黄土地区基坑支护问题探讨

王宝 董鹏伟

摘要：黄土地区较深且周围环境复杂的基坑支护工程，基本都采用护坡桩+预应力锚索结合旋喷桩止水帷幕进行支护，一般基坑较浅，周围环境简单的支护工程，也可采用土钉墙或悬壁支护桩与内支撑方式进行支护。现阶段，随着支护技术不断发展，面对黄土地区存在的饱和软黄土问题，开始引入旋喷锚索桩锚等支护方式。然而黄土土质非常特殊，并且随着城市建设的不断发展，地下空间极致的利用理念，造成基坑周围环境复杂，原本的地质条件改变较大，实施支护技术过程中存在较大难度。对此，介绍了黄土地区基坑支护勘察需要注意的问题，希望能够为相关单位与人员提供参考。

关键词：饱和软黄土地质；基坑支护勘察；注意问题

前言：在城市规模持续扩展以及人类活动日益频繁背景下，城市地区开始重视地下空间工程开发速度，地下车库、地铁、市政管廊、商场等项目持续增多。不断丰富基坑设计理论以及施工经验，但是也造成一定环境影响与基坑安全，一些问题是因为基坑设计数据仅为本工程建（构）筑物的土层设计数据。缺少对基坑周边进行专项勘察，基坑外侧土层参数，外围建（构）筑物的地下情况，基本都由设计单位现场调查、进行资料收集获取，或直接用本基坑建筑物的勘察报告数据进行设计，经常发现土钉、锚索、护坡桩施工时土层与勘察报告土层不符，而引发的设计问题，严重的影响基坑安全，另外当可以采用原位测试及室内试验得到的基坑设计参数，一般勘察单位均采用室内试验，不进行与原位测试的数据对比分析。所以，设计基坑支护时，应该全面了解勘察范围内外，支护结构范围区域的环境情况，并充分考虑，周围环境、建（构）筑物等情况，采取不同的勘察手段，并进行数据分析，使支护设计数据更具针对性及可操作性。

1获取设计依据

水文地质与工程地质。首先需要对岩土工程勘察报告进行分析，对施工现场物理学性质与地层信息予以了解，涵盖地下水分布状况、岩土项目测试方法等参数。①选取勘察报告剖面，在建筑物基坑中，边线不同，地质剖面图也有所不同，以此为基础对土层厚度、埋深、物理力学性质以及土层分布进行确定。②选择支护设计力学参数，开展力学参数选取过程中，应该考虑试验方法在计算结构、参数等方面的影响多加注意，同时还需要对工程施工、地下水在参数方面的影响多加注意。采用水土分算方法计算土压力过程中，以理论角度分析，需要选择三轴固结不排水试验中，直剪指标、内摩擦角以及粘聚力等，并选择土体有效重度。在采用水土合算方法计算土压力过程中，以理论角度分析，需要选择直剪指标与总应力强度等，同时选择土体饱和重度等。根据黄土地区特点，采用直剪强度指标。③调查地下障碍物。现阶段，勘察报告基本上不会涵盖建筑物外围的基坑变形支撑支护土体地层岩性参数，部分建筑基坑附近建筑物较多，甚至基坑回填土会堆放在基坑周边，对土体物理学性质产生一定影响，一般会对基坑威胁产生直接威胁，需要加强隧道风井、管道、人防工程以及其他基础设计。完成护坡桩施工活动后，业主提出了防空洞会影响支护作业，通过探查发现桩端在防空洞边墙周边，桩端基本上处于悬空状态，对基坑与周边建筑物安全产生直接影响，所以相关人员需要积极调查地下障碍物^[2]。

2 认真开展勘察工作

2.1勘察准备

（1）科学选择取样位置。取样人员一般缺乏上部结构知识，或是对上部结构要求不够重视，导致取土样缺乏代表性价值，或是不符合工程受力状况，导致误判。所以，需要和取样人员之间进行全面交底。

（2）合理确定取土器。工作人员应该积极执行技术标准与相关规范。科学确定取样设备与钻探设备，以此为基础，应该积极根据规定开展钻孔作业以及取样作业，进而保证勘察数据质量。要想顺利完成原状土样取样工作，同时保证土样质量满足要求，对含水量较大的饱和软黄土状态科学确定取土器。不仅需要借助薄壁取土器完成不扰动土样采集工作，还应该设置数量足够的探井，进而才可以提高采样质量。根据要求测试未扰动土样，其相关参数才可以对饱和软黄土等级、类型等情况正确评价。因此，禁止采用钻孔样对探井样进行替代，同时还应该保证探井点深度满足规范要求。

（3）为了防止对土样造成扰动，在饱和软黄土地基中可以选择慢钻、轻压干钻的方法进行。

（4）保证施工质量，确定适合的取样方法与取土器之后，需要保证在各次取样之间对孔深进行测量，同时确保钻孔中残留土厚度满足技术标准。

2.2勘察要点

（1）黄土是一种分布很广的第四纪沉积物，它的显著特征颜色呈黄色，以粉粒为主，富含碳酸钙，有肉眼可见的大孔，雨水浸润后土体显著沉陷，与之相似有些特征不明显的称为黄土状土，黄土基于天然状态，强度较高，增湿过程中，导致其湿陷，强度下降。所以取样时孔内严禁加水扰动。

（2）在地质勘察中，需要有效预测地基性质的变化情况，同时由于黄土地区较为干旱，在水分与黄土相互作用过程中，具有较大敏感性质，能够导致地基性能出现显著变化，主要是由含水量增加造成的。另外渗水活动缺乏均匀性，会导致黄土出现不均匀变形问题，还会出现失稳问题

^[3]。

3认真开展剪切试验

3.1原位测试与室内试验数据对比分析

（1）十字板剪切试验。

①借助钻机清孔，到达试验深度前0.4m左右。②采用长度足够的探杆与电测十字板的头部位置连接，放置到孔底之后施压，进而达到实验深度。③将探杆与讯号线穿过扭剪箱孔，同时将探杆卡紧。④对扭剪箱底部的框架固定，与数显仪连接之后就可以开展室内实验工作。

2. 室内剪切仪。

①在仪器上安装薄壁取样器。②在刻度盘上缠绕线绳，与“0°”位置对准。③向取样管中垂直插入十字板，达到预定深度，同时对十字板转杆进行固定处理，之后稳定4min左右。每隔30s左右放置一块砝码，在转盘转动、稳定之后对转动度数进行记录，在转动角度快速增加同时剪切破坏之后停止，各次砝码荷载相加就是总荷载。

3.2十字板和室内剪切试验的差异分析

以某工程验为例，该试验测试孔数量为10个，即Y1—Y5，取S1—S3，对两组数据进行不同分析，见下表。

其原位测试与室内测试数据见下图。

图1 原位剪切强度

图2 室内剪切强度

图4 3#3#测试孔的原位测试和室内测试数据

图3 室内与原位测试强度均值

通过上述数据能够发现，室内测试数据与原位测试数据之间具有较大差异，然而两者缺陷都是以线性关系为主。按照统计数据能够获得， 该工程3#测试孔的原位测试和室内测试数据之比在1.5—2.1范围内，其他两孔比值分别在1.5—1.7范围以及1.4—1.9范围内。

为了充分提高数据信息解读性，按照《岩土工程勘察规范》要求，对十字板强度和室内快剪数据与无侧限的抗压强度展开统计比较，见下表。

表2 某工程测试指标数据统计

指标		件数	平均值（kpa）	标准差	变异系数
项目	室内十字板	30	7.4	2.8	0.38
	原位十字板	58.0	10.6	5.2	0.5
	快剪	22	7.8	2.0	2.0
	无侧限	15	15.7	2.0	0.13

通过上表能够发现，室内测试数据和快剪数据近似，相比于1/2无侧限数据略小，然而都比原位剪切测试数据小。所以，开展取样制样活动室，肯定会扰动土体结构，土体结构所体现的深度效应受到一定影响^[4]。

结语：综上所述，基坑支护技术在计算机技术、土力学理论以及分析方法等快速发展背景下，尤其是失败经验以及成功经验丰富与积累过程中得到全面提升。在工作实践活动中，设计人员需要结合具体情况，借助可行性分析，同时积极遵循认真开展勘察工作、认真开展剪切实验、获取设计依据等要点进行科学设计，以保证基坑支护充分满足整体工程建设要求。

参考文献：

[1]张亚龙, 张博望, 张书敏,等. 饱和软黄土高水位地区深基坑钢支撑轴力监测与分析[J]. 施工技术, 2021, 50(04):4-4.

[2]刘畅, 季凡凡, 郑刚,等. 降雨对软土基坑支护结构影响实测及机理研究[J]. 岩土工程学报, 2020, 42(03):10-10.

[3]赵文强, 张小兵, 汪生斌,等. 某临坡建筑深基坑支护方案的探讨[C]// 建筑物改造与病害处理学术研讨会暨工程质量学术会议. 2016.

[4]李文, 赵金刚, 罗伟强. 渭北底张洼地饱和软黄土的工程地质特性[J]. 山西建筑, 2020, 46(13):2-2.