南兵
中铁二十一局集团第一工程有限公司 新疆乌鲁木齐 830011)
摘要:随着我国近年来城市现代化建设的不断完善,我国广大民众对于建筑物和基础设施建设的需求正在不断提高。因此,我国目前对于建筑物建设和基础交通设施的开发深度和广度正在不断拓展。部分地区城市发展快速,地区土壤结构主要以深厚软土地质为主,这就导致建筑物基坑开挖工程难以展开,暴露出了诸多问题。本文将对软土地区基坑开挖的工程地质问题以及影响基坑稳定性的主要因素展开探讨,结合工作经验以及工程建设技术,提出合理的应对策略。
关键词:深厚软土地区;基坑开挖;工程地质问题
深厚软土地区由于土质稳定性不足,因此软土地区地基承载能力极为有限,但目前随着社会经济的快速发展以及施工技术的不断提高,软土地区基坑挖掘深度不断增加,所以,基坑挖掘深度正随着社会的发展而不断提高,这就对基坑开挖工程的安全稳定性要求越来越突出。基于此需要深入对深厚软土地区的基坑挖掘工程所存在的地质问题展开深入研究,笔者将结合实际工作经验和工程技术提供相应意见和思考路径。
一、软土区基坑施工中所存在的主要地质问题
在深厚软土地区基坑开挖过程中,由于地质条件而产生的施工问题极为常见。特别是在我国东南沿海地区,该地区大部分地质属于深厚软土,土壤中矿物含量较高,部分地区可高达7成以上,所以导致大部分地质土壤结构较为松散且含水量较高。这种性质的土壤强度较低,容易发生流动或形变,不利于建筑施工的展开。
(一)基坑边坡失稳问题
由于深厚软土地区土壤松散结构不稳定,因此边坡失稳问题时常发生。主要是由于在施工过程中软土层要遭受多重荷载,在荷载力的作用下,而导致软土出现结构破坏,从而产生土壤液化,流动塌陷等问题。由于基坑边坡失稳问题的客观存在会导致基坑稳定性直线下滑,严重时有可能造成边坡破坏,无论对工程建设还是工程工作人员的生命安全都造成了一定的威胁跑【1】。
(二)软土层渗透变形问题
由于深厚软土土壤中含水量较大,饱含水分的土壤要比一般土壤质地更软,地下水位更高,这样就导致基坑内外水位差出现非常大的差异。水位差的存在会形成相对压力,而基坑侧壁在水位差的作用力下会发生形变,侧壁受力过大则有可能导致基坑塌方造成严重的破坏。
(三)水土流失问题
深厚软土地区土壤中具有较多的水分,而在基坑开挖工程中需要采用基坑抽排水的方式将渗水排除基坑,但在抽排水过程中,基坑周围地区会在抽排水作用力的影响下而发生沉降,土壤结构整体出现沉降现象,则导致建筑物或者土壤中的管路出现形变问题,在较大的外界压力下,而发生断裂或破坏。
(四)坑底隆起问题
坑底隆起问题的产生主要是由于在基坑工程开挖过程中,会破坏厚土层的天然应力状态,导致土壤结构不稳定,基坑边侧向基坑底部挤压,从而导致坑底隆起现象【2】。该问题最常见于东南沿海地区深厚软土层,深厚软土其特殊的结构性质,导致基坑底部承压能力较弱,更加容易出现坑底隆起。
二、影响基坑稳定性的主要因素
(一)深厚软土土质强度较低
在深厚软土地区进行基坑挖掘工程,导致基坑稳定性较差的主要原因是地区土质较为特殊,稳定性较差,再加上深基坑开挖本身需要较深的挖掘深度,这样会进一步破坏土层结构,土质结构失去原有作用力,所以,导致基坑的支护工作难度变得更高,是影响基坑开挖工程稳定性的主要因素。
(二)软土层地下水位较高
从当前我国常见软土层地区来看,大部分软土层水分含量极高部分可高达7成以上,由于水分的参与则导致土壤会犹如流沙一样出现流动性。这样一旦对软土层进行挖掘施工,则导致软土结构变形较大,挖掘出土壤后,边缘地区土壤结构将会变得极为松散,受到外界压力或者其他因素影响,极有可能导致边缘地区坍塌而造成危险。
(三)周边建筑物对基坑挖掘的影响
深厚软土地区在基坑挖掘施工过程中,周边建筑物和其他施工物料的堆积,都会造成土质结构承载力的增加,这些物体以及建筑物都会对基坑的安全稳定性造成一定的影响。如果这些受力点刚好处于基坑挖掘边缘或者基坑挖掘的坑内,则十分容易导致基坑坍塌,对基坑的安全性造成了安全隐患。特别是对于我国南方城市人口密集区域,人口众多,车流量较大,施工现场极为复杂,所以也会影响到基坑挖掘的安全稳定性【3】。
(四)挖掘本身对软土层的破坏
基坑开挖对基坑层的软土自然结构中的应力造成了破坏,一旦挖掘则深厚软土层应力突然释放,土层结构瞬间崩溃瓦解,极易导致侧变形变,造成极大的破坏。
三、深厚软土地区基坑开挖工程地质问题的有效解决措施
前文主要探究了深厚软土地区基坑开挖所存在的地质问题和稳定影响因素。为了避免在施工过程中由于上述问题而导致基坑受到破坏,则需要对以下几点原则加以把控。
(一)结合工程实际特点,建立支护体系
要提高软土地区深基坑开挖的稳定性最直接,有效的方式是在基坑开挖施工的过程中,在基坑的边坡上增加支护体系。这样基坑挖掘过程中土层结构和基坑外侧的压力由边坡支护抵抗,从而确保基坑稳定性不会遭受破坏。一般来说在深厚软土地区展开基坑挖掘工程,要做到先支护后开挖、挖至基坑底部采用基底加固或者坡脚重物反压措施,以此来提高支护的稳定性,保障施工人员和工程设施的安全。
(二)注重基坑截水、排水设施
深厚软土地区土层内部土壤水含量较高,所以还需要根据基坑土层的地质结构分布合理安排排水设计。以基坑外侧节水帷幕设计为例,该设计的主要防范目标是对地下水渗流进行堵截,避免土层结构中的水位差而导致土层结构受力发生变化。一般常用截水帷幕施工技术有注浆法、高压旋喷桩、双三轴水泥土搅拌桩等,这些方法既加固了基坑周边土土体又很好的起到了截水帷幕的作用。
(三)根据土质结构分别设计挖掘方案
基坑开挖施工中由于深厚软土的土质结构随着挖掘深度的提高而不断变化,因此,在挖掘过程中可以采用分层分块的方式来设计挖掘方案,不同的挖掘方案可以尽可能减小对土质结构的破坏,这样可以有效利用各土质结构的自然应力,防止大面积无规划的开发而导致坑底变形。
结语:总而言之,在深厚软土地区进行基坑开挖作业,需要深入了解深厚软土地区地质土壤结构,设计合理的挖掘方案和施工措施,尽可能提高开挖工程的安全稳定性。
参考文献:
[1]孔令山.深厚软土地区基坑开挖主要工程地质问题与对策探究[J].建材与装饰,2020(12):219-220.
[2]范晓峰,刘皓.深厚软土地区基坑开挖主要工程地质问题与对策[J].地球,2019(06):105.
[3]应鉴钧,王军翰.深厚软土地区基坑开挖主要工程地质问题与对策[J].建材与装饰,2018(05):236-237.
作者简介:南兵 男 汉族 新疆阿克苏人 1987年生 本科 中级工程师 主要从事铁路、公路、市政工程施工管理工作。