摘 要：目前，廣州地鐵建設正在向廣州東部地區(qū)延伸，面對廣州東部地區(qū)廣泛分布的花崗巖殘積土的特殊性質，如何提前預防風險、科學推進工程的開展一直是大家普遍關注的問題。文章以花崗巖殘積土的性質為立足點，通過在花崗巖殘積土地層中開挖的某基坑為例，對開挖過程中的風險進行分析，并探討相應對策以及其合理性。

關鍵詞：深基坑；花崗巖殘積土；變形分析

1 花崗巖殘積土的成因及工程特性

1.1 花崗巖殘積土的成因和分布情況

花崗巖殘積土主要為花崗巖和混合花崗巖節(jié)理發(fā)育，經過物理風化和化學風化后殘留在原地的碎屑物?；◢弾r的主要成分是石英、長石、云母以及角閃石，質地堅硬，性質均一。但是因長石和云母具有節(jié)理，在熱脹冷縮過程中，花崗巖表面容易產生裂隙，且因南方氣候溫潤濕暖，雨量充沛，化學風化作用強烈，占花崗巖主要成分的長石在水、空氣等的作用下發(fā)生水解和酸化，最終風化成土?；◢弾r殘積土通常表現為砂礫質土、砂質粘性土以及粘性土組成的混合體。

花崗巖廣泛分布在福建、廣東以及湘、贛一帶。在閩、粵地區(qū)，花崗巖的出露面積占全國花崗巖總出露面積的30%～40%。

1.2 主要工程特性

花崗巖殘積土在天然狀態(tài)下，強度較高，但具有如下特性：

不均勻性：花崗巖殘積土的顆粒級配的分布特征表現為“兩頭大、中間小”，即粗顆粒（粒經大于0.5mm）以及細顆粒（粒徑小于0.005mm）的顆粒含量較多，中間顆粒含量較少，由粗粒構成土骨架，粗粒之間主要由游離氧化物包裹以及填充實現聯結，孔隙比較大?；騺碜栽瓗r礦物性質，又具有砂性土的性質。且由于花崗巖中的巖脈抵抗風化的能力具有差異性，導致花崗巖殘積土還具有顯著各向異性，原生及次生結構面強度顯著低于土體的強度。工程性質復雜。

軟化性：花崗巖殘積土中含有較多的可溶于水的游離氧化物，在土體中起膠結作用。當土體的含水量增加時，這些游離氧化物的溶于水，膠結作用喪失，土體強度隨之降低，壓縮性相應增大。

崩解性：經崩解試驗研究，可知花崗巖殘積土只需要在水中浸泡10min左右，就會快速地崩解，并呈散粒狀、片狀或塊狀剝落崩解的狀態(tài)。

2 工程實例分析

2.1 設計概況

廣州市軌道交通二十一號線某區(qū)間中間風井位于廣汕公路北側，也作為盾構始發(fā)井，結構占用公路北側綠化帶、輔道及空地。交通疏解后，圍護結構距離公路最近距離為5.2m。

（1）工程地質情況描述。目前提供的工程勘探資料表明，場地工程地質相對復雜，基坑開挖所涉及到的地層從上到下依次為：<1>雜填土層、<3-2>中粗砂層、<4N-2>粉質粘土層、<5Z-1>花崗片麻巖可塑狀殘積土層、<5Z-2>花崗片麻巖硬塑狀殘積土層、<6Z>花崗片麻巖巖石全風化帶、<7Z>花崗片麻巖巖石強風化帶。

地下水位平均埋深2～3m，基巖風化裂隙水發(fā)育。

（2）施工情況概述。中間風井平均開挖深度約達到20.48m，且基坑下方為花崗巖殘積土，中間風井基坑內土方共計4層，從上到下層高依次為4.23m、5.5m、5.75m、5m，基坑第1～3層土方開挖深度為1m～16.6m，土方開挖工況統計詳如表1所示。

基坑共計1040平方米，考慮到降水需要，基坑內共設置2口降水井，單口降水井降水范圍約為200平方米。基坑共設置4道支撐，其中第1道支撐為混凝土支撐，第2道、第3道以及第4道斜撐為混凝土支撐，直撐為鋼支撐。

基坑共設置8個墻體水平位移監(jiān)測孔、4個土體水平位移監(jiān)測孔、2個立柱沉降監(jiān)測孔、10個混凝土支撐軸力監(jiān)測計、9個鋼支撐軸力計，另外還設置有墻頂水平位移監(jiān)測孔、坑外地下水位監(jiān)測孔、地面沉降監(jiān)測孔、管線沉降監(jiān)測孔、房屋沉降監(jiān)測孔等，監(jiān)測點布置如圖1所示。

施工過程中，正值當地雨季，施工單位嚴格按照施工方案執(zhí)行。

2.2 監(jiān)測情況及變形規(guī)律分析

2.2.1 墻體水平位移。

J05位于基坑東側中部連續(xù)墻上，現以該點為研究對象進行圍護結構變形分析?；訌幕訓|側土方開挖及支撐架設期間，其水平位移變化情況如圖2所示。

由上述監(jiān)測情況，可以看出：（1）在開挖第1～3層土方的過程中，J05所在的墻體在開挖面位置持續(xù)向基坑內位移，連續(xù)墻墻頂持續(xù)向基坑外位移，并且隨著基坑開挖深度增加，地下連續(xù)墻在開挖期間變形速率及變化量不斷增大。支撐架設之后，墻體變形趨于穩(wěn)定。墻體測斜變化情況符合連續(xù)墻變形規(guī)律。（2）在開挖至最后一層土方時，連續(xù)墻水平位移監(jiān)測數據顯示連續(xù)墻發(fā)生整體向基坑外傾斜的情況，且在墻頂變化速率較大。結合支撐軸力的監(jiān)測情況，第一道軸力以及第二道支撐軸力未明顯減小，與此相反，最下面一道支撐軸力明顯增大。通過與墻頂位移監(jiān)測點監(jiān)測數值進行對比，可判定連續(xù)墻出現踢腳變形。（3）基坑進行最后一層土方開挖至墊層澆筑完成期間，連續(xù)墻持續(xù)發(fā)生踢腳形變，且變化速率較大（一般為3mm～5mm），至墊層澆筑完成后，連續(xù)墻踢腳變形速率逐漸趨于穩(wěn)定（每天位移小于1mm）。

2.2.2 變形原因分析。根據連續(xù)墻變形原理和東側基坑開挖時的施工情況，對上述墻體的變形情況進行分析，認為連續(xù)墻出現上述變形的原因如下：（1）在開挖第1層土至第3層土體的過程中，土體的應力不斷釋放，但是在支撐未架設之前前，并沒有有效的措施為連續(xù)墻提供支撐反力，故連續(xù)墻不斷產生變形。在支撐架設之后，地下連續(xù)墻的變形得到了有效控制。（2）中間風井的基坑開挖深度約為21m，地下連續(xù)墻插入土體內的深度約為5m～5.5m。當基坑開挖至最后一層土方時，受連續(xù)的暴雨影響，基坑內有較多的積水，基坑底部的7Z花崗巖強風化全土遇水發(fā)生崩解，土體強度迅速降低，導致土體主動土壓力大于被動土壓力，連續(xù)墻發(fā)生踢腳變形。（3）開挖時間正好為廣州的雨季，受天氣影響，最后一層土方開挖未形成24h連續(xù)作業(yè)，致使墊層無法在短時間內施作，基底長時間暴露。（4）在基坑開挖過程中，基坑內設置的2口降水井在不能滿足基坑的降水需要，致使基坑內部分區(qū)域降水效果不明顯，土方開挖見底后，地下水從基底滲流至開挖面，加速了開挖面土體的崩解。

3 對策

3.1 水的控制

由于水對花崗巖殘積土的性能影響很大，所以在花崗巖殘積土地層中開挖基坑時，應特別注意對水的控制。

對于地下水，根據地層和地下水的分布情況，提前考慮地下水沿巖層裂隙向上滲入的可能，在開挖過程中采用分層降水、跟蹤水位的方法進行。開挖至地下水位標高前的超前抽水時間不少于14天。緊密跟蹤水位降低的情況，需保證水位應始終低于各層開挖面1～2m。

在基坑開挖過程中，基坑內匯水坑應設置在基坑中部、遠離地下連續(xù)墻的位置。施工過程中，應避免在連續(xù)墻的墻角位置積水，防止墻角土體遇水發(fā)生崩解軟化的情況，以防止連續(xù)墻的變形。

在開挖至最后一層土方時，除采取井點降水外，還應在基底采用碎石盲溝進行排水，避免基底泡水軟化。施工前應該查看近期的天氣預報，選擇在連續(xù)晴天時進行開挖。倘若無法避免時，應該在基底預留1m高土層，等待雨停及坑內明水全部抽除之后，再快速地進行開挖清底，并及時施作接地網、盲溝、澆筑墊層封底。

3.2 及時架設支撐。

在基坑開挖的過程中，土體卸荷，對地下連續(xù)墻的變形影響較大。故在基坑開挖過程中，嚴禁超挖。土方開挖時也應盡量一次開挖到位，并及時架設支撐或施作墊層封底，防止基坑臨空面多次擱置，減少基坑無支撐暴露時間。

3.3 加強監(jiān)測

在基坑開挖以前，應依據規(guī)范以及支護結構設計的有關要求，確定基坑監(jiān)測項目的監(jiān)控報警值，并測得初始觀測值，監(jiān)測時間間隔應該根據施工進度適當調整。當測得的變形超過報警值或者監(jiān)測的結果變化速率較大時，應當加密觀測次數。當出現事故征兆時，則應當改為連續(xù)監(jiān)測，并根據監(jiān)測信息的反饋情況及時調整施工的方法。

3.4 提高設計標準

鑒于花崗巖殘積土具有遇水易軟化等特殊性質，在基坑圍護結構設計時應根據具體地質情況，適當加深連續(xù)墻的嵌固深度，增加墊層厚度及混凝土標號，必要時在墊層內設置鋼筋，增加墊層強度，為連續(xù)墻提供支撐，防止墻體進一步變形。

3.5 加固處理

若連續(xù)墻發(fā)生踢腳變形時，應立即架設臨時支撐以穩(wěn)固墻體，采用墻角注漿加固處理的措施提高連續(xù)墻所受被動土壓力，保證基坑安全。

3.6 其他

在基坑開挖的過程中，采用井點降水法降低地下水位的同時，往往會導致其周圍地區(qū)地下水位也隨之下降，土體中因失去水而被壓密固結，最終導致周圍的鄰近建筑物發(fā)生不均勻沉降。

為了防止上述情況的發(fā)生，可對周圍建筑物邊上預埋穿透砂層的袖閥管，并進行跟蹤注漿。但若遇到開挖面上部土體遇水崩解時，宜采用wss雙液注漿設備對基底進行注漿加固，或采用在基坑周圍增設回灌井的方式控制周圍地層的不均勻沉降，將抽出的地下水通過回灌井點持續(xù)地再灌入地基土層內。

4 結束語

在文章案例中，面對風險，施工單位積極采取上述應對措施，取得了良好的效果，保證了基坑安全。在花崗巖殘積土中開挖基坑時，應充分認識到地層的特殊性質，因地制宜，積極預防，提前部署，密切關注水對基坑安全性的影響，應急措施應科學合理，將工程風險維持在可控的范圍內。

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