湿陷性黄土地区深基坑工程支护技术浅析

湿陷性黄土地区深基坑工程支护技术浅析

李志

陕西省土地工程建设集团有限责任公司延安分公司 陕西 延安 716000

摘要：湿陷性黄土地区具有其特殊的地质结构，主要分布于我国的西北地区，其地质大多松散，土壤粘聚力较差，地质结构不稳固，因此在这种地区建造工程需要特殊的技术支持。在运用技术之前，需要对湿陷性黄土地区的地质结构进行仔细地勘测，例如黄土中的含水量会明显影响黄土的内部结构强度。此外，由于特殊的地质结构，一旦遭遇暴雨或重力的天气因素，此类地区易发生塌陷等事故，因此对于技术的要求更高。本文主要探究深基坑工程技术在湿陷性黄土地区的应用情况^[1]。

关键词:湿陷性黄土地区;深基坑;土体含水量

前言:随着城市规模的日益扩大，城市基本建设规模也不断扩大。基础工程对整个建筑工程具有举足轻重的作用，而对于湿陷性黄土地区，需要合适的工程技术来完成基础工程建设，深基坑工程支护技术作为近几年应用广泛的技术，在湿陷性黄土地区的建设方面得到了一些应用与发展。

1. 湿陷性黄土的工程特征

湿陷性黄土多见于青藏高原西宁地带以及关中地区，它与普通的黄土地区也有区别，其土壤孔隙比较大，湿陷性大，多钙，且崩解性大。经过实验发现，湿陷性黄土未遇到水时，具有一定的自稳能力；一旦遇水过深，短时间内强度会大幅度降低，就会很快崩解，这是湿陷性黄土的典型特征。这导致深基坑工程难度大，并带有较高风险性，施工条件较其他地质条件而言也比较差，对于支护结构的要求也比较高。

2、基坑支护特性与类型分析

2.1湿陷性黄土基坑支护特性

深基坑支护体系可以分为重力和非重力式体系^[2]。重力式一般不需要设立支撑，而非重力式要设立支撑。基坑在开挖初期可能处于平衡状态，但是随着开挖深度不断增大，会逐渐失去平衡。因此，加强对基坑周围地区地质与施工环境的分析以及基坑支护特性的分析并将两者匹配起来显得格外重要。基坑支护结构设计应当考虑地面承载的大小以及这种承载力辐射范围的大小，还包括各种支护方案与参数的分析。基坑支护方案的确定应考虑基坑开挖深度，周围环境以及工程地质条件等多种因素，因地制宜，选择合适的基坑支护类型。

2.2基坑支护设计中应该注意的问题

为了针对性地选择合适的支护类型，节约工程造价和时间，首先要对基坑安全系数划分等级，下图是针对基坑侧壁划分的安全等级：

图 基坑侧壁安全等级划分

此外，为了更好发挥基坑支护工程的作用，需要获取一定的工程地质参数进行分析，既包括网上搜集，也包括现场勘测调研^[3]。而数据的搜集也应该有重点方向，应该重点搜集湿陷性地区周围的地质水文条件以及周围环境、暴雨天气等数据，还有地区土壤稀疏度，地下障碍物以及周围交通、建筑物分布情况、管道建设情况等数据的搜集，在充分的数据基础上才能进行有效分析以选择合适的支护方案。

另外，也应该注意选择的支护结构类型，与湿陷性黄土地区的安全等级相匹配。当前有许多关于基坑设计软件的开发，也可以充分利用这些模拟软件进行基坑支护结构分析。

3、湿陷性黄土地区深基坑支护结构优化设计分析

我们知道，基坑支护设计是一个十分复杂的工作，因为在湿陷性地区本身的环境就面对极大的复杂性和不确定性，同时，这项工程是建筑工程的基础工程，因此成功与否对后面的工程的开展十分重要。由于在深基坑工作，要分析到因素众多，不仅仅包括黄土地区的内部构造，还有要对周围环境进行详细勘测，由此可见，深基坑支护技术的选择是一个系统性的工程，而湿陷性黄土地区的复杂性又决定了这项任务的复杂性。

支护结构的优化应该包括事前数据搜集调研，选择合适的设计方案，事中实时监测进度和变化，事后定期检修观察的过程，既支护结构的优化不仅包括技术层面，也应该包括管理层面上整个管理体系的优化设计。

当前，支护技术的选择虽然在不断发展，但是仍有一些弊端，必须一些深基坑支护的选择类型过于保守，这都阻碍了整个工程的顺利进行，因此对身基坑支护结构的优化就显得很有必要。

3.1优化设计步骤

设计步骤一般需要考虑技术和施工是否可行、对于环境造成的影响有多大、所带来的经济效益有多大以及建设完成需要的工期。这四方面的因素需要都有考虑，缺一不可。步骤的选择应从详到细，先确定整体方案是否可行，选择合适先进的技术，然后在此基础上对整体方案进行优化，注重设计过程的细节，同时对整体方案的资金进行详细预算。

3.2深基坑支护结构系统优化

对于目前深基坑支护结构的优化，有许多数学模型的应用。这些模型分析建立在一些实例的基础之上，然后再进行设计计算的优化。比如运用到黄金分割法在优化算法。通过一系列系统优化算法的分析，得出最好的支护结构的选择，既可以实现较高的安全性和效益性，也不会对环境造成较大的破坏。

4、湿陷性黄土地区深基坑支护技术的应用

兰州地铁的建设是一个湿陷性黄土地区深基坑支护技术的典型应用案例，兰州属于典型的湿陷性黄土地区，地质结构疏散，具有此类地区结构的典型特征。此外，由于地铁是一个涉及范围比较大的民生工程，社会意义重大，近几年发生的一些基坑事故也加大了兰州地铁建设的压力。

在这种情况下，工程人员需要对多种深基坑支护技术进行对比选择，包括土钉墙围护结构、地下连体墙围护结构以及排桩加预应力锚杆围护结构。在考虑了上述四种因素之后，工程人员选择了钻孔灌注桩加钢管内支撑作为围护结构，实现了安全性、效益性、可行性、环保性以及工期适中的最优方案。

深基坑桩锚方法近几年应用不断增多，简单而讲，它包括成孔、锚索制作和安装以及锚固法注浆，再而就是锚索张拉，封孔注浆，最后进行外部保护和质量控制的过程。此外，还考虑到一些新型高强度混凝土复合材料的应用，使得这种结构更具备可靠性。

在确定方案以后，工程人员实时对方案进展情况进行监测，对预定方案进行灵活调整，通过现场情况改进理论上确认的步骤，因时制宜因地制宜。比如对桩体深层水平位移情况的检测，可以及时发现深层水平施工对于桩体固定性的影响，如果位移较大，就需要及时作出调整。通过这种信息化施工的方式，可以优化整个设计流程，提高管理效率，解决了湿陷性黄土地区工程建造的一个难题。

小结

湿陷性黄土地区主要集中在我国中西部地区，而这些地区是当前最需要大力发展的地区。需要发展就离不开基础设施的建设，因此，对这类地区地址地貌的勘测调查并在此基础上发展的深基坑支护技术的推广意义重大。深基坑支护技术应用的好，可以保证工程建设的可靠性，在无损环境保护的前提下促进当地经济发展。近几年，深基坑支护技术在湿陷性黄土地区有了一些应用，但是仍需要不断完善。包括一些先进技术以及新型材料都需要利用到里面。同时，深基坑支护技术需要进行系统优化、计算优化。由于本身地址地貌的特殊性，需要设计人员、工程管理人员、施工人员的高效配合，完善施工流程，实时监测施工进度，发现细微变化，及时作出调整，以应对环境的复杂性，真正使这项技术在黄土地区的推广做到系统性。

[参考文献]

［1］吕扶君赵云刚寇杨军．西安北郊深基坑开挖中的环境岩土问题初探［Ｊ］．陕西建筑2010（8）：2122．

［2］《工程地质手册》编委会．工程地质手册［Ｍ］．第4版．北京：中国建筑工业出版社2007．

［3］施晋．基于ANSYS多支点排桩支护结构的计算模拟［D］．合肥:合肥工业大学，2006

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3作者简介：李志，男，生于1994年，硕士研究生，河南南阳人，研究方向：岩土工程施工技术。