□文/黃艷萍 李亞飛

天津?yàn)I海新區(qū)響螺灣商務(wù)區(qū)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)分析研究

□文/黃艷萍 李亞飛

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)便是土壓力的計(jì)算，其中土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選取至關(guān)重要，直接關(guān)系到基坑工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。文章重點(diǎn)對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)響螺灣商務(wù)區(qū)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中最常采用的直剪快剪和固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析研究，初步查明該工作區(qū)不同土層直剪試驗(yàn)指標(biāo)區(qū)域分布規(guī)律和特點(diǎn)，更好地指導(dǎo)工作區(qū)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作，為其提供科學(xué)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)參考依據(jù)，有效保證基坑工程的經(jīng)濟(jì)安全。

響螺灣商務(wù)區(qū)；基坑；支護(hù)；抗剪強(qiáng)度；直剪快剪；固結(jié)快剪；參數(shù)

隨著天津?yàn)I海新區(qū)的開(kāi)發(fā)開(kāi)放，土地資源的充分利用愈加重要，城市建設(shè)呈現(xiàn)出“高”、“深”方向發(fā)展趨勢(shì)，高層建筑和地下工程大量出現(xiàn)，因此基坑開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定性分析和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作的重要性越來(lái)越明顯。特別是響螺灣商務(wù)區(qū)大量大型超高層項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)建設(shè)，其地下室大多為3～4層，基坑深度近20 m。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)便是土壓力的計(jì)算，其中土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選取至關(guān)重要，直接關(guān)系到基坑工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此開(kāi)展了響螺灣商務(wù)區(qū)40 m以淺地基土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)的分析研究。

本文重點(diǎn)對(duì)工作區(qū)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中最常采用的直剪快剪和固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析研究。

1　工程地質(zhì)條件

1.1地基土層序劃分

40 m以淺地基土主要由第四系全新統(tǒng)（Q4）和上更新統(tǒng)（Q3）組成，屬海陸交互沉積，巖性包括粘性土、淤泥質(zhì)土和砂性土。該段地層結(jié)構(gòu)松散，固結(jié)程度較低，巖性變化較大。依據(jù)DB/T 29-191—2009《天津市地基土層序劃分技術(shù)規(guī)程》，綜合考慮地層沉積環(huán)境特征及其物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)地基土進(jìn)行了統(tǒng)一的土性排序和編碼，見(jiàn)表1。

表1　地層代號(hào)對(duì)照

1.2地質(zhì)特征

工程地質(zhì)第四紀(jì)地貌以沖積為主，40.0 m以淺地層巖性主要為人工填土、粘性土、淤泥質(zhì)土和粉（砂）土。

3　抗剪強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析

3.1抗剪強(qiáng)度指標(biāo)匯總統(tǒng)計(jì)

在匯總分析大量巖土工程資料基礎(chǔ)上，對(duì)地基土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（粘聚力、內(nèi)摩擦角）進(jìn)行了歸納統(tǒng)計(jì)，為避免由于試驗(yàn)或人為因素造成試驗(yàn)指標(biāo)誤差過(guò)大，綜合考慮數(shù)據(jù)的離散程度和已有的工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)子樣進(jìn)行了相應(yīng)的取舍，分別提供了指標(biāo)統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)、最大值、最小值、平均值、變異系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)值，見(jiàn)表2；繪制工作區(qū)土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)平均值隨深度變化圖及工作區(qū)典型鉆孔土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨深度變化曲線(xiàn)，見(jiàn)圖1和圖2。

表2　4O.O m以淺土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

續(xù)表2

圖1　工作區(qū)土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)平均值隨深度變化

圖2　工作區(qū)典型鉆孔土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨深度變化曲線(xiàn)

3.2工作區(qū)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)分析

經(jīng)過(guò)對(duì)40 m以淺研究深度范圍內(nèi)主要地基土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（快剪指標(biāo)φq、Cq和固結(jié)快剪指標(biāo)φc、Cc）進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析。由圖1可以看出，40.0 m以淺粉質(zhì)粘土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)內(nèi)摩擦角值隨深度略有增大，但變化幅度不大，φq平均值在10.7°～15.4°，φc平均值在14.3°～17.7°；飽和粉（砂）土內(nèi)摩擦角值變化不大，φ平均值基本在26.0°～30.0°左右；素填土和第一海相層淤泥質(zhì)土內(nèi)摩擦角φ平均值一般＜10.0°。

海相沉積地層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)粘聚力值變化不大，Cq平均值一般在15.0～20.0 kPa左右，Cc平均值一般在16.0～21.0 kPa左右；陸相層巖性以粉質(zhì)粘土為主，粘聚力值隨深度略有增大，Cq平均值在20.0～25.0 kPa左右，CC平均值一般在27.0～30.0 kPa左右。

綜上所述，同時(shí)結(jié)合本區(qū)工程建設(shè)特點(diǎn)，確定該區(qū)對(duì)基坑穩(wěn)定性易產(chǎn)生不利影響的軟弱土層主要是第一海相層淤泥質(zhì)土。該土層呈軟塑或流塑狀態(tài)，壓縮性高，頂板埋深在9.0 m左右，厚度較大，在5.0 m左右，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)φq和φc值一般＜10.0°，Cq和CC值在15.0～20.0 kPa左右。

4　不同巖性土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)特征及選取方法

4.1素填土

受填墊土料和堆填方式等因素的影響，該層土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)差異較大，本文提供的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)未考慮填墊年限和堆填方式等因素，在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行折減使用。對(duì)經(jīng)過(guò)特殊處理的人工填土，應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)土工試驗(yàn)。

4.2淤泥質(zhì)土

淤泥質(zhì)土廣泛發(fā)育且厚度較大，是典型的軟弱土層，工程性質(zhì)較差，靈敏性高、抗剪強(qiáng)度低，承載力低，在飽水狀態(tài)下還具有觸變和流變性等特點(diǎn)，是造成基坑變形的重要層位，建議在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中該土層采用直剪快剪抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。

4.3粉質(zhì)粘土

40 m以淺粉質(zhì)粘土成因類(lèi)型復(fù)雜，包括河床～河漫灘相、淺海相和沼澤相沉積，成因類(lèi)型不同，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)有所差異。粉質(zhì)粘土顆粒一般較細(xì)，孔隙小而多，透水性弱，具有膨脹、收縮等特點(diǎn)。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中一般不易受擾動(dòng)，建議在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算中采用直剪快剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。

4.4粉（土）砂

粉（土）砂抗剪強(qiáng)度指標(biāo)差異不大，在縱向上隨深度的增加有一定的增大。粉（土）砂顆粒間粘聚力較小，結(jié)構(gòu)松散，透水性相對(duì)較好。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中容易受到動(dòng)力和地下水滲流力的影響而擾動(dòng)，建議在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算中采用水土分算，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。

5　結(jié)論

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)人員在選用土層參數(shù)時(shí)應(yīng)慎重，要綜合各種因素，只有在設(shè)計(jì)參數(shù)選取合理且符合客觀(guān)實(shí)際的情況下，才能保證基坑工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)應(yīng)重視基坑支護(hù)工程的監(jiān)測(cè)分析工作，不斷積累區(qū)域性土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、經(jīng)驗(yàn)值，掌握不同地區(qū)、不同成因的土層力學(xué)參數(shù)特點(diǎn)及其分布規(guī)律。本文初步查明工作區(qū)不同土層直剪試驗(yàn)指標(biāo)區(qū)域分布規(guī)律和特點(diǎn)，更好地指導(dǎo)工作區(qū)的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作，為其提供科學(xué)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)參考依據(jù)，有效保證基坑工程的經(jīng)濟(jì)安全。

本文屬于區(qū)域性研究成果，可作為工作區(qū)基坑支護(hù)初步設(shè)計(jì)概算的依據(jù)，不能直接作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)，需針對(duì)具體工程做專(zhuān)門(mén)的巖土工程勘察。

［1］天津市地質(zhì)礦產(chǎn)局.天津市區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社，1992.

［2］《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

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［10］JBJ 89—92，原狀土取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［11］GB/T 50123—1999，土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)［S］.

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□李亞飛/天津市地質(zhì)工程勘察院。

TU47O

C

1OO8-3197（2O16）O1-O6-O3

2O15-11-25

黃艷萍/女，1984年出生，工程師，天津市地質(zhì)工程勘察院，從事巖土工程相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)眼務(wù)及研究工作。

□DOI編碼：1O.3969/j.issn.1OO8-3197.2O16.O1.OO3

□課題項(xiàng)目：天津市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)2O1O年科技計(jì)劃項(xiàng)目《濱海新區(qū)工程建設(shè)中皇坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)的區(qū)域分析研究》子課題（2O1O-8）