广州地铁设计研究院有限公司
摘要：深基坑工程是指地下室≥3层或工程开挖深度≥5米 ，且施工环境与地质条件较为复杂的工程。由于深基坑工程属于施工重要工程，因此施工行业一直在对该工程施工进行着研究。而花岗岩残积土作为该工程主要影响因素之一，自然也是需要防治的重点对象。本文将以广州地铁六号线萝岗站工程施工为例，对花岗岩残积土防治展开全面论述，期望能够为深基坑工程设计提供一定参考。
关键词:花岗岩残积土；深基坑工程；连续墙；降水井
花岗岩主要由韵母、石英以及长石等物质所组成，其中由于云母与长石存在节理，因此在热胀冷缩时，会因为当地气候、雨量以及化学风化等因素的影响，发生酸化与水解，从而风化形成残积土。而花岗岩残积土通常由粘性土、砂砾质土以及砂质粘性土等物质所组成，由于残积土中含有一定量的游离水氧化物质，能够在土体中形成胶结作用，但当土体中水含量过高时，胶结作用便会受到影响，土体强度也会弱化，会对深基坑工程造成影响，需要通过合理设计对其进行防治。
图二 基底软化
1、工程实例
广州地铁六号线二期工程中的萝岗站位于开达路与开创大道交叉口西北处，为地下两层岛式车站。由于开创大道地下拥有大量管线，主要有煤气管、输油管、电力以及电信等管线，车站基坑施工会对管线造成影响。车站采用明挖法施工，主体基坑明挖长度211.5米，标准段基坑深度17.64米、宽度19.5米。车站范围内土层主要为<1>人工填土层， <4-1>冲积-洪积土层；及<3-2>冲积-洪积中粗砂层， <4-3>坡积土层；<5H-2>硬塑-坚硬状花岗岩残积土层；<6H>花岗岩全风化带。其中基坑底板主要位于花岗岩残积层<5H-2>和<6H>，厚度达到十几米厚，如图一所示。花岗岩残积土主要特性是土质的均匀性差，在天然状态下具有较好的力学性质，一旦遇水、扰动就会快速软化、崩解，使基坑底变成泥浆，就会对基坑安全形成影响。针对这种地质风险，本工程设计主要是采用基坑外截水（连续墙）、基坑内降水（大口径降水井）的防治措施，通过施工效果验证是有效的（图一）。
2、工程花岗岩残积土地质与特性
2.1花岗岩残积土地质
本次工程花岗岩残积层主要成份都由石英和长石组成，其中石英质坚，不易风化，长石质软、易风化成粘粒。其颗粒组成具有 “两头大，中间小”的特点，即颗粒成分中，粗颗粒（＞0.5mm）的组分及颗粒小的组分（＜0.005mm）的含量较多，而介于其中的颗粒成分则较少，级配极差。这种独特的组分特征，使其既具有砂土的特征，亦具粘性土特征，同时也为小颗粒从大颗粒的孔隙中涌出提供可能性，当动水压力过大时，容易产生管涌、流土等渗透变形现象。
2.2花岗岩残积土特性
本次工程由于花岗岩在风化过程中，长石风化为高岭土或粘土，而石英基本上以砂、砾的形式保留下来。当地下工程施工开挖时，开挖面由于土层应力释放形成应力松弛，导致土体的孔隙率加大，周边的地下水一旦渗入该土体，使该部分的土含水量加大。由于这类风化土含砂量高达50％以上，而砂是不吸收水分的。因此，增加的水量几乎都加到高岭土部分，而导致高岭土的含水量大幅增加，加上施工过程对土体的扰动，原始土体结构被迅速破坏，土体的物理学指标变差、土体崩解软化，甚至流淌，如图二所示。
3、花岗岩残积土防治方案
通过对工程实例的分析可以发现，设计人员可以从以下几点入手，对深基坑花岗岩残积土进行防治，以确保工程设计方案合理性。
3.1选择合理的基坑围护结构
作为整体工程开展依据与基础，施工设计对于残积土防治也有着不可替代的作用，也是相关人员需要注意的内容[2]。在进行设计时，设计人员需要对花岗岩残积土地质特性、力学性质、遇水崩解软化风险等因素进行科学调查与研究，并在此基础上，合理选择围护结构，以确保结构刚度及基坑外截水效果。为实现这一点，连续墙围结构具有结构刚度大、止水效果好的特点，用于处理花岗岩残积土地质、防水要求比较高的基坑工程效果比较好，施工安全易于保证；另一方面要对地层参数进行合理选择。因为花岗岩残积土在天然状态下具有较好的力学性质，一旦遇水、扰动后不再是原来的土性、岩性，力学性质变差，这就要求设计人员需要对地层扰动之后的主动力压力及被动土压力进行考虑，以防受力、变形数值过大的情况出现，适当加强围护结构刚度及嵌固深度。
3.2强化基坑外防水措施
由于该工程地层有着遇水迅速软化的特点，所以需要格外注重基坑侧壁防水效果，以免引起基底残积土遇水软化，危及基坑安全。所以在进行基坑设计时，设计人员还应对止水帏幕的选用进行考虑，通过合理设计对基坑外围漏水进行预防。根据以往深基坑工程经验发现，连续墙围护结构具有防水点少、墙段之间采用工字钢接头，基本上不会出现渗漏水点等优点，对基坑外防水效果较好。在基坑开挖施工过程，如发现个别墙段出现渗漏水点应立刻采取有效的堵漏措施，如墙外水泥旋喷桩加强防水、坑内注水玻璃双液浆等措施，确保基坑外有效防水。
3.3强化施工管理，强化基坑内排水质量
通过长期工作经验总结发现，会对基坑工程造成影响的水主要包括基底涌水、大气降水以及围护结构渗水三种类型[3]。围护结构渗水在上一节已有论述，不再傲述。本次工程中，基坑处于花岗岩残积土层，基底涌水、大气降水对土层开挖施工影响很大，如基坑内排水不净，造成积水，施工搅动后基底花岗岩残积土会快速软化崩解变成泥浆，会引起围护结构，受力过大、嵌固深度不足等风险，危及基坑安全，所以，需加强基坑内排水质量及现场施工管理，具体操作主要体现在以下两点：
（1）大气降水防治。在雨季时节，天气降水量相对较大，这时施工人员需要在基坑之外实施水体截流，要通过在基坑周边设置截水沟及挡水墙的方式，保证在降雨时基坑外地面水不流入基坑之中。同时在基坑内设置大口径降水井，降水水位需低于开挖面约1.5m以下，如图三所示。并要通过在基坑内部设置排水沟的方式，对基坑内部积水进行排除，降低土的含水率，确保基底土层不遇水软化，雨量大时尽量不组织施工。
（2）基底涌水防治。
基底涌水主要由基底墙壁接口防水未封闭或基底存有透水性地层、外围承压水较大引起。在进行设计时，设计人员需要对基底涌水引起的基底软化风险进行分析研究，预先处理。本工程中，为防止基底涌水软化，加长围护结构的连续墙的嵌固深度，比受力计算结果增长2m，以减少外围承压水，同时设置大口径降水井进行降水施工；如承压水较大，可考虑基坑全断面采用注浆或旋喷桩加固土层进行防水。在施工过程中，对于发现因墙壁接口未封闭引起的涌水，可考虑基坑外旋喷桩加固土层或基坑内注浆加固土层进行防水，效果也比较理想。
同时在对基坑进行挖掘施工时，施工人员要通过严格施工管理，防止土体因为扰动泡水而出现迅速软化现象，以确保整体施工自稳空间的实效性[4]。
结束语
通过上述论述可以明确，在对花岗岩残积土进行防治过程中，相关人员需要对深基坑实际情况进行全面分析，并要结合花岗岩残积土特点，从设计的角度，对花岗岩残积土地质风险进行合理处理。同时要结合严格施工以及提高防水重视程度等手段，实现高质量工程施工效果，达到对基坑内对该残积土的有效防治，最大程度降低其对于深基坑施工的影响，保证最终深基坑设计质量，进而为施工单位带来更加理想的经济收益，保证其在行业中的口碑与地位。
参考文献
[1]刘熙. 广州地区花岗岩残积土中地铁深基坑开挖的变形分析及对策[J]. 科技创新与应用,2016,14:244-245.
[2]时振兴,陈龙文. 深基坑开挖至花岗岩残积土基底时围护结构变形过大的原因分析及应对措施[J]. 广州建筑,2016,04:23-26.
[3]王建光,罗朝辉,王高敏. 花岗岩残积土基坑施工常见问题及施工措施分析[J]. 江西建材,2017,01:187-188.
[4]林锐深. 花岗岩残积土层对深基坑开挖的影响分析与建议[J]. 建设科技,2016,02:84-86..
论文作者:姚伯坤
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/13
标签：基坑论文; 花岗岩论文; 基底论文; 土层论文; 工程论文; 深基坑论文; 结构论文; 《基层建设》2017年第22期论文;