呼延安娣

（鄭州大學(xué)，河南 鄭州 450000）

0 引言

在工程建設(shè)中，基坑支護(hù)主要起到穩(wěn)固基坑的作用，能夠全面提升工程施工安全性。部分工程處于地質(zhì)情況較為復(fù)雜的區(qū)域，復(fù)雜的地質(zhì)情況會增加施工難度，例如一些含水量較高的地質(zhì)條件中，需要對基坑支護(hù)體系進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，從而提高結(jié)構(gòu)體系支護(hù)效果，滿足工程建設(shè)需要。也就是說，巖土工程地質(zhì)條件是基坑支護(hù)設(shè)計的依據(jù)，關(guān)系到地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，關(guān)系到基坑支護(hù)施工的安全。表面處理、不均勻沉降處理、含水率控制以及基坑支護(hù)加固是常見的改善巖土工程地質(zhì)條件的科學(xué)方法，在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計多有應(yīng)用。本文從基坑支護(hù)工程設(shè)計的基本原則出發(fā)，對基坑支護(hù)工程設(shè)計中常用的改善巖土工程地質(zhì)條件的科學(xué)方法進(jìn)行介紹。

1 基坑支護(hù)基本概念及結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則

1.1 基坑支護(hù)基本概念

在工程建設(shè)領(lǐng)域中，基坑支護(hù)技術(shù)是工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)，對于工程整體質(zhì)量具有深刻影響?；邮菫榱斯こ探ㄔO(shè)而開挖的基礎(chǔ)坑，基坑支護(hù)是指支撐深基坑的結(jié)構(gòu)體系，主要作用是保證基坑穩(wěn)定性，使其在施工過程中不會出現(xiàn)坍塌、過大位移或過大沉降的一種結(jié)構(gòu)體系[1]?；幽軌蛱岣呓ㄖ鼗休d力，同時能夠提高施工空間利用率，對于施工空間較為狹小的工程具有重要意義?；又ёo(hù)設(shè)計則是指根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，保證基坑穩(wěn)定性和安全性的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要進(jìn)行荷載計算、位移計算等，才能夠保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

1.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則

（1）安全性原則。因為基坑施工是一個動態(tài)化過程，存在多項危險因素，如果出現(xiàn)基坑坍塌等問題，會對施工人員造成很大影響，所以基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計必須將安全可靠性原則放在首要位置，根據(jù)巖土工程地質(zhì)條件，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，確?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)具有較高強度。

（2）經(jīng)濟性原則。因為基坑支護(hù)工程量較大，需要投入較多成本，為了提升工程經(jīng)濟效益，合理地控制施工成本，則需要在保證支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分考慮成本問題。

（3）施工便利性原則。不能為了節(jié)省施工成本，而增加施工難度，需要充分考慮到工況條件、材料運輸?shù)确矫?，從而能夠提高施工效率，防止在施工過程中出現(xiàn)工期延誤的問題[2]。

2 巖土工程地質(zhì)條件是建筑工程地基處理的科學(xué)依據(jù)

通常情況下，巖土工程地質(zhì)條件勘察工作主要涉及地質(zhì)形態(tài)、地質(zhì)截面劃分、巖土參數(shù)、地下條件以及勘察技術(shù)等幾個方面。地質(zhì)形態(tài)是在建筑工程施工開展前，通過對施工現(xiàn)場地下巖土情況、破壞情況、巖土類型以及分布等進(jìn)行勘察，從而為建筑工程提供科學(xué)的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)支持；截面劃分標(biāo)準(zhǔn)在不同地區(qū)根據(jù)具體的情況有著不同的規(guī)定，施工現(xiàn)場的截面劃分必須滿足實際建設(shè)需求；巖土參數(shù)主要是分析巖土的化學(xué)成分、巖土顆粒大小、巖土破壞程度等，所包含的內(nèi)容較多，是巖土工程勘察工作中的最主要內(nèi)容，能夠為建筑工程地基處理提供科學(xué)的依據(jù)，提供數(shù)據(jù)支持；地下水對于工程建設(shè)具有重要影響，地下水位高低、地下水補充關(guān)系等都需要在工程前期進(jìn)行充分考慮，尤其是基坑支護(hù)工程中，地下水會對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成直接影響，所以必須將其充分體現(xiàn)在巖土工程地質(zhì)條件中；勘察技術(shù)是巖土工程勘察工作的基礎(chǔ)，勘察人員必須掌握專業(yè)的勘察技術(shù)以及知識體系，從而得到準(zhǔn)確的勘察結(jié)果[3]。

3 巖土工程地質(zhì)條件在基坑支護(hù)設(shè)計中的具體應(yīng)用

在H市某高層住宅建筑工程中，該工程場地總體地勢平坦開闊。筆者負(fù)責(zé)本次項目中4#、5#、6#三棟高層建筑、一棟六層商業(yè)樓（7#樓），以及之間連通的地下室。4#、5#、6#三棟高層建筑和7#商業(yè)建筑標(biāo)高為67.3m；負(fù)一層地下室底板頂標(biāo)高為-5.12m，地下室底板墊層標(biāo)高設(shè)計高程為61.42m；負(fù)二層地下室底板頂標(biāo)高為-8.74m，地下室底板墊層標(biāo)高設(shè)計高程為57.84m，靠近南側(cè)雙樁承臺墊層底部為57.04m，坑底設(shè)計高程為60.74m。4#、5#、6#三棟高層建筑應(yīng)用樁筏基礎(chǔ)，地下室應(yīng)用旋挖基礎(chǔ)樁。

在前期地質(zhì)勘察中，重點對土層分布特征進(jìn)行分析，該區(qū)域土層中主要包括：

（1）人工填土層。素填土①層：褐黃色，松散～稍密，稍濕，以粉土為主，含植物根系、少量磚塊與碎石，厚度0.5～1.1m。

（2）第四系上更新統(tǒng)坡洪積層。粉土（褐黃色）層：褐黃色，中密～密實，稍濕～濕，含云母，氧化鐵，局部含少量鈣質(zhì)結(jié)核、灰綠色團(tuán)塊，局部夾粉砂薄層。揭露厚度為16.2m。

（3）第四系上更新統(tǒng)坡洪積層。黃土狀粉土層：灰黃色，中密～密實，稍濕，含云母、氧化鐵，見白色菌絲，偶含鈣質(zhì)結(jié)核，揭露厚度8.2m。

針對該地層結(jié)構(gòu)，為了提升支護(hù)結(jié)構(gòu)體系強度需要按照巖土工程地質(zhì)條件即工程巖土力學(xué)參數(shù)對其支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。表1為工程巖土物理學(xué)參數(shù)建議值詳細(xì)數(shù)據(jù)。

表1 工程巖土物理學(xué)建議值

在該工程的基坑支護(hù)設(shè)計中，按照實際巖土工程勘察結(jié)果，結(jié)合表1的建議值，對基坑支護(hù)體系進(jìn)行設(shè)計，詳細(xì)設(shè)計內(nèi)容如表2所示。

表2 工程基坑支護(hù)體系設(shè)計

4 改善巖土工程地質(zhì)條件的方法

巖土工程地質(zhì)條件是基坑支護(hù)設(shè)計的依據(jù)，關(guān)系到地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，關(guān)系到基坑支護(hù)施工的安全。在巖土工程地質(zhì)條件較差時，基坑支護(hù)設(shè)計中需要采取科學(xué)的方法加以改善。表面處理、不均勻沉降處理、含水率控制以及基坑支護(hù)加固是常見的改善巖土工程地質(zhì)條件的科學(xué)方法。

4.1 表面處理為基坑支護(hù)提供穩(wěn)固的支撐

表面處理是根據(jù)巖土工程地質(zhì)條件對軟土地基實施的技術(shù)處理，通過對地基表面的處理，能夠提高排水效果，從而確保地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為基坑支護(hù)提供穩(wěn)固的支撐。如果地基中水分含量較大，可以通過在地面挖掘溝渠的方式，將地基中的水分排出，起到強化地基強度的作用。在對地基進(jìn)行換填時，可以將砂墊用于地基薄弱且排水方便的區(qū)域中，同時保證所采用的砂石符合質(zhì)量要求。通常情況下，礫石相比于砂墊更加方便，在更換碎石之后，需要對地基進(jìn)行加固處理，使其內(nèi)部縫隙逐漸縮小，從而能夠全面提升地基質(zhì)量，起到支撐基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用[4]。

4.2 不均勻沉降處理確保地基能夠支撐基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

在建筑工程建設(shè)期間，如果巖土工程中發(fā)生不均勻沉降的現(xiàn)象，可以采用排水加固、注漿加固、夯實加固以及更換土層等處理方法，確保地基能夠支撐基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，防止基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到影響，提高施工安全性。也可以采用水泥、生石灰等對地基進(jìn)行處理，從而提高地基支撐強度，滿足基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)要求。

4.3 加強含水率控制改善巖土工程地質(zhì)條件

在該工程中，因為建筑場地為某河流區(qū)域，工程區(qū)域內(nèi)地下水為填土層中的上層滯水，第四系砂、礫石層中的空隙承壓水。經(jīng)過地質(zhì)勘察，該區(qū)域地上水位在61～64.5m之間，上層滯水主要位于雜填土中，地下水補給主要來源于自然降水，對基坑施工產(chǎn)生的影響有限，所以上層滯水可以采用明排的方式進(jìn)行處理，通過建造排水溝和集水井的方式，能夠?qū)⑺懦龌油?，從而防止對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)造成影響。但是部分區(qū)域的輸水量較大，在查明原因后發(fā)現(xiàn)無法應(yīng)用堵截的方式進(jìn)行處理，所以在基坑上坡面中，按照間距100cm×100cm安裝PVC管泄水孔，上層滯水則能夠順利排到集水井中，在部分地下水較多的區(qū)域通過采用速凝劑等方式，能夠有效處理多余水量[5]。

在基坑開挖過程中，針對存在地表水的區(qū)域，采用坑內(nèi)排水溝的方式，將其導(dǎo)流進(jìn)入集水井中，通過承壓泵明排方式排出。為了防止地表水或自然降水流入基坑內(nèi)部，該工程中沿著基坑周圍建造混凝土硬化層，厚度為10cm，硬化層作為反坡，外部建造集水溝，從而能夠阻止自然降水進(jìn)入基坑內(nèi)；針對基坑內(nèi)部的積水，在基坑內(nèi)部設(shè)置排水溝、集水井，集水井安裝在基坑內(nèi)的低洼地帶，設(shè)置間距為60m，排水溝和集水井設(shè)置在地下水基礎(chǔ)邊線的0.5m區(qū)域，排水溝底部低于0.3m左右，集水井低于排水溝約0.4m。除此之外，通過對負(fù)二層地下室和5#樓分別對降水井進(jìn)行計算，按照單個降水井的降水影響范圍，同時結(jié)合附近降水資料，考慮到該區(qū)域地質(zhì)地層的情況，因負(fù)二層基坑深度較大，按照基坑形狀，對負(fù)二層地下室設(shè)置32口降水井，6口觀測井，5#樓降水井口總數(shù)為6口，觀測井5口；考慮到基坑所處地層主要為雜填土和粉質(zhì)黏土，形狀較差，對于基坑邊坡穩(wěn)定性會產(chǎn)生很大影響，所以采用減壓降水方法，降壓范圍主要針對粉砂。

4.4 基坑支護(hù)加固提高基坑支護(hù)體系質(zhì)量

為了提高基坑支護(hù)體系質(zhì)量，確保其質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，保證其能夠承載相應(yīng)的負(fù)荷。在本次基坑支護(hù)施工過程中，為了提高支護(hù)結(jié)構(gòu)體系承載力，結(jié)合實際情況對其進(jìn)行加固處理，從而保證基坑支護(hù)體系結(jié)構(gòu)能夠有效承載負(fù)荷，使得基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量得到很大提升。與此同時，考慮到該工程環(huán)境較為復(fù)雜，地層穩(wěn)定性較差，且施工場地較為狹窄，所以不能通過對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)外部加固的方式，否則會對周圍其他建筑物的地基等造成影響，在技術(shù)人員論證后，決定采用連續(xù)墻底部注漿加固技術(shù)，沿著已經(jīng)施工完成的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)開挖出一段溝槽，并在溝槽內(nèi)部安裝鋼筋籠，之后通過混凝土澆筑的方式，使其形成連續(xù)單元墻，能夠起到良好的加固效果[6]。通過科學(xué)的加固方案設(shè)計，使得本次基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量得以全面提高，促進(jìn)基坑工程順利實施。

5 結(jié)束語

綜上所述，在基坑支護(hù)設(shè)計過程中，巖土工程地質(zhì)條件是建筑工程地基處理的科學(xué)依據(jù)，能夠為基坑支護(hù)設(shè)計提供科學(xué)的地質(zhì)資料，從而提高支護(hù)結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的合理性，滿足工程建設(shè)的安全要求。也就是說，巖土工程地質(zhì)條件是基坑支護(hù)設(shè)計的依據(jù)，關(guān)系到地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，關(guān)系到基坑支護(hù)施工的安全。實踐證明，在巖土工程地質(zhì)條件較差時，表面處理、不均勻沉降處理、含水率控制以及基坑支護(hù)加固等方法科學(xué)合理，切實可行，實用價值高。