膨胀土场地深基坑支护设计与施工控制研究

膨胀土场地深基坑支护设计与施工控制研究

马小东,杨婷

武汉铁四院工程咨询有限公司  湖北 武汉  430063

中建三局二公司华中公司  湖北 武汉  430063

摘要：深基坑支护技术的应用是工程建造中不可缺少的一个环节。不过，深基坑的施工会受到施工现场土壤情况的影响。比如说，膨胀土场就会给深基坑支护技术的应用带来极大阻碍。在本文中，将针对膨胀土工程的特性进行简单阐述，并提出膨胀土场深基坑支护设计与施工控制的策略。

关键词：膨胀土场地；深基坑支护设计；施工控制；研究

引言：

伴随我国社会经济建设的不断发展，当前建筑工程的数量在不断增加。而在建筑工程当中，深基坑支护技术是一项应用得十分广泛的技术。深基坑支护是工程的基础，如果在这个环节出现任何问题，必然会对工程的质量造成巨大影响，严重的甚至会造成极大的经济损失。因此，一定要重点关注深基坑支护技术的应用。在这个过程中，膨胀土场地一直是一个巨大威胁，对深基坑支护技术的应用造成了巨大阻碍。
一、膨胀土工程特性

所谓的膨胀土，指的是遇到水就会膨胀变形，而水分流失就可能出现收缩开裂状况的一种黏性土。由于膨胀土具备这一特性，因此伴随环境湿度和降水的变化，膨胀土场的体积会出现明显的膨胀收缩。一旦出现这种情况，势必会影响到土壤结构本身的强度，并使其性质变得十分不稳定，给工程施工造成影响。膨胀土的工程特性主要有四种，分别是超固结性、水敏性、强度衰减性以及稳定性。

超固结性，是膨胀土场的特征之一。不过，需要注意的是，并不是所有膨胀土场都存在这一特性。这是因为，超固结性主要是由于历史原因所导致，比如说河流的冲刷、有效应力的变化以及黏土矿物的物理变化都会使膨胀土场具备超固结性。

水敏性则是指膨胀土场通常具有较高的保水性以及高塑性。当然，伴随含水量的多寡，膨胀土也会呈现出不同的性质。其具体的表现就是当含水量比较多的时候，强度会降低。而当含水量减少的时候，强度则会增加。

强度衰减性指的就是膨胀土的强度会随着时间的推移而逐渐衰退。

稳定性是因为膨胀土重本身富含的钙铁锰结核。通过一系列的物理化学作用，钙铁锰结核会在膨胀土的裂隙面、风化界面附近形成结核沉淀层。而结合层构架了膨胀土的骨架，从而提高了膨胀土的稳定性[1]。
二、基坑支护设计
（一）选择支护方案

在选择支护方案之前，需要根据工程的实际情况来具体分析，对工程周边的环境进行详细调查，并且了解当地特殊的地质条件、水文条件等，以此来挑选合适的支护形式。以平顶山某工程为例，该工程拟定使用天然地基，平面近似矩形，长约为95m，宽约55,m，考虑到该工程位于平原，周围地势较为平坦，而地下水的来源主要为大气降水。除此之外，再结合对工程地质条件的细致勘察，可以选择的支护方案包括了复合土钉墙支护、双排桩支护、地下连续墙及桩+内支撑支护等。
（二）选取支护方案计算参数

在《建筑基坑支护技术规程》中有提到，需要对边坡进行勘察。然而，这虽然是一种理想的方式，但是在实际情况中，由于各种因素的限制，导致该项工作无法完成。因此，常见选取支护方案计算参数的方式是利用工程场地的岩土工程勘察报告，将其与工程周边环境的条件分析调查结果进行结合分析。除此之外，还需要参考同类地区以及同类型支护技术的应用经验来进行计算。在计算过程中，对于粘聚力、内摩擦角、基坑开挖范围内的上层厚度等参数，需要按照最不利于工程施工的参数选取。这样一来，才能在实际施工中进一步保障工程施工的安全与质量，确保深基坑支护技术的应用效果。
（三）计算分析支护剖面划分

根据工程的实际情况，并充分考虑到降水以及地下水对膨胀土场地所产生的影响，将基坑侧壁的安全等级进行定级，同时，还需要确定基坑侧壁的重要性系数。之后，再参考基坑周边的使用功能以及其他建筑物可能对基坑造成的影响，对基坑的支护坡面进行划分[2]。
三、基坑支护施工控制
（一）支护结构施工控制

对于深基坑支护技术的应用来说，要想有效解决膨胀土场所带来的问题，一定要做好支护结构的施工控制，通过这种方式来保障基坑的施工质量，为工程后续施工打下良好基础。而支护结构的施工控制，可以从三个方面着手。第一，是要做好支护桩施工工艺的挑选工作。施工过程中，需要根据工程的实际情况来挑选合适的支护桩施工技术。在整个过程中，一定要严格按照施工要求和相关标准进行操作。同时，要确保成孔验收合格之后才能开始浇筑工作。当然，也需要做好浇筑时间的挑选以及浇筑之后的孔口保护工作。

第二，是要做好锚索施工工艺的选择工作。这是因为，锚索本身会对膨胀土产生比较大的影响。在施工过程中，应当尽可能挑选人工干成孔或者是锚索钻机螺旋钻杆干成孔的施工工艺。这样做的优势在于能够尽可能减少水的影响。需要注意的是，在注浆的时候，应当在水泥浆之内加入适量的减水剂。在张拉过程中，也应当尽可能施加小的预应力，从而避免出现张拉力与膨胀力重叠[3]。

第三，则是要注重角砾层的渗透处理工作。通常情况下，可以使用PVC泄水管、滤网等设施来进行施工。除此之外，在完成了面层的喷护工作之后，工作人员一定要对泄水管进行全面的检查，避免出现堵塞、开裂、破损等问题。

（二）基坑施工监测控制

监测控制是基坑施工过程中必不可少的一项工作。通过该项工作，能够进一步保障工程的施工质量和施工安全，确保工程的施工能够顺利进行。通常情况下，基坑的监测控制工作需要由第三方监测单位来进行。除此之外，需要保留基坑从开挖到稳定回填，以及地表位移、沉降等各项数据。这是因为，这些数据对于工程后续的施工以及验收都有着十分重要的作用。通过对这些数据的分析处理工作，工作人员能够充分了解工程实际的施工情况，并判定其是否满足拟定的施工要求，以此确保工程的施工质量，也能够有效减少工程的成本，提高工程的经济效益。

（三）防水井成井及运行质量控制

有关防水井成井和运行的质量控制，需要注意以下几点：第一，是要确立好无砂滤管的位置，避免出现底部土体被吸入到水泵中的情况。第二，要注重滤料的填放。在这个过程中，既要保障滤料的洁净，同时还要保障其颗粒大小能够满足透水的要求。第三，是管井的清洗工作。这是保障防水井成井质量的一项重要措施。通常情况下，可以利用气动空压机与污水泵一起来进行清洗，这样能够获得比较好的清洗效果。第四，根据地区的实际情况，包括土质、降水以及地下水来挑选合适的水泵。第五，当防水井投入到运行时，要做好电力系统以及水体清浊度的检查。第六，要做好定期的检查和维护工作，确保防水井的正常运行，避免在运行过程中出现任何问题，给工程的施工造成影响。
结论：

综上所述，对于工程的施工来说，在膨胀土场进行施工，难度较大，并且在施工过程中可能会因为各种外界因素而对工程的施工质量和工期造成影响。考虑到膨胀土场本身的特点，要想实现有效的施工控制需要从支护结构、施工监测以及防水井这三个方面出发，做好这三点工作，才能保障深基坑支护的施工质量，为工程后续的施工打下坚实可靠的基础。

参考文献：

[1]张志豪.膨胀土场地深基坑支护设计与施工控制探讨[J].工程建设与设计,2021,000(024):24-25,43.

[2]刘建新.膨胀土地区深基坑设计与施工技术[J].石家庄铁道大学学报：自然科学版,2018(A02):6.

[3]唐洪亮,刘芳亮,黄永亮.膨胀土地区深基坑开挖模型试验与数值计算研究[J].公路,2018,63(6):6.

作者简介：马小东(1987.11-)，男，汉族，山西大同，大学本科，工程师，研究方向：铁路站房深基坑、路基勘察设计。