展，興建大量配有地下結構的生產基地、廠房及相關基礎配套設施用房等建筑勢在必行，隨之而來的是大量的基坑工程?；庸こ虒儆谕顿Y大、安全風險高的臨時性工程，因此對支護形式的選擇尤為重要。

關鍵詞：空港地區；軟土地基；支護形式；經濟區

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0060-02

1 空港地區經濟及地理環境

空港地區是由天津保稅區、空港經濟區組成的地區，是天津濱海新區的重要經濟功能區，總面積達73 km2，背靠京津冀，服務“三北”地區廣闊腹地。其中，空港經濟區是近年來天津市發展的重要經濟區。

2 空港地區工程水文地質條件

2.1 工程地質條件

該區域除雜填土外，素填土、黏土、淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土和粉質黏土的透水性均為不透水或微透水，透水性能較差。因臨近海濱，該區域的土質較差。經過對相關地區基坑工程資料多年的積累和統計，得出此區域與基坑工程相關的典型土層分布如下。

2.1.1 雜填土

此層土為人工填土，由于受人為影響較大，因此該層土厚度起伏較大，土層厚度為1～2 m，工程力學性質很差。

2.1.2 素填土

該層土同樣為人工填土，層厚起伏較大，土層厚度為2 m左右，工程力學性質較差。

2.1.3 黏土

黃褐色，可塑，具銹染。土質不均，土層厚度為2 m左右，屬中高壓縮性土，工程力學性質一般。

2.1.4 淤泥質黏土、淤泥質粉質黏黏土

灰色，流塑，屬高壓縮性土。土層厚度為6 m以上，工程力學性質很差。此層土對基坑支護影響較大。

2.1.5 粉質黏土

粉質黏土可分為以下幾種：①灰色，軟流塑，屬中壓縮性土。土層厚度為2～9 m不等，工程力學指標較差。②灰黃色，流塑，屬高壓縮性土。場地分布不均，土層厚度為3～7 m不等，工程力學性質較差。③灰色，軟塑，土層厚度為3 m左右，工程力學性質較差。④灰黑-灰白，可塑，屬中壓縮性土。土層厚度為1.5 m左右，工程力學性質較差。⑤灰黃色，可塑，屬中壓縮性土。土層厚度為1.5 m左右，透水性不良，工程力學性質較好。

2.2 工程水文條件

該區域內淺層地下水為第四系松散堆積物中孔隙潛水，主要補給源為大氣降水，排泄方式以蒸發為主。據區域地質資料記載，地下水位年變化幅度一般在0.5～1.0 m之間?？辈焱鈽I期間實測水位如下：初見水位埋深1.4～2 m不等；穩定水位埋深一般為1 m左右。

3 不同的支護形式

根據上述水文地質情況，結合不同的基坑規模、深度和周邊環境，可采取諸如大放坡，土釘墻，懸臂單、雙排鉆孔灌注樁和H型鋼+SMW工法+內撐等多種支護形式。以下將結合不同工程對支護形式選擇的適應性進行詳細闡述。

3.1 大放坡

當工程的地下結構小于或等于一層時，常規條件下的基坑開挖深度為5～6 m。如果基坑周邊地界條件允許，且基坑周邊沒有對基坑變形較敏感、需特殊保護的對象，比如建筑物、道路、管線等時，基坑支護形式可首選大放坡。此種支護形式既經濟、適用，又可提供全明開挖的施工條件，從而大大縮短支護施工的周期，達到最優的效果。

比如位于天津市空港物流加工區中環西路南、西三道東交匯處的中國芯科技園一期研發樓新建工程項目，該基坑項目占地面積為5 700 m2，周長為310 m，基坑深度約5 m。該工程除局部西北角約12 m處可用地界線比較近外，其他地方的基坑可用地范圍都超過了11 m，且基坑周邊除南側距基坑約19.2 m處有已建成的辦公樓之外，其余均為建設方自用空地?；铀闹軣o市政管網等設施，提供了有利的放坡條件。于是，基坑大面積采用了二級放坡的支護形式，而局部角處則采取了卸土加工字鋼豎向支護的形式。該項目的支護總造價約為56萬元，基坑每延米造價約為1 810元。

再比如空港地區科創慧谷（天津）B地塊東區項目基坑工程，該工程占地面積約34 000 m2，周長為805 m，基坑深度為7 m。該工程東側、北側可用地范圍緊張，但西側為地塊內臨時道路，南側為可借用綠化帶，提供了有利的放坡條件，于是在西側和南側采用了二級放坡的支護形式。與另外兩側采用的懸臂灌注樁支護形式相比，這種支護形式可大幅降低臨時用工程造價。該工程總造價約710萬元，基坑每延米造價為8 820元。其中，大放坡支護形式的總造價約為120萬元，基坑每延米造價僅為3 110元，不及灌注樁支護造價的1/4.

該支護形式的選擇對場地周邊環境條件要求較高，適用于支護周邊地界空曠、無現有建筑物或道路等需保護的對象。但當基坑底附近有較深厚的淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土和淤泥土時，不適宜采用這種支護形式。

3.2 土釘墻

土釘墻與大放坡支護形式的條件相似。當工程的地下結構小于或等于一層時，常規條件下的基坑開挖深度為4～7 m。如果基坑周邊地界條件允許，但并不滿足大放坡支護所需要的地界范圍、在基坑周邊2～3倍坑深范圍內無相鄰的地下結構或深埋管線時，可考慮選擇土釘墻的支護形式。該支護形式的特點為隨挖隨支護，除大放坡支護形式外，此種形式的支護施工最為便捷，同時也可提供全明挖的施工條件，從而在保證安全的前提下，做到經濟最優選擇。但在選用該方案的同時，需考慮土釘墻有無超出用地紅線的問題。如果此問題可以有效解決，那么，選用土釘墻支護形式可有效縮短工期，降低工程造價。

比如空港地區的空港國際五星級酒店項目，其基坑占地面積為70 000 m2，基坑周長為1 425 m，基坑深度為6.9 m。該工程的南側、東側為自留地，可采用大放坡的支護形式，但北側和西側則緊鄰用地紅線和不可借用綠化帶，無放坡條件，于是采用土釘墻的支護形式。該工程較常規豎向支護樁墻做法可大幅降低工程造價、縮短施工周期。該項目的支護總造價約為660萬元，基坑每延米造價約為4 630元。其中，土釘墻支護形式的總造價約446萬元，基坑每延米造價為6 265元。

該支護形式的選擇較大放坡支護形式對周邊環境條件的要求較寬泛，但由于其主要依靠土釘墻與土體形成的重力擋墻的形式受力，因此，采用此種方案的工程地下部分施工周期不宜過長，以縮短土體隨時間的蠕變效應造成的基坑位移。采用該支護形式應避開降水較為頻繁的6—9月，盡量減小過多降水對土體強度軟化的影響，從而保證基坑施工的安全、穩定。如果需要在雨季施工，則應做好相應的防水措施，以保證基坑的穩定性。但當基坑底附近有較深厚的淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土和淤泥土時，不宜采用該種支護形式。

3.3 懸臂單、雙排鉆孔灌注樁

當工程的地下結構小于或等于兩層、基坑深度在6 m以內，且基坑周邊地界條件較緊張，結構外邊線距用地紅線3 m處無大放坡和土釘墻施工條件時，可考慮采用單排鉆孔灌注樁的支護形式。該支護形式為懸臂形式，與前兩種支護形式相同，可以提供全明開挖施工作業條件，但與前兩種支護形式相比，工程造價較高、施工周期較長。由于此種支護形式無論是設計，還是施工，其技術都比較成熟，因此支護結構穩定性較強，適用于坑深較淺的超大面積基坑工程。

此外，當基坑深度大于6 m，但必須得提供一個全明開挖作業環境時，則可采取雙排鉆孔灌注樁的支護形式。該支護形式的特點是在不過多增加支護樁根數的同時，通過加大樁間距，使之排列成兩排，形成剛度較大的門式結構體，以提供更大的抗彎剛度來滿足懸臂支護的穩定性要求。

比如上文列舉的科創慧谷（天津）B地塊東區項目基坑工程，因其東側和北側基坑可用地界條件較緊張，無法進行大放坡和土釘墻施工，結合現場總包單位現有的施工設備，遂采用了單排鉆孔灌注樁的懸臂支護形式。采取該形式的支護造價為590萬元，基坑每延米造價為13 600元。

該種支護形式的特點是支護技術較為成熟、支護體穩定性較強，根據對基坑變形和穩定性要求的不同，有多種不同直徑模數的樁型可供選擇，與前兩種形式相比，不足之處在于施工周期較長、工程造價較高。

3.4 H型鋼+SMW工法+內撐

當工程的地下結構等于或大于兩層、基坑深度為10 m以上，且周邊地界條件非常緊張、支護可用地在2 m以內，除去預留的1 m左右的施工作業面，僅剩余1 m左右的場地供支護施工使用時，如果采用普通的鉆孔灌注樁加一道止水帷幕的形式，將會出現支護體超出可用地界線的問題。此時，需將擋土結構與止水帷幕合二為一，盡可能地減小支護使用地范圍，方能解決支護體不超出可用地界線的問題。而SMW工法，這種兩墻合一的形式即可滿足此種要求。三軸水泥土攪拌樁因其自身工藝的良好性，可提供較好的止水效果，再通過套接一孔的施工措施，則可形成高質量的截水帷幕墻，以滿足深基坑的截水要求，從而滿足基坑內的干作業要求和基坑的自身穩定性要求。

當基坑深度達到一定值，或基坑雖不深，但其周邊環境較復雜，有重要的建（構）筑物、無樁基礎的天然地基建筑物或重要的道路和市政管線對基坑的變形較敏感時，則需通過有效的措施來控制基坑變形，以減少基坑開挖對周邊環境的影響，同時應滿足基坑工程的安全、穩定要求。常采取的措施為在基坑內側設置水平向內撐結構，使之與豎向支護結構形成一個整體，從而可有效控制基坑頂部和中部的變形量，對周邊環境起到一定的保護作用。除了內撐形式外，當場地周邊的地下環境較好、無重要的地下結構，比如深埋管線、地鐵和其他重要設施時，則可用外拉加筋水泥土樁錨來代替內支撐的形式。此種支護形式同大放坡和土釘墻支護形式方式相同，可提供全明開挖的有利施工條件，但外拉形式對拉錨結構設置范圍的土體要求較高。如果在此范圍內均為淤泥質黏土、淤泥質土或呈流塑性的粉質黏土或黏土時，則不適合采用外拉錨的支護形式。與土釘墻支護形式相同，當拉錨結構在地下超出可用地界線范圍時，需要同相關部門協商，以保證工程的順利開展。

比如位于天津空港物流加工區中環東路與東六道交口處的天津空港物流加工區白領公寓二期支護項目的部分支護則采用了內拉錨的形式，極大地方便了土方開挖和主體施工。采取該方式的支護造價為502萬元，基坑每延米造價為12 000元。

4 總結

綜上所述，在空港地區的軟土地基條件下，需根據基坑規模和周邊環境的復雜程度，綜合考慮施工的便捷性、施工周期和工程造價，按基坑各側的不同條件合理組合支護形式，從而達到工程質量和經濟效益的最優組合，實現安全、綠色施工。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ 120—2012 建筑基坑支護技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]中華人民共和國建設部.GB 50007—2010 建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ T199—2010 型鋼水泥土攪拌墻技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4]中華人民共和國建設部.GB 50010—2010 混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[5]中華人民共和國建設部.GB 50009—2001 建筑結構荷載規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[6]中華人民共和國建設部.GB 50202—2002 建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[7]中國建筑科學研究院.JGJ94—2008 建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[8]天津市地質工程勘察院.DB29-20—2010 巖土工程技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[9]天津市地質工程勘察院.DB29-202—2010 建筑基坑工程技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

〔編輯：劉曉芳〕

該支護形式的選擇較大放坡支護形式對周邊環境條件的要求較寬泛，但由于其主要依靠土釘墻與土體形成的重力擋墻的形式受力，因此，采用此種方案的工程地下部分施工周期不宜過長，以縮短土體隨時間的蠕變效應造成的基坑位移。采用該支護形式應避開降水較為頻繁的6—9月，盡量減小過多降水對土體強度軟化的影響，從而保證基坑施工的安全、穩定。如果需要在雨季施工，則應做好相應的防水措施，以保證基坑的穩定性。但當基坑底附近有較深厚的淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土和淤泥土時，不宜采用該種支護形式。

3.3 懸臂單、雙排鉆孔灌注樁

當工程的地下結構小于或等于兩層、基坑深度在6 m以內，且基坑周邊地界條件較緊張，結構外邊線距用地紅線3 m處無大放坡和土釘墻施工條件時，可考慮采用單排鉆孔灌注樁的支護形式。該支護形式為懸臂形式，與前兩種支護形式相同，可以提供全明開挖施工作業條件，但與前兩種支護形式相比，工程造價較高、施工周期較長。由于此種支護形式無論是設計，還是施工，其技術都比較成熟，因此支護結構穩定性較強，適用于坑深較淺的超大面積基坑工程。

此外，當基坑深度大于6 m，但必須得提供一個全明開挖作業環境時，則可采取雙排鉆孔灌注樁的支護形式。該支護形式的特點是在不過多增加支護樁根數的同時，通過加大樁間距，使之排列成兩排，形成剛度較大的門式結構體，以提供更大的抗彎剛度來滿足懸臂支護的穩定性要求。

比如上文列舉的科創慧谷（天津）B地塊東區項目基坑工程，因其東側和北側基坑可用地界條件較緊張，無法進行大放坡和土釘墻施工，結合現場總包單位現有的施工設備，遂采用了單排鉆孔灌注樁的懸臂支護形式。采取該形式的支護造價為590萬元，基坑每延米造價為13 600元。

該種支護形式的特點是支護技術較為成熟、支護體穩定性較強，根據對基坑變形和穩定性要求的不同，有多種不同直徑模數的樁型可供選擇，與前兩種形式相比，不足之處在于施工周期較長、工程造價較高。

3.4 H型鋼+SMW工法+內撐

當工程的地下結構等于或大于兩層、基坑深度為10 m以上，且周邊地界條件非常緊張、支護可用地在2 m以內，除去預留的1 m左右的施工作業面，僅剩余1 m左右的場地供支護施工使用時，如果采用普通的鉆孔灌注樁加一道止水帷幕的形式，將會出現支護體超出可用地界線的問題。此時，需將擋土結構與止水帷幕合二為一，盡可能地減小支護使用地范圍，方能解決支護體不超出可用地界線的問題。而SMW工法，這種兩墻合一的形式即可滿足此種要求。三軸水泥土攪拌樁因其自身工藝的良好性，可提供較好的止水效果，再通過套接一孔的施工措施，則可形成高質量的截水帷幕墻，以滿足深基坑的截水要求，從而滿足基坑內的干作業要求和基坑的自身穩定性要求。

當基坑深度達到一定值，或基坑雖不深，但其周邊環境較復雜，有重要的建（構）筑物、無樁基礎的天然地基建筑物或重要的道路和市政管線對基坑的變形較敏感時，則需通過有效的措施來控制基坑變形，以減少基坑開挖對周邊環境的影響，同時應滿足基坑工程的安全、穩定要求。常采取的措施為在基坑內側設置水平向內撐結構，使之與豎向支護結構形成一個整體，從而可有效控制基坑頂部和中部的變形量，對周邊環境起到一定的保護作用。除了內撐形式外，當場地周邊的地下環境較好、無重要的地下結構，比如深埋管線、地鐵和其他重要設施時，則可用外拉加筋水泥土樁錨來代替內支撐的形式。此種支護形式同大放坡和土釘墻支護形式方式相同，可提供全明開挖的有利施工條件，但外拉形式對拉錨結構設置范圍的土體要求較高。如果在此范圍內均為淤泥質黏土、淤泥質土或呈流塑性的粉質黏土或黏土時，則不適合采用外拉錨的支護形式。與土釘墻支護形式相同，當拉錨結構在地下超出可用地界線范圍時，需要同相關部門協商，以保證工程的順利開展。

比如位于天津空港物流加工區中環東路與東六道交口處的天津空港物流加工區白領公寓二期支護項目的部分支護則采用了內拉錨的形式，極大地方便了土方開挖和主體施工。采取該方式的支護造價為502萬元，基坑每延米造價為12 000元。

4 總結

綜上所述，在空港地區的軟土地基條件下，需根據基坑規模和周邊環境的復雜程度，綜合考慮施工的便捷性、施工周期和工程造價，按基坑各側的不同條件合理組合支護形式，從而達到工程質量和經濟效益的最優組合，實現安全、綠色施工。

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[5]中華人民共和國建設部.GB 50009—2001 建筑結構荷載規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.

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[7]中國建筑科學研究院.JGJ94—2008 建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[8]天津市地質工程勘察院.DB29-20—2010 巖土工程技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[9]天津市地質工程勘察院.DB29-202—2010 建筑基坑工程技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

〔編輯：劉曉芳〕

該支護形式的選擇較大放坡支護形式對周邊環境條件的要求較寬泛，但由于其主要依靠土釘墻與土體形成的重力擋墻的形式受力，因此，采用此種方案的工程地下部分施工周期不宜過長，以縮短土體隨時間的蠕變效應造成的基坑位移。采用該支護形式應避開降水較為頻繁的6—9月，盡量減小過多降水對土體強度軟化的影響，從而保證基坑施工的安全、穩定。如果需要在雨季施工，則應做好相應的防水措施，以保證基坑的穩定性。但當基坑底附近有較深厚的淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土和淤泥土時，不宜采用該種支護形式。

3.3 懸臂單、雙排鉆孔灌注樁

當工程的地下結構小于或等于兩層、基坑深度在6 m以內，且基坑周邊地界條件較緊張，結構外邊線距用地紅線3 m處無大放坡和土釘墻施工條件時，可考慮采用單排鉆孔灌注樁的支護形式。該支護形式為懸臂形式，與前兩種支護形式相同，可以提供全明開挖施工作業條件，但與前兩種支護形式相比，工程造價較高、施工周期較長。由于此種支護形式無論是設計，還是施工，其技術都比較成熟，因此支護結構穩定性較強，適用于坑深較淺的超大面積基坑工程。

此外，當基坑深度大于6 m，但必須得提供一個全明開挖作業環境時，則可采取雙排鉆孔灌注樁的支護形式。該支護形式的特點是在不過多增加支護樁根數的同時，通過加大樁間距，使之排列成兩排，形成剛度較大的門式結構體，以提供更大的抗彎剛度來滿足懸臂支護的穩定性要求。

比如上文列舉的科創慧谷（天津）B地塊東區項目基坑工程，因其東側和北側基坑可用地界條件較緊張，無法進行大放坡和土釘墻施工，結合現場總包單位現有的施工設備，遂采用了單排鉆孔灌注樁的懸臂支護形式。采取該形式的支護造價為590萬元，基坑每延米造價為13 600元。

該種支護形式的特點是支護技術較為成熟、支護體穩定性較強，根據對基坑變形和穩定性要求的不同，有多種不同直徑模數的樁型可供選擇，與前兩種形式相比，不足之處在于施工周期較長、工程造價較高。

3.4 H型鋼+SMW工法+內撐

當工程的地下結構等于或大于兩層、基坑深度為10 m以上，且周邊地界條件非常緊張、支護可用地在2 m以內，除去預留的1 m左右的施工作業面，僅剩余1 m左右的場地供支護施工使用時，如果采用普通的鉆孔灌注樁加一道止水帷幕的形式，將會出現支護體超出可用地界線的問題。此時，需將擋土結構與止水帷幕合二為一，盡可能地減小支護使用地范圍，方能解決支護體不超出可用地界線的問題。而SMW工法，這種兩墻合一的形式即可滿足此種要求。三軸水泥土攪拌樁因其自身工藝的良好性，可提供較好的止水效果，再通過套接一孔的施工措施，則可形成高質量的截水帷幕墻，以滿足深基坑的截水要求，從而滿足基坑內的干作業要求和基坑的自身穩定性要求。

當基坑深度達到一定值，或基坑雖不深，但其周邊環境較復雜，有重要的建（構）筑物、無樁基礎的天然地基建筑物或重要的道路和市政管線對基坑的變形較敏感時，則需通過有效的措施來控制基坑變形，以減少基坑開挖對周邊環境的影響，同時應滿足基坑工程的安全、穩定要求。常采取的措施為在基坑內側設置水平向內撐結構，使之與豎向支護結構形成一個整體，從而可有效控制基坑頂部和中部的變形量，對周邊環境起到一定的保護作用。除了內撐形式外，當場地周邊的地下環境較好、無重要的地下結構，比如深埋管線、地鐵和其他重要設施時，則可用外拉加筋水泥土樁錨來代替內支撐的形式。此種支護形式同大放坡和土釘墻支護形式方式相同，可提供全明開挖的有利施工條件，但外拉形式對拉錨結構設置范圍的土體要求較高。如果在此范圍內均為淤泥質黏土、淤泥質土或呈流塑性的粉質黏土或黏土時，則不適合采用外拉錨的支護形式。與土釘墻支護形式相同，當拉錨結構在地下超出可用地界線范圍時，需要同相關部門協商，以保證工程的順利開展。

比如位于天津空港物流加工區中環東路與東六道交口處的天津空港物流加工區白領公寓二期支護項目的部分支護則采用了內拉錨的形式，極大地方便了土方開挖和主體施工。采取該方式的支護造價為502萬元，基坑每延米造價為12 000元。

4 總結

綜上所述，在空港地區的軟土地基條件下，需根據基坑規模和周邊環境的復雜程度，綜合考慮施工的便捷性、施工周期和工程造價，按基坑各側的不同條件合理組合支護形式，從而達到工程質量和經濟效益的最優組合，實現安全、綠色施工。

參考文獻

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[4]中華人民共和國建設部.GB 50010—2010 混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

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[7]中國建筑科學研究院.JGJ94—2008 建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[8]天津市地質工程勘察院.DB29-20—2010 巖土工程技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[9]天津市地質工程勘察院.DB29-202—2010 建筑基坑工程技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

〔編輯：劉曉芳〕