摘要：由膨胀土的不良特性导致的工程问题频繁发生，使得膨胀土问题成为当今工程领域面临的重大问题。以一深基坑项目为例，对深基坑工程中遇到的膨胀土处理问题进行了分析。为控制基坑过大变形，对这一特定土质下的基坑支护施工及周边土体采取了相应的处理措施，保证了基坑及周边建筑物的安全，可供相关工程参考。
关键词：膨胀土；深基坑工程；变形控制；土体加固；基坑监测
1项目概况
百悦商业广场工程位于广西来宾市前卫路，总用地面积为17 128 m2，拟建建筑物均为地上5层框架结构建筑，2层地下室，基础形式为筏板基础，基坑开挖深度为10.4～14.0 m。整个基坑形状呈凹字形，周长约630 m。
1.1水文地质
本工程地质条件按其岩性和状态可分为4层：第①层为素填土，以黏性土为主，局部含有较多建筑垃圾；第②层为硬塑状红黏土，属于中等胀缩土；第③层为微风化灰岩；第③1层为溶槽（洞）充填物。场地内地下水类型可分为上层滞水和岩溶裂隙溶洞水，其中上层滞水水位埋深0.30～8.50 m，岩溶裂隙溶洞水主要赋存于灰岩溶洞、溶蚀裂隙中，上述局部富水性较大，对基础施工有一定影响。
1.2周边环境
基坑东、西、北面邻近来宾市原兴宾区政府小区，邻近的居民楼为3～7层的砖混结构建筑，距离基坑最近的房屋仅6 m，南面紧邻市政道路。基坑周边大部分楼房为20世纪80年代修建，基础埋深浅，基础形式主要以条形基础为主。基坑四周距离建（构）筑物较近，地质环境较为复杂，且周边排水管道长久失修，排水系统存在严重的缺陷。
1.3支护形式
基坑支护采用桩锚支护形式，支护桩为旋挖桩，桩径1.2 m，桩深为16～21 m，桩心距为2.5 m；锚索长度19.0～24.5 m，设1～2排锚索，锚索张拉值为100～150 kN，以20#槽钢作为锚索腰梁。
2工程面临的问题
2.1现状调查
现场调查发现，受到降雨影响，周边路面局部积水严重，大量雨水通过地表裂缝渗进基坑周边路面下的土层中。基坑周边土层中膨胀土受到雨水浸泡后，土体膨胀对支护结构产生很大的推挤力，导致支护桩桩身断裂或移位，继而会引起桩间土塌方，周边道路沉降、道路开裂等现象，严重影响到基坑的稳定性。
2.2设计情况
本工程采用桩锚支护形式，原设计的北面仅1排锚索，且张拉值偏低，设计上完全没有考虑膨胀土性状及周边环境情况。膨胀土深基坑设计难度普遍较高，如果设计人员对广西地区膨胀土土层和基坑环境把握不准确，没有足够的业务知识水平和工程实践经验，则在设计时也往往按照一般黏性土的特征进行基坑的设计。如此一来，施工时也将根据设计图纸按常规方案进行施工，那么，对基坑的风险预判必将出现遗漏。
2.3前期开挖
深基坑工程开挖时，开挖土方引起原土层平衡应力遭受破坏，导致应力场发生改变[3]。由于施工人员的经验欠缺，在未采取任何措施情况下就进行土方大开挖，导致开挖时出现以下情况：
1）土方开挖过程中为了加快施工进度而未采用分层开挖的方式，局部位置超挖严重。
2）部分锚索注浆强度还未达到龄期就进行下一土层的开挖，出现锚索未充分受力的情况。
3）在开挖时未按照原方案要求做好放坡、挖台阶、喷浆等防护措施，从而导致支护桩变形过大，东北角的CD段在开挖至约-8.0 m时出现连续5根桩断裂的情况。
3变形控制要点
3.1控制重点
对于深基坑来说，基坑的变形直接关系到基坑及周边建（构）筑物的安全。本工程中，基坑开挖深度深、周边环境复杂、钻孔围护的技术要求较高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆膨胀土遇水会使基坑发生较大位移，即围护结构发生歪斜、下沉、失稳、破坏。因此，保证基坑开挖施工中基坑本身的变形在规范允许范围内，不造成附近建（构）物损害是本工程的控制重点。
3.2 施工控制
在施工前，根据设计图纸、设计文件和相关技术要求，编制围护结构（钻孔灌注桩）、基坑开挖和支撑等施工组织设计或施工方案，按照项目部、公司两级审批，并通过专家论证后按照方案组织施工。施工过程中严格按照方案执行，如实际情况有所变动，则重新进行方案的编制、评审及专家论证。
3.3计算分析
在确定施工方案前，考虑实际膨胀土的地质情况对基坑支护结构进行设计复核。
目前，对于预应力锚索的挡土支护结构一般作为刚性支撑的连续梁来计算，或作为弹性支撑的连续梁来计算，但未合理考虑施工过程的影响[4-5]。由于在实际工程施工中各锚索的受力是不同的，特别是由于基坑周边道路开裂导致膨胀土受含水量变化的影响，其作用于支护结构的膨胀力不同，因此，在计算时应考虑施工过程的变化及膨胀土最不利的影响进行计算。计算时首先确定膨胀土不同情形下的膨胀作用力，可参考DB45/T 396—2007《广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程》进行膨胀压力试验，以确定其对支护桩侧向的膨胀压力。
通过计算可知，不考虑施工过程方法计算出的弯矩是偏小的，最大位移为18.2 mm，而采用增量法及考虑膨胀土最不利影响时，最大位移可达45 mm，故对本工程支护结构的计算，应考虑施工过程的影响。通过计算分析可知，在离开挖面越高的位置加预应力，对减少支护结构侧移的效果越明显，本次在支护结构中上部均增设1道锚索，以保证基坑支护的安全。
4控制措施
4.1 控制地表水的渗入
1）在施工前完善基坑周边排水沟、截水沟等排水措施的设置，排查水沟的排水走向，以排为主，以堵为辅，防止地表水渗入地下。同时在基坑周边设置沉淀池，污水通过设置的排水出口至沉淀池并定期将水抽出排走，以减少水污染。上述中的沉淀池须采用圬工或砌砖池。
2）在施工时避免水管出现漏水，以免水管漏水而发生严重沉降。对基坑四周埋设的水管进行检查，明确漏水位置，并采取封堵措施：人工开挖路面，以便明确漏水位置并更换漏水管道；回填空洞区域。
3）在建筑物周围做好地表渗、排水沟等，散水坡适当加宽（可做成宽1.2～1.5 m），下可做砂、炉渣或灰土垫层，并设隔水层。对已出现的裂缝，可采用防水布密闭堵住渗水区域，或采用化学灌浆加固路面沉降、裂缝的区域。
1）对已施工完成的第1排锚索进行二次张拉以提高张拉值，由原设计100 kN提高到200 kN。
2）对出现裂痕的支护桩区段分别在支护桩裂痕上下方1 m位置各增设1道腰梁，满槽浇筑混凝土。
3）局部区域基坑支护结构存在严重安全隐患的情况下，在浇筑筏板混凝土时，可增设混凝土反边，用以支撑支护结构。筏板基础边距离基坑支护桩边约300 mm，为了保证基坑支护的根本安全，在浇筑筏板混凝土时，连同筏板边与支护桩边的空间一起浇筑高约1.5 m的混凝土，减小了支护桩计算受力长度。
4.2加强施工过程监控
在基坑进行加固处理的过程中做好监控测量工作，对基坑围护结构的桩顶水平和垂直位移及桩的深层侧向变形位移、地表沉降、地下水位、周围建筑物沉降、倾斜、裂缝及周边地下管线等项目进行监测，掌握在基坑加固施工过程中各部位的变化情况。通过监测数据的分析计算与处理，及时预测施工出现的问题，为是否采取保护、加固措施提供数据支撑，以确保基坑施工期间基坑的稳定。
5结语
我国膨胀土分布广泛，膨胀土作为一种特殊性质的土，对工程的影响较大，一旦发生安全事故，将对工程本身的结构安全及周边环境造成巨大影响。因此，膨胀土地区的深基坑施工安全风险控制显得尤为重要。实践证明，结合当地膨胀土的特性，通过合理地进行设计处理、加强施工过程控制和监测并及时采取应急加固措施，能完全控制好膨胀土地区深基坑的变形，最终取得良好的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]寿旋,徐肖华,孙苗苗,等.软土地区深基坑被动土体加固高度改进研究[J].岩土工程学报,2010(S1):104-108.
[2]范臻辉.膨胀性土地基胀缩特性及桩-土相互作用研究[D].长沙:中南大学,2007.
[3]吕成龙.膨胀土质基坑周边建筑物变形研究[D].武汉:华中科技大学,2011.
论文作者:史林林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/5
标签：基坑论文; 结构论文; 工程论文; 土层论文; 深基坑论文; 位移论文; 措施论文; 《防护工程》2018年第35期论文;