王嘉偉

陜西核地源實(shí)業(yè)有限公司 陜西 西安 710054

濕陷性黃土因?yàn)槠涮厥庑裕谇穳好苄?、濕陷性以及結(jié)構(gòu)性上都有別于其他的土質(zhì)，是一種非飽和性質(zhì)的欠壓密土。其結(jié)構(gòu)上的特殊性使得濕陷性黃土在水和力的相互作用之下，將受到破壞導(dǎo)致強(qiáng)度的喪失；而欠壓密性和高孔隙度則會(huì)為浸水時(shí)所產(chǎn)生的的附加下沉提供了必要的體積變化條件。濕陷性黃土地區(qū)的深基坑極易遭受到外界環(huán)境的影響，因?yàn)槠渥陨砭哂兄欢ǖ目辜魪?qiáng)度和濕度，所以在尚未浸水的情況中，一般是不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的。但是在深基坑的黃土出現(xiàn)含水量過(guò)多的情況下時(shí)，就會(huì)使?jié)裣菪渣S土的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，強(qiáng)度變低，極易發(fā)生增濕剪切破壞的情況，從而導(dǎo)致濕陷性黃土基坑工程發(fā)生一連串的事故。所以，增強(qiáng)對(duì)濕陷性黃土地區(qū)基坑支護(hù)的處理對(duì)于防患事故的發(fā)生是有著至關(guān)重要的意義的。

一、濕陷性黃土地區(qū)基坑支護(hù)的工程特性

黃土是指在地質(zhì)時(shí)代中的第四紀(jì)期間，以風(fēng)力搬運(yùn)的黃色粉土沉積物，分為老黃土和新黃土。老黃土通常情況下是沒(méi)有濕陷性質(zhì)的，承載力也比較強(qiáng)；新黃土則是廣泛的被覆蓋在老黃土之下，與工程建筑有著密切的關(guān)系，一般都是具有濕陷性的特點(diǎn)。而濕陷性黃土?xí)谏细餐翆拥淖灾貞?yīng)力作用之下，或是在自重應(yīng)力以及附加應(yīng)力的聯(lián)合作用之下，在下沉穩(wěn)定之后，因?yàn)榻恋慕Y(jié)構(gòu)被快速破壞而導(dǎo)致明顯的附加變形，強(qiáng)度快速降低。這一特性在工程方面的體現(xiàn)則是：在框架結(jié)構(gòu)之中，相對(duì)上部結(jié)構(gòu)剛度較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)物發(fā)生不均勻下沉的情況，會(huì)跟隨不均勻下沉的開(kāi)始，極大可能的造成上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損毀，甚至是坍塌；而在磚混結(jié)構(gòu)之中，則主要會(huì)發(fā)生墻體的開(kāi)裂并隨之產(chǎn)生不均勻沉降從而導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生[1]。因此，在濕陷性黃土的地基結(jié)構(gòu)上進(jìn)行工程作業(yè)時(shí)，施工人員應(yīng)該首先明確建筑工程的特性，再根據(jù)建筑物的重要程度，地基被水浸濕的幾率的高低以及在使用的期間對(duì)不均勻沉降的限制程度來(lái)實(shí)施相適應(yīng)的地基處理辦法，防止因?yàn)榈鼗鶟裣荻l(fā)附加沉降的發(fā)生，對(duì)工程產(chǎn)生不利的影響。

二、濕陷性黃土地區(qū)基坑支護(hù)的安全等級(jí)劃分

基坑側(cè)壁在安全等級(jí)方面具體執(zhí)行的是JGJ1167-2009濕陷性黃土地區(qū)建筑基坑工程安全技術(shù)規(guī)程。而相對(duì)于有著特殊需求的基坑工程來(lái)講，可以跟隨具體的情況適當(dāng)?shù)奶岣咧匾灾笜?biāo)。并同時(shí)根據(jù)基坑的實(shí)際施工情況，如工程地質(zhì)的條件、水文地質(zhì)的條件以及實(shí)際的開(kāi)挖深度等方面合理的對(duì)基坑側(cè)壁安全等級(jí)進(jìn)行劃分，然后選擇相適應(yīng)的支護(hù)類(lèi)型。

三、濕陷性黃土地區(qū)基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)依據(jù)

在對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行初步方案設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員不僅要把設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性和工程造價(jià)加入考慮范圍內(nèi)，還應(yīng)該考慮到工程的實(shí)施會(huì)對(duì)周邊環(huán)境所會(huì)產(chǎn)生的影響。不僅要對(duì)周?chē)ㄖ锏陌踩头€(wěn)定有所保障，還要盡可能的削弱工程實(shí)施會(huì)對(duì)它們產(chǎn)生的不利影響。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們可以通過(guò)實(shí)地勘察對(duì)上述工程項(xiàng)目的周邊環(huán)境進(jìn)行全面的調(diào)查和分析，并選擇不同基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)方案加以運(yùn)用。比如，在支護(hù)樁上加設(shè)混凝土的內(nèi)支撐、復(fù)合土釘墻支護(hù)方案和樁錨支護(hù)體系等，在將這些設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際的情況，我們便能找出最適用的方案。

（一）工程地質(zhì)以及水文地質(zhì)的條件。地下障礙物的調(diào)查：目前大部分工程在進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于建筑物的外圍變形范圍中，被支護(hù)土體的地層巖石性質(zhì)的情況很少提及到。大部分?jǐn)M建筑物的深基坑會(huì)被周?chē)械慕ㄖ锼鼑?，更甚還會(huì)被支護(hù)土體系原本基坑的回填土所包圍，使得這一部分的土體力學(xué)性質(zhì)相當(dāng)?shù)牟?，甚至?xí)苯訉?duì)基坑的安全產(chǎn)生威脅。所以，在進(jìn)行勘察時(shí)，應(yīng)該把管道、廢棄的人防工程以及原有建筑物的基礎(chǔ)情況等加入考察的范圍之內(nèi)。

巖土工程勘探報(bào)告的剖面選取：相對(duì)建筑物對(duì)基坑來(lái)講，不盡相同的邊線應(yīng)該選擇不一樣的地質(zhì)剖面圖來(lái)明確相應(yīng)的土層分布、厚度、深埋以及物理力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。

物理力學(xué)參照標(biāo)準(zhǔn)的選擇：在對(duì)物理力學(xué)參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選取時(shí)，應(yīng)該充分關(guān)注到實(shí)驗(yàn)的方法會(huì)對(duì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)計(jì)算所產(chǎn)生的的影響，并注意到地下水和工程施工擾動(dòng)的情況會(huì)對(duì)參數(shù)造成的影響[2]。

（二）周?chē)h(huán)境的勘察。在對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)周?chē)h(huán)境的勘察是必不可少的工作之一。第一，要明確周?chē)ㄖ那闆r，查看周邊建筑物和基坑之間的存在的聯(lián)系，樓層高度、樓層數(shù)、埋深情況、基礎(chǔ)形式、荷載情況以及使用情況等；第二，明確周?chē)煌ǖ那闆r，應(yīng)該充分的考慮到周?chē)R近道路的交通狀況；第三，要考察周邊公共設(shè)施的分布情況以及地底構(gòu)建物的線管分布情況；第四，基坑工程的場(chǎng)地狀況以及周?chē)貙拥膸r石硬質(zhì)，尤其要關(guān)注周?chē)狞S土層是否曾遭受過(guò)浸水而發(fā)生濕陷的情況。

（三）主要建筑物的情況。在進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)一定要充分考慮到施工的主要建筑物的情況。第一，施工建筑物的總體平面圖紙上應(yīng)該明確的用地紅線標(biāo)注出，地紅線以及基坑和周?chē)h(huán)境之間的方位關(guān)系；第二，準(zhǔn)備好基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與樁基設(shè)計(jì)的材料；第三，要明確基坑的幾何形狀、深度以及尺寸等數(shù)據(jù)，并把主體施工時(shí)所必要的腳手架或是在模板搭建上所使用的基坑列入考慮的范圍之內(nèi)，在極特殊的情況之下，還要充分考慮主體建筑物在進(jìn)行地基處理時(shí)樁基施工設(shè)備需要的工作層面[3]。

四、黃土地區(qū)基坑支護(hù)的支護(hù)類(lèi)型

在黃土地區(qū)基坑工程支護(hù)的實(shí)際情況中，應(yīng)該充分的考慮到周邊土層工程的地質(zhì)情況、基坑挖掘的深度以及周邊的環(huán)境等情況，從而選擇最適合的支護(hù)類(lèi)型。而目前，在基坑開(kāi)挖的情況中，支護(hù)的種類(lèi)也越來(lái)越多：

（一）黃土基坑的深度小于10.0米。在這種情況之下，選取懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)以及土釘墻支護(hù)是比較合適的。當(dāng)基坑的開(kāi)挖深度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，可用磚砌筑成擋土墻，墻底應(yīng)盡可能的放寬，最好是欠到坑內(nèi)的一米處，確保墻背和壁坑之間形成一個(gè)緊密的銜接，分層進(jìn)行填土夯實(shí)[4]，避免因?yàn)槿斯ぬ钔炼斐赏翆拥膭兟湟约氨砻娴奶?，同時(shí)也能起到一定的護(hù)面作用。

（二）基坑的深度介于10.0-15.0米之間。當(dāng)基坑的深度介于10.0-15.0米之間時(shí)，可以采用樁加單層錨桿支護(hù)以及土釘墻加錨桿支護(hù)的方式。在安全等級(jí)要求過(guò)高的情況之下，還可以采用樁架單層錨桿支護(hù)的方式。

（三）黃土基坑的深度大于15.0米。在黃土基坑的深度大于15.0米時(shí)，因?yàn)辄S土?xí)嬖谥鲃?dòng)土壓力以及滑移面均較大的情況，導(dǎo)致在這種情況之下，不適合再使用土釘墻加單層錨桿支護(hù)的方式。這時(shí)，就可以把樁加多層錨桿結(jié)構(gòu)以及框架錨桿結(jié)構(gòu)的支護(hù)方式列入考慮范圍內(nèi)。

（四）土釘墻加單層錨桿支護(hù)。在施工的安全等級(jí)要求為二、三級(jí)時(shí)，可以使用土釘墻加單層錨桿支護(hù)。這種結(jié)構(gòu)的作用原理與樁加單層錨桿的原理基本相同，都是通過(guò)在土體上建立一個(gè)或是多個(gè)支點(diǎn)的方式，來(lái)填補(bǔ)土釘墻在基坑深度、滑移面較大以及土釘數(shù)量多且過(guò)長(zhǎng)的劣勢(shì)。

（五）樁加單層錨桿支護(hù)。樁加單層錨桿支護(hù)適用于一級(jí)安全等級(jí)的要求。當(dāng)懸臂式灌注樁不能夠維持基坑穩(wěn)定性或是樁頂位移以及樁身彎矩較大的時(shí)候，就有必要采用錨拉式鋼筋混凝土排樁支護(hù)。樁加單層錨桿支護(hù)打造結(jié)構(gòu)是為了彌補(bǔ)懸臂式在強(qiáng)度和變形上的要求的，通過(guò)預(yù)應(yīng)力斜拉錨桿的使用建立一個(gè)合適的樁支點(diǎn)，對(duì)排樁受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而縮小樁身的彎矩，降低樁的截面以及配筋量[5]。

（六）土釘墻支護(hù)。土釘墻支護(hù)是一種通過(guò)被加固土體、土體內(nèi)部置入一定長(zhǎng)度和密度的土釘和附著在坡面的混凝土面板的組成，形成一個(gè)同重力式墻相似的擋土墻，在土釘和土共同作用之下，形成提高原狀土的剛度與強(qiáng)度的復(fù)合體。在土釘墻支護(hù)中，土釘?shù)闹饕δ芫褪侵鲃?dòng)加固的機(jī)制，它能夠通過(guò)對(duì)整體剛度以及強(qiáng)度的提高，從而提升邊坡的穩(wěn)定性能。這種方法的施工工具比較簡(jiǎn)便靈巧，且施工的速度快、性?xún)r(jià)比高，工程的造價(jià)僅為排式灌注樁的1/3-2/3左右。但相對(duì)于安全等級(jí)要求來(lái)講，這種方法只能滿(mǎn)足二、三級(jí)的安全需求。在使用這種支護(hù)方法的時(shí)候還需注意一點(diǎn)，土釘墻支護(hù)的土體變形較大，在基坑與周邊建筑物的距離較近時(shí)，應(yīng)該謹(jǐn)慎使用。

（七）懸臂式鋼筋混凝土檔土排樁。懸臂式支擋的結(jié)構(gòu)，是在安全等級(jí)為一級(jí)的情況下時(shí)優(yōu)先選擇的方案。因?yàn)檫@種方式對(duì)于施工設(shè)備的要求相對(duì)簡(jiǎn)單，且占地面積較小，并且在施工時(shí)可以同時(shí)使用多臺(tái)設(shè)備，施工效率高，樁體強(qiáng)度高且剛度大。但因?yàn)槠錁渡淼膹澗?、樁頂位移大且配筋量高，所以?dāng)基坑和周?chē)ㄖ木嚯x比較近時(shí)，應(yīng)該謹(jǐn)慎使用。

五、結(jié)語(yǔ)

黃土的抗剪強(qiáng)度受到含水量的影響，飽和黃土的抗剪強(qiáng)度則會(huì)在自然狀態(tài)下有著大幅度的降低。由于黃土浸水情況的產(chǎn)生會(huì)使抗剪強(qiáng)度變低，從而導(dǎo)致基坑的穩(wěn)定性受到影響。因此，在對(duì)基坑進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該特別防范基坑邊土遭到浸水情況的發(fā)生。而在冬季時(shí)期經(jīng)常發(fā)生的黃土凍結(jié)化情況，對(duì)抗剪強(qiáng)度也有著一定程度的影響。由于黃土凍結(jié)后會(huì)使抗剪強(qiáng)度降低從而會(huì)影響到基坑的穩(wěn)定情況[6]。因此，在冬季時(shí)期進(jìn)行工程作業(yè)時(shí)應(yīng)該十分關(guān)注基坑邊坡的凍結(jié)融化情況對(duì)基坑穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響。

在未遭遇浸水情況的狀態(tài)之下，濕陷性黃土的土質(zhì)較好，性能方面也比較穩(wěn)定，通常來(lái)講10米以?xún)?nèi)的基坑通過(guò)做土釘墻就能很好的解決問(wèn)題。而相對(duì)于深度達(dá)到15米以上且降水量超過(guò)10米的基坑，則應(yīng)該采用錨拉排樁的方式，并做好相關(guān)的止水帷幕結(jié)合井點(diǎn)降水以及回灌等措施，就可以把基坑變形以及坑外水位變化的情況有效地加以控制，從而杜絕濕陷性災(zāi)害的產(chǎn)生，滿(mǎn)足工程開(kāi)展的需求。