软弱土场地岩土工程勘察与基坑支护

卢 俊 郑玉涛

南京勘察工程有限公司 江苏南京 210000

近年来，随着我国快速发展，城镇化的推进速度也在不断加快，城市人口数量呈爆炸式增长，城市拥堵日益加剧。因此对地下空间进行有效开发具有非常重要的现实意义，岩土工程作为工程建设中涉及岩石、土体及地下水的土木工程形式，成为我国对地下空间进行开发的主要途径[1-2]。在此背景下，以某工程G 为例，对软弱土场地岩土工程勘察与基坑支护方法进行研究，通过弥补常规方法的不足，实现岩土工程勘察与基坑支护方法的整体优化，从而提升我国软弱土场地岩土工程的实际价值。

1 软弱土场地岩土工程概况

软弱土具有特殊的物理力学特质，在实际工程建设中呈现出特别的工程性质。软弱土的特点是土体孔隙较大、天然含水量高、压缩系数高、渗透系数低且抗剪强度较低，当外部荷载作用过高时，软弱土地基较低的地基承载力会导致地基变形变大且呈现出变形不均匀、稳定历时长的特点。工程G 地处我国软弱土分布较多的沿海地区，工程建设场地地势总体较为平缓，局部地形起伏程度偏大，涵盖部分河流冲积平原区域。软弱土场地工程G 地质分层情况较为复杂，进行岩土工程勘察及基坑支护时应充分考虑工程区具体的地质情况，合理进行岩土工程的勘察，为稳定的基坑支护提供可靠的依据。

2 软弱土场地岩土工程勘察

在对软弱土场地岩土工程进行勘察的过程中，合理选择勘探孔布置位置并确定其深度是勘察工作的核心和重点，其主要通过计算软弱土场地岩土工程区地基的附加应力来实现。附加应力是指工程区中建筑物或其他外载体对地基所产生的作用力，是导致地基压缩变形的主要因素，其具体计算公式见式（1）。

式中：η——工程区地基的附加应力；

f0——地基的自重应力；

y1、y2——软弱土场地岩土工程中外载体作用点与建设地基间的夹角。通过对地基附加应力的计算，可得出软弱土场地岩土工程中地基附加应力的分布情况如图1 所示。

图1 软弱土场地岩石工程地基附加应力分布情况

观察图1 中曲线可知，软弱土场地岩石工程的地基附加应力呈环形分布，且考虑软弱土场地的土层特征，通常选择地基附加应力数值为0.2～0.3 作为岩土工程勘察探孔的最佳深度区域，即图1 中的阴影区域。因此当对软弱土场地岩石工程进行勘察时，为确保勘察探孔的均衡性，应尽量提升其布置的对称性，并将其孔深控制在地基附加应力数值的最佳区间，从而优化岩土工程勘察的效果，为设定基坑支护方案提供前提和基础。

3 软弱土场地岩土基坑支护

3.1 选取基坑支护结构

软弱土场地具有其特有的岩土工程特性，土层内部孔隙较大且可压缩系数较高，导致软弱土场地岩土工程中的基坑变形稳定控制难度较高，尤其当基坑的坑底土层为软弱土土层时，因基坑的被动区土层承载力和抗力不足，支护结构需要有足够的插入深度，才能确保基坑工程的相对稳定，且基坑支护结构的插入深度还会受到工程地质条件、周围建筑体形式及场地地势特点等因素的影响。软弱土场地条件下的基坑工程较良好地质条件地区的基坑工程更易引发工程事故，因此要合理选取基坑支护结构，首先要对基坑支护排桩墙体前后的土层压力进行计算，其具体公式见式（2）。

式中：yZ——土层底部对基坑支护排桩墙体产生的主动土压力；

yb——土层底部对基坑支护排桩墙体产生的被动土压力；

sx——地表传递到第x 层土层的荷载力；

hj——第j 层土层底部的天然重度；

dj——厚度；

ωx——第x 层土层的内摩擦角；

Nx——第x 层土层的土黏聚力。

蒙古族的整个篇章中，也基本是在一个固定的场景里——蒙古包，此处用逆光位置上的传统成像切割灯，将蒙古包中的八个坐席用光斑切割出长方形来拼成“八”字，一是将演区突出，二是从视觉的角度上，用长方形拼合而成的“八”字形刚好形成了一个室内场景的区域，让观众一看到此场景立刻就能有一种身临其境被包裹在其中的感觉。随着篇章的进行，“八”字形区域时而强调时而弱化，在情节以及时间转换上都很好地起到了锦上添花的作用。

在对主动土压力及被动土压力进行计算后，对其做不断叠加，寻求第一个基坑坑底土层压力为0 的节点，并将其设定为点k0，则其距基坑坑底的距离为k，能够得出下面的基坑支护排桩墙体的入土深度计算公式（式3）。

式中：r——排桩墙体嵌入土层的实际深度；r0——基坑支护排桩墙体入土深度的预期数值。

即使对于同一个基坑工程，其支护结构的选择方案也较为多样，以对基坑支护排桩墙体嵌入土层的实际深度为依据，对基坑支护结构模式进行选择，的几种基坑支护结构模式如图2 所示。

图2 几种常见的基坑支护结构示意图

如图2 所示，基坑工程能够产生的土压力是呈三角形分布的，当基坑工程坑底土层为软弱土地质条件时，其基坑支护结构排桩墙体多选择悬臂式排桩，在坑底外土层主动土压力的作用下，推动排桩向基坑内侧方向发生倾移，下半部分呈现反方向作用。悬臂式排桩的支护结构能够在软弱土地质条件下，维持排桩墙体所受的作用力的平衡状态，从而为基坑支护工程提供稳定性方面的保障。

3.2 计算基坑支护排桩变形程度

在软弱土场地基坑支护工程中，插入排桩承受的作用力是基坑支护内部结构力的主要部分，在上一节对基坑支护排桩入土深度进行计算并选取基坑支护结构模式后，应对基坑支护结构的排桩变形程度进行计算，以体现基坑支护结构力是否处于平衡状态，其具体计算公式见式（4）。

α——软弱土地质层有效的内摩擦角；

r——排桩墙体嵌入土层的实际深度；

y——基坑坑底土层对基坑支护排桩墙体的主动土压力及被动土压力之和。

通过计算，当基坑支护排桩嵌入土层深度变大时，排桩的变形程度会相应降低，或是当基坑坑底土层对基坑支护排桩墙体的主动土压力及被动土压力之和下降时，排桩的变形程度也会相应降低。因此，合理设定基坑支护排桩插入的深度能够有效控制排桩的变形程度，从而维护基坑支护结构的平衡和稳定，为软弱土场地岩土工程安全稳定提供保障。

4 实例分析

在对软弱土场地岩土工程勘察与基坑支护方法进行研究后，将分别对工程区G 进行岩土工程勘察及基坑支护的模拟测试，以验证本次研究的软弱土场地岩石工程勘察与基坑支护方法的实际效果如何。第一阶段将在工程区G 中选取五个测试区，进行岩土工程勘察准确度测试，选取传统勘察方法作为对照组，分别记录两组的准确度数值，通过结果对比体现本次研究的效果，具体实验结果数据如表1 所示。

表1 软弱土场地工程区G工程勘察准确度验证结果

观察上表中实验数据可以发现，实验组的探孔深度较稳定，处于23～25cm，其勘察准确度均超过98%，平均准确度为99.2%；对照组探孔深度浮动较大，处于20～28cm，其勘察准确度均低于95%，平均值为94.0%。通过对比，实验组的平均勘察准确度较对照组提高5.2%，满足研究要求。

第二阶段在工程区G 中选取五个测试点，对基坑支护排桩的变形程度进行测试，选取传统支护结构作为对照组，分别记录两组的排桩变形程度，具体数据如表2 所示。由表可见，实验组排桩变形程度均低于0.2，其平均值为0.13；对照组排桩变形程度均高于2.5，平均变形程度为3.06。通过计算可得，实验组平均的排桩变形程度较对照组降低2.93，达到预期效果。

表2 基坑支护排桩变形程度测试结果

5 结语

对软弱土场地岩土工程勘察与基坑支护的研究在改善传统方法的不足和基础上，提升岩土工程勘察探孔深度的合理性，选取恰当的基坑支护结构，以降低基坑支护排桩的变形程度，确保整体工程的安全稳定。但由于软弱土地质土层条件较为复杂，在工程勘察及基坑支护中精确分割土层的难度较高，可能会使探孔深度的确定产生误差。今后应提升对土层性质检测的技术及能力，控制误差，优化软弱土场地岩土工程勘察及基坑支护的效果。