軟粘土壩基深基坑開挖工程地質(zhì)特征分析

【摘要】白鶴林水庫壩基基坑最大開挖深度17m，軟粘土，含水量高，孔隙率大，滲透性低，壓縮性高，具有弱至中等膨脹性，具有明顯的觸變性及抗剪強度低，圍繞上述特點，系統(tǒng)的概述了土體的特點及施工中主要的工程地質(zhì)問題，旨在為類似工程設(shè)計提供有益的啟示。

【關(guān)鍵詞】白鶴林水庫；深基坑；軟粘土；工程地質(zhì)問題

1 工程概述

白鶴林水庫為四川省蓬溪船山灌區(qū)工程的囤蓄水庫，位于蓬溪縣新星鄉(xiāng)雷樹堂村的白鶴林附近，水庫正常蓄水位418.00m，總庫容8828×104m3；壩高約62.0m，設(shè)計壩型為粘土心墻石碴壩。壩基基坑最大開挖深度約17m，基坑主要位于沖溝內(nèi)坡洪積（Q4dl+pl）的粉質(zhì)粘土層，褐灰、灰色，軟塑狀，粘粒含量為30.2～33.5%；天然含水量為27.6～35.5%；干密度1.39～1.55g/cm3；比重2.69；孔隙比0.736～0.935；飽和度100%；塑性指數(shù)14.1～20.4；壓縮系數(shù)av0.1～0.2=0.385～0.570MPa-1，；壓縮模量Es0.1～0.2=3.4～4.7MPa；滲透系數(shù)1.4×10-7～ 4.1×10-6cm/s，；自由膨脹率27～38%；靈敏度4.5。該土層具有承載低，壓縮變形大，存在不均勻沉降；抗剪強度極低，邊坡穩(wěn)定性差，地下水位高，透水性微～極微，局部土體具弱膨脹性；局部土層欠固結(jié)并具觸變性，具有軟土工程特性，其工程地質(zhì)特性如下：

2 軟粘土工程地質(zhì)特性

（1）高含水量和高孔隙性：根據(jù)前期試驗資料，基坑各土層天然含水量為22.3%～60.0%，均值27%～45.6%，飽和度89%～100%，為飽和土，孔隙比0.6899～1.062，均值0.7992～0.8027。

（2）滲透性低：根據(jù)前期試驗資料，基坑各土層滲透系數(shù)K=4.5×10-8～2.9×10-5cm/s，均值5.5×10-7 ～2.0×10-6cm/s，以微透水～極微透水為主。

（3）壓縮性高：根據(jù)前期試驗資料，基坑各土層壓縮系數(shù)av0.1～0.2=0.265～0.612MPa-1，均值0.420MPa-1；壓縮模量Es0.1～0.2=3.4～6.1MPa，均值4.6Mpa，以高～中等壓縮性為主。

（4）弱～中等膨脹性：根據(jù)前期試驗資料，Ⅱ-③層自由膨脹率20～55%，均值33%，擾動樣膨脹力試驗，膨脹力19.7～35.2KPa，均值25Kpa；Ⅱ-②層自由膨脹率25～51%，均值40%，自由膨脹率大于40%的試驗組數(shù)占66.7%，擾動樣膨脹力試驗，膨脹力21.8Kpa；Ⅱ-①層自由膨脹率20～59%，均值38%；擾動樣膨脹力試驗：膨脹力36.2KPa，擾動樣膨脹力較低。綜上所述，基坑土體局部具有托膨脹性。

（5）抗剪強度低：根據(jù)前期試驗資料，飽和快剪、飽和固結(jié)快剪、固結(jié)排水剪、固結(jié)不排水剪、不固結(jié)不排水剪試驗中c和Φ值均較低。

（6）較顯著的觸變性：土體靈敏度為2.9～4.6，屬中～高靈敏度土，土體在經(jīng)擾動后結(jié)構(gòu)被破壞，土體的強度急劇的降低。

（7）具明顯的蠕變效應(yīng)：軟粘土經(jīng)擾動和開挖后，并未迅速的發(fā)生破壞，而是隨時時間效應(yīng)的累積，逐漸的發(fā)生變形和破壞，特別是在外荷載或外圍水動力作用下，發(fā)生破壞的過程更明顯。

3 基坑的主要工程地質(zhì)問題

（1）、基坑開挖時應(yīng)充分考慮土體易變形、強度低、滲透性差等特性，應(yīng)根據(jù)土體的力學(xué)特性進行穩(wěn)定性計算以便采取相應(yīng)的工程處理措施。

（2）基坑周邊地下水位高，開挖時地下水滲出時會產(chǎn)生動水壓力，易引起邊坡變形。土體的排水固結(jié)也易使基坑邊緣土體變形開裂，降雨或地表水沿裂縫會產(chǎn)生二次孔隙水壓力，對邊坡穩(wěn)定不利。

（3）基坑土體具有軟土特性，屬中～高靈敏度土，，在震動荷載作用下，結(jié)構(gòu)易破壞，易使強度迅速降低，施工中應(yīng)充分考慮施工機械震動對土體的破壞及存在沉陷的可能，施工中應(yīng)采取有效措施。

（4）基坑周圍附近其它堆載物產(chǎn)生外在何在，施工中應(yīng)充分考慮其對基坑穩(wěn)定的影響。

（5）基坑開挖前應(yīng)完成周邊截排水措施施工，防止雨水等匯入基坑，影響邊坡穩(wěn)定。

4 軟粘土基坑地基處理方法

（1）表層排水法：在地面開挖水溝，以排除地表水，同時降低地基表層的含水量，確保施工機械的作業(yè)條件，為了使開挖水溝在施工中發(fā)揮盲溝作用，常用透水性良好的砂礫回填。

（2）墊層法：就是在軟土地基頂面鋪設(shè)厚度為0.6m—1.0m的砂墊層或土工布等化學(xué)物質(zhì)作為軟土層固結(jié)所需要的上部排水層，以加速沉降的發(fā)展，縮短固結(jié)過程。

（3）預(yù)壓排水固結(jié)法：預(yù)壓排水固結(jié)法地對天然地基，或先在地基中設(shè)置砂井、排水板等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級逐漸加載，或是在建筑物建造以前，在場地先行加載預(yù)壓，使土整體的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時強度逐步提高的方法，加速地基土的抗剪強度的增長，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。

（4）樁基法：采用單排或多排鉆孔灌注樁，樁頂設(shè)冠梁，使鉆孔灌注樁形成一整體。鉆孔灌注樁外側(cè)設(shè)雙或單排深層攪拌樁止水，若土壓力驗算鉆孔灌注樁不足以抵抗土壓力時，在冠梁及鉆孔樁內(nèi)側(cè)設(shè)支撐梁。

5 結(jié)語

該深基坑支護工程雖然是臨時性工程，但涉及設(shè)計方案和施工管理等諸多影響因素，存在相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險性。為此，施工前應(yīng)審慎選擇方案，深入進行分析調(diào)查，預(yù)測出基坑施工對周圍環(huán)境的影響程度，施工中加強監(jiān)控，及時采取改進施工措施和應(yīng)變措施，以保證達基坑邊坡的穩(wěn)定性。

參考文獻：

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