摘要 超深基坑是一个及其复杂的工程，考虑的影响因素较多。土质土层、地下水埋深、开挖深度、拟建建筑物基础类型以及基坑周边情况都会给支护方案的选择带来影响。本文从影响因素和机理方面进行研究，得出以下结论：软土会直接影响地基的沉降，导致建筑物沉降时间的延长；粗粒土在基坑支护工程中极易引起坑壁、坑底冒砂涌水的流土事故；地下水处理不当易引发严重的涌水现象；应尽量减少施工给土体强度带来的破坏。
关键词 超深基坑 影响因素 机理分析
1引言
超深基坑是一个由空间和时间相结合的体系，考虑到其复杂性，支护方案的影响因素也较多。大致可以归为以下几点：基坑开挖场地的土质土层、地下水的埋深和变化；基坑场地工程情况，如平面尺寸、设计开挖的深度、拟建建筑物的基础类型；基坑周边情况，如已建建筑物的高度、埋深、基础形式，周围道路、市政管线设施的类型和位置，以及这些设施对基坑施工的变形控制、施工场地的污染问题、噪声的要求；施工材料、设备、技术给支护方案选择带来的影响；工程总造价；工程进度及工期等对支护结构选型的要求。
2超深基坑影响因素
2.1岩石种类
2.1.1碎石土
碎石土是指粒径大于2 mm，含量超过总量的50%的颗粒土[1]，其具体划分见表1。
2.1.2砂土
砂土是指粒径大于2 mm的颗粒，含量不能超过总质量的50%和粒径大于0.075 mm的颗粒含量超过总质量的50%的土[1]，具体划分见表2。
2.1.3粉土
粉土是指粒径大于0.075 mm的颗粒，含量不超过总质量的50%和塑性指数 Ip≤10的土。粉土具有砂土和粘性土的部分特征，根据粘粒含量又可划分为砂质粉土和粘质粉土。
2.1.4粘性土
粘性土是指塑性指数>10的土。根据塑性指数不同，粘性土又细划分为粉质粘土和粘土两类，当10
2.2粘性土特征
随着含水量的不同，粘性土表现的物理状态也将不同。当含水量大时，土呈粘滞流动的液体，即流动状态；随着含水量的减少，粘滞流动的特点逐渐消失表现为塑性；当含水量再次减少时，可塑性渐渐消失，从可塑状态转化为半固体状态。如果在含水量减少的过程中，测土的体积发现土的体积随着含水量的减少而收缩。但当粘土的含水量非常少的时候，土的体积随含水量的减少的状况用肉眼不易发现，这种状态称为固体状态。
2.2.1界限含水量
粘性土的含水量从一种状态转变成另一种状态的分界点称为界限含水量[2]。流动状态向可塑状态转化的界限含水量称为液限 L；可塑状态向半固体状态转化的分界含水量称为塑限 p；半固体状态向固体状态转化的分界含水量称为缩限 s。
2.2.2塑性指数与液性指数
1、塑性指数：
可塑性具有区别粘性土和砂土的特征。通过处在塑性状态下土的含水量变化范围来衡量可塑性的大小，从液限到塑限含水量的变化范围越大，土的可塑性越好。这一范围称塑性指数 Ip：
Ip= L—— p （2.1）
2、液性指数：
液性指数IL表现了天然和界限含水量的指标，其表达式为：
（2.2）
粘性土的状态可按液性指数IL分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑状态，见表3所示。
表3粘性土状态划分
IL≤0 0 坚硬 硬塑 可塑 软塑 流塑 2.3粘性土与粉质粘土的区别 （一）粉质粘土的判别方法 粉质粘土是根据GB50007-2011规范，塑性指数处于10～17之间的粘性土。在野外粉质粘土的鉴别通常用以下两种方法 1、用手掌揉搓法： 取少量式样，用手掌朝一个方向进行搓条，待搓成直径为2mm的土条并产生裂纹，则可判定是粉质粘土。 2、刀切面法： 刀切粉质粘土有含砂迹象，呈暗哑不反光；而粘土的切面平整而光滑。 （二）粉质粘土物理特征 1、含水量 土的天然含水量（ω）是指原状土中水的质量和土粒总质量的比值。通常以105～110℃的温度下，烘至恒重失去水分的质量和干土质量之比值，常用百分数表示。含水量反映了土的状态和性质，是计算土的孔隙比、饱和度、液性指数、干密度和地基容许承载力等的依据。土的天然含水量不仅和土的颗粒组成有关，还与土的矿物成分、深度、分布位置等因素相关。粉质粘土的颗粒组成成分除以粉粒为主外，还含有部分粘粒和微量砂粒。粉质粘土颗粒间的联结力大于粉土而又小于粘土，其天然含水量、孔隙比也同样依循此规律。 2、天然密度 土的密度（ρ）是指土单位体积的质量。ρ可以反映原状土体内部结构的紧松，也是土基本物理性质的指标之一。 3、比重 比重（ds）也称颗粒密度，是指土粒质量与在4℃时的同体积水的质量之比。比重的大小与土中所含矿物成份相关。粉质粘土的组成成分比较复杂，是多种矿物组合而成的。一般含SiO2为70%～80%、Al2O3为10%～20%，还有少量的Fe2O3、CaO、MgO等。 4、孔隙比 土中孔隙的体积和土颗粒体积的体积之比，也称孔隙比，即： （2.3） 孔隙比是一个重要的物理性指标之一，用小数表示。通常用来评定天然土层的密实程度，（孔隙比）e<0.6的土为密实性土，压缩性低；e﹥1.0的土属于疏松的高压缩性土。 5、液限与塑限
由界限含水量，把呈可塑状态的细粒土的上限含水量称为液限（ωL），把呈可塑状态的细粒土的下限含水量称塑限（ωP）。土的可塑性指标与土的矿物成分、颗粒组成、吸附水的表面电荷强度、活动性等因素有关，因此，能够地反映土的一些物理特性。
按照《岩土工程勘察规范》[4]要求，粘性土按塑性指数可分为粉质粘土和粘土。其塑性指数（Ip）即是液限和塑限的差值。
6、压缩性与抗剪强度
抗剪强度和压缩性均属于土的力学性质范畴。其中土的压缩性是可以反映土体荷重作用下的变形特性。土在压力间隔Pi=100 kPa到200 kPa条件下，通过压缩系数a1-2和压缩模量Es1-2来判定土的压缩性。当Es1-2越大， a1-2越小，则土的压缩性就越低。抗剪强度是土体在抵抗剪切滑动外力下的极限强度。试验常通过测得土在不同垂直压力下，破坏的剪应力来确定土的凝聚力C和内摩擦角φ。
3超深基坑支护影响机理
3.1土体因素
通过大量的事故分析表明，地质土层是引发基坑支护事故的主要原因之一。由于土质条件是对支护设计结构选型的关键因素，所以在施工过程中应特别注意对基坑开挖范围及基坑下部l～2倍深度的工程情况。具体情况如下：
1、在岩土中常把软粘土简称为软土，天然含水量比较高（接近或大于液限），具有高压缩性、低强度、触变性、流变性、低透水性等特点。在加载初期，软土地基中孔隙水压力通常较高，直接影响地基的沉降，导致建筑物沉降时间延长。
2、大多数河道沉积的粗粒土都为砂类土，按粒组含量的不同又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。相比软土其特点主要表现为抗剪强度和渗透性要高、但变形却小，在基坑支护工程中极易引起坑壁、坑底冒砂涌水的流土事故。
3.2地下水的作用
在超深基坑开挖的过程中，会打破地下水原有的平衡，导致地下水流向基坑内部。尤其是基坑底和壁部露出砂层时，由于砂层具有较好的透水性，易导致地下水产生严重的涌水现象。如果不有效控制地下水，将会严重影响施工甚至无法施工。
1、在超深基坑开挖过程中，原有地下水的平衡状态已经被打破，地下水流向基坑内部，给基坑的稳定性带来影响。
2、地下水处理不当将会影响基坑坑壁的稳定性，特别在基坑壁或基坑底露出砂层时，由于砂的高透水性，可能会引发严重的地下水涌水现象。另外，当砂层中的动水压力大于砂土本身抗渗能力时，松散的砂土会伴随地下水一起涌入基坑内，导致流砂现象的发生。为了在超深基坑工程挖土和地下室施工时，减少水的影响，一般采用止水、排水和降水的方法来解决这类问题。
3、在雨季对深大基坑开挖时，要做好防汛抢险措施。比如：安排抢险人员，准备足够的麻包、草袋、抽水泵等抢险的物资。确保在暴风雨来临时，尽量堵住坑外的水。
3.3场地周边环境
基坑支护结构选型必须考虑的因素之一就是要确保周边建筑、道路和市政设施的安全。凡深或大的基坑施工必定打破原场地土的力系平衡，使土体产生变形，进而对周围环境产生危害。基坑支护的另一个必须考虑的因素就是尽量减少施工给土体强度带来的破坏，同时还应做好合理的支撑，用以防止周边变形。因此，施工前必须对周围建筑物和市政管线等进行详细调查，做到心中有数，只有这样才能采取有效的针对措施，避免事故的发生。
4总结
本文对基坑支护的影响因素进行了一个总结，得出以下几点结论：
1、在基坑支护时，地基中的软土，会直接影响地基的沉降，导致建筑物沉降时间的延长。
2、粗粒土相比软土其特点主要表现为抗剪强度和渗透性要高、而变形却小，在基坑支护工程中极易引起坑壁、坑底冒砂涌水的流土事故。
3、地下水处理不当将会影响基坑坑壁的稳定性，特别在基坑壁或基坑底露出砂层时，由于砂的高透水性，会引发严重的涌水现象。
4、基坑支护中应尽量减少由于施工给土体强度带来的破坏，做好合理的支撑防止基坑四周变形。
参考文献
[1] GB50007-2011， 建筑地基基础设计规范[S].
[2] 龚晓南. 高等土力学[M]. 杭州：浙江大学出版社， 1996.
[3] GB50021-2009， 岩土工程勘察规范[S].
[4] 傅裕寿. 土力学与地基基础[M]. 北京：清华大学出版社， 2009.
相关热词搜索： 支护 机理 因素 影响 深基坑下一篇：浅谈《地基与基础》课程教学改革