摘 要：空港地区是近年来天津市发展的重要经济区，随着经济的快速发展，兴建大量配有地下结构的生产基地、厂房及相关基础配套设施用房等建筑势在必行，随之而来的是大量的基坑工程。基坑工程属于投资大、安全风险高的临时性工程，因此对支护形式的选择尤为重要。
关键词：空港地区；软土地基；支护形式；经济区
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0060-02
1 空港地区经济及地理环境
空港地区是由天津保税区、空港经济区组成的地区，是天津滨海新区的重要经济功能区，总面积达73 km2，背靠京津冀，服务“三北”地区广阔腹地。其中，空港经济区是近年来天津市发展的重要经济区。
2 空港地区工程水文地质条件
2.1 工程地质条件
该区域除杂填土外，素填土、黏土、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土和粉质黏土的透水性均为不透水或微透水，透水性能较差。因临近海滨，该区域的土质较差。经过对相关地区基坑工程资料多年的积累和统计，得出此区域与基坑工程相关的典型土层分布如下。
2.1.1 杂填土
此层土为人工填土，由于受人为影响较大，因此该层土厚度起伏较大，土层厚度为1～2 m，工程力学性质很差。
2.1.2 素填土
该层土同样为人工填土，层厚起伏较大，土层厚度为2 m左右，工程力学性质较差。
2.1.3 黏土
黄褐色，可塑，具锈染。土质不均，土层厚度为2 m左右，属中高压缩性土，工程力学性质一般。
2.1.4 淤泥质黏土、淤泥质粉质黏黏土
灰色，流塑，属高压缩性土。土层厚度为6 m以上，工程力学性质很差。此层土对基坑支护影响较大。
2.1.5 粉质黏土
粉质黏土可分为以下几种：①灰色，软流塑，属中压缩性土。土层厚度为2～9 m不等，工程力学指标较差。②灰黄色，流塑，属高压缩性土。场地分布不均，土层厚度为3～7 m不等，工程力学性质较差。③灰色，软塑，土层厚度为3 m左右，工程力学性质较差。④灰黑-灰白，可塑，属中压缩性土。土层厚度为1.5 m左右，工程力学性质较差。⑤灰黄色，可塑，属中压缩性土。土层厚度为1.5 m左右，透水性不良，工程力学性质较好。
2.2 工程水文条件
该区域内浅层地下水为第四系松散堆积物中孔隙潜水，主要补给源为大气降水，排泄方式以蒸发为主。据区域地质资料记载，地下水位年变化幅度一般在0.5～1.0 m之间。勘察外业期间实测水位如下：初见水位埋深1.4～2 m不等；稳定水位埋深一般为1 m左右。
3 不同的支护形式
根据上述水文地质情况，结合不同的基坑规模、深度和周边环境，可采取诸如大放坡，土钉墙，悬臂单、双排钻孔灌注桩和H型钢+SMW工法+内撑等多种支护形式。以下将结合不同工程对支护形式选择的适应性进行详细阐述。
3.1 大放坡
当工程的地下结构小于或等于一层时，常规条件下的基坑开挖深度为5～6 m。如果基坑周边地界条件允许，且基坑周边没有对基坑变形较敏感、需特殊保护的对象，比如建筑物、道路、管线等时，基坑支护形式可首选大放坡。此种支护形式既经济、适用，又可提供全明开挖的施工条件，从而大大缩短支护施工的周期，达到最优的效果。
比如位于天津市空港物流加工区中环西路南、西三道东交汇处的中国芯科技园一期研发楼新建工程项目，该基坑项目占地面积为5 700 m2，周长为310 m，基坑深度约5 m。该工程除局部西北角约12 m处可用地界线比较近外，其他地方的基坑可用地范围都超过了11 m，且基坑周边除南侧距基坑约19.2 m处有已建成的办公楼之外，其余均为建设方自用空地。基坑四周无市政管网等设施，提供了有利的放坡条件。于是，基坑大面积采用了二级放坡的支护形式，而局部角处则采取了卸土加工字钢竖向支护的形式。该项目的支护总造价约为56万元，基坑每延米造价约为1 810元。
再比如空港地区科创慧谷（天津）B地块东区项目基坑工程，该工程占地面积约34 000 m2，周长为805 m，基坑深度为7 m。该工程东侧、北侧可用地范围紧张，但西侧为地块内临时道路，南侧为可借用绿化带，提供了有利的放坡条件，于是在西侧和南侧采用了二级放坡的支护形式。与另外两侧采用的悬臂灌注桩支护形式相比，这种支护形式可大幅降低临时用工程造价。该工程总造价约710万元，基坑每延米造价为8 820元。其中，大放坡支护形式的总造价约为120万元，基坑每延米造价仅为3 110元，不及灌注桩支护造价的1/4.
该支护形式的选择对场地周边环境条件要求较高，适用于支护周边地界空旷、无现有建筑物或道路等需保护的对象。但当基坑底附近有较深厚的淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土和淤泥土时，不适宜采用这种支护形式。
3.2 土钉墙
土钉墙与大放坡支护形式的条件相似。当工程的地下结构小于或等于一层时，常规条件下的基坑开挖深度为4～7 m。如果基坑周边地界条件允许，但并不满足大放坡支护所需要的地界范围、在基坑周边2～3倍坑深范围内无相邻的地下结构或深埋管线时，可考虑选择土钉墙的支护形式。该支护形式的特点为随挖随支护，除大放坡支护形式外，此种形式的支护施工最为便捷，同时也可提供全明挖的施工条件，从而在保证安全的前提下，做到经济最优选择。但在选用该方案的同时，需考虑土钉墙有无超出用地红线的问题。如果此问题可以有效解决，那么，选用土钉墙支护形式可有效缩短工期，降低工程造价。
比如空港地区的空港国际五星级酒店项目，其基坑占地面积为70 000 m2，基坑周长为1 425 m，基坑深度为6.9 m。该工程的南侧、东侧为自留地，可采用大放坡的支护形式，但北侧和西侧则紧邻用地红线和不可借用绿化带，无放坡条件，于是采用土钉墙的支护形式。该工程较常规竖向支护桩墙做法可大幅降低工程造价、缩短施工周期。该项目的支护总造价约为660万元，基坑每延米造价约为4 630元。其中，土钉墙支护形式的总造价约446万元，基坑每延米造价为6 265元。
该支护形式的选择较大放坡支护形式对周边环境条件的要求较宽泛，但由于其主要依靠土钉墙与土体形成的重力挡墙的形式受力，因此，采用此种方案的工程地下部分施工周期不宜过长，以缩短土体随时间的蠕变效应造成的基坑位移。采用该支护形式应避开降水较为频繁的6—9月，尽量减小过多降水对土体强度软化的影响，从而保证基坑施工的安全、稳定。如果需要在雨季施工，则应做好相应的防水措施，以保证基坑的稳定性。但当基坑底附近有较深厚的淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土和淤泥土时，不宜采用该种支护形式。
3.3 悬臂单、双排钻孔灌注桩
当工程的地下结构小于或等于两层、基坑深度在6 m以内，且基坑周边地界条件较紧张，结构外边线距用地红线3 m处无大放坡和土钉墙施工条件时，可考虑采用单排钻孔灌注桩的支护形式。该支护形式为悬臂形式，与前两种支护形式相同，可以提供全明开挖施工作业条件，但与前两种支护形式相比，工程造价较高、施工周期较长。由于此种支护形式无论是设计，还是施工，其技术都比较成熟，因此支护结构稳定性较强，适用于坑深较浅的超大面积基坑工程。
此外，当基坑深度大于6 m，但必须得提供一个全明开挖作业环境时，则可采取双排钻孔灌注桩的支护形式。该支护形式的特点是在不过多增加支护桩根数的同时，通过加大桩间距，使之排列成两排，形成刚度较大的门式结构体，以提供更大的抗弯刚度来满足悬臂支护的稳定性要求。
比如上文列举的科创慧谷（天津）B地块东区项目基坑工程，因其东侧和北侧基坑可用地界条件较紧张，无法进行大放坡和土钉墙施工，结合现场总包单位现有的施工设备，遂采用了单排钻孔灌注桩的悬臂支护形式。采取该形式的支护造价为590万元，基坑每延米造价为13 600元。
该种支护形式的特点是支护技术较为成熟、支护体稳定性较强，根据对基坑变形和稳定性要求的不同，有多种不同直径模数的桩型可供选择，与前两种形式相比，不足之处在于施工周期较长、工程造价较高。
3.4 H型钢+SMW工法+内撑
当工程的地下结构等于或大于两层、基坑深度为10 m以上，且周边地界条件非常紧张、支护可用地在2 m以内，除去预留的1 m左右的施工作业面，仅剩余1 m左右的场地供支护施工使用时，如果采用普通的钻孔灌注桩加一道止水帷幕的形式，将会出现支护体超出可用地界线的问题。此时，需将挡土结构与止水帷幕合二为一，尽可能地减小支护使用地范围，方能解决支护体不超出可用地界线的问题。而SMW工法，这种两墙合一的形式即可满足此种要求。三轴水泥土搅拌桩因其自身工艺的良好性，可提供较好的止水效果，再通过套接一孔的施工措施，则可形成高质量的截水帷幕墙，以满足深基坑的截水要求，从而满足基坑内的干作业要求和基坑的自身稳定性要求。
当基坑深度达到一定值，或基坑虽不深，但其周边环境较复杂，有重要的建（构）筑物、无桩基础的天然地基建筑物或重要的道路和市政管线对基坑的变形较敏感时，则需通过有效的措施来控制基坑变形，以减少基坑开挖对周边环境的影响，同时应满足基坑工程的安全、稳定要求。常采取的措施为在基坑内侧设置水平向内撑结构，使之与竖向支护结构形成一个整体，从而可有效控制基坑顶部和中部的变形量，对周边环境起到一定的保护作用。除了内撑形式外，当场地周边的地下环境较好、无重要的地下结构，比如深埋管线、地铁和其他重要设施时，则可用外拉加筋水泥土桩锚来代替内支撑的形式。此种支护形式同大放坡和土钉墙支护形式方式相同，可提供全明开挖的有利施工条件，但外拉形式对拉锚结构设置范围的土体要求较高。如果在此范围内均为淤泥质黏土、淤泥质土或呈流塑性的粉质黏土或黏土时，则不适合采用外拉锚的支护形式。与土钉墙支护形式相同，当拉锚结构在地下超出可用地界线范围时，需要同相关部门协商，以保证工程的顺利开展。
比如位于天津空港物流加工区中环东路与东六道交口处的天津空港物流加工区白领公寓二期支护项目的部分支护则采用了内拉锚的形式，极大地方便了土方开挖和主体施工。采取该方式的支护造价为502万元，基坑每延米造价为12 000元。
4 总结
综上所述，在空港地区的软土地基条件下，需根据基坑规模和周边环境的复杂程度，综合考虑施工的便捷性、施工周期和工程造价，按基坑各侧的不同条件合理组合支护形式，从而达到工程质量和经济效益的最优组合，实现安全、绿色施工。
参考文献
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〔编辑：刘晓芳〕
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