成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的多維度研究與實(shí)踐一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進(jìn)程的加速，成都城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目持續(xù)推進(jìn)，基坑工程的數(shù)量與規(guī)模也日益增長(zhǎng)。在成都地區(qū)，膨脹土分布較為廣泛，尤其在東郊龍泉驛區(qū)等區(qū)域更為突出。膨脹土作為一種特殊的黏性土，具有顯著的吸水膨脹、失水收縮特性，這一特性使得膨脹土基坑工程相較于一般土質(zhì)基坑工程面臨更多的挑戰(zhàn)。在實(shí)際工程中，由于膨脹土的特殊工程性質(zhì)，導(dǎo)致基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)失效的事故時(shí)有發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，成都地區(qū)基坑事故中膨脹土地區(qū)約占65%以上。這些事故不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，如云南某項(xiàng)目基坑施工導(dǎo)致毗鄰建筑受損，經(jīng)濟(jì)損失約4000萬(wàn)元，還嚴(yán)重威脅到了施工人員和周邊居民的生命安全。同時(shí)，也可能對(duì)周邊環(huán)境，如地下管線、道路等造成不同程度的破壞，影響城市的正常運(yùn)行。當(dāng)前，膨脹土基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多沿用現(xiàn)行的基坑工程技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按照一般土質(zhì)或巖質(zhì)基坑進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而，膨脹巖土的特殊性對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用及影響程度尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。在工程實(shí)踐中，工程界通常采用對(duì)勘察提供的膨脹力或強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行折減的方式來(lái)應(yīng)對(duì)，但這種做法缺乏科學(xué)合理的依據(jù)，往往無(wú)法有效保障基坑的安全穩(wěn)定。學(xué)術(shù)界的研究成果雖然在不斷增加，但大多集中在膨脹土對(duì)地基基礎(chǔ)的豎向作用問(wèn)題上，對(duì)于水平向膨脹力作用以及膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的研究相對(duì)較少。因此，深入研究成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取具有至關(guān)重要的意義。準(zhǔn)確合理地選取設(shè)計(jì)參數(shù)，能夠有效提高膨脹土基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，降低基坑事故的發(fā)生概率，從而保障工程建設(shè)的順利進(jìn)行，減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。同時(shí)，也有助于完善膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)理論和方法，推動(dòng)巖土工程領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，為類似工程提供科學(xué)的參考和指導(dǎo)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)于膨脹土的研究起步較早，在膨脹土的基本特性、工程危害以及地基處理等方面取得了一系列成果。美國(guó)、澳大利亞、印度等國(guó)家由于膨脹土分布廣泛，對(duì)膨脹土的研究較為深入。在膨脹土的工程特性研究方面，國(guó)外學(xué)者通過(guò)大量的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，對(duì)膨脹土的脹縮性、強(qiáng)度特性、滲透性等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。例如，美國(guó)學(xué)者Fredlund等提出了非飽和土的吸力理論，為膨脹土的力學(xué)性質(zhì)研究提供了重要的理論基礎(chǔ)，該理論認(rèn)為非飽和土的抗剪強(qiáng)度由有效應(yīng)力和吸力共同決定，這對(duì)于理解膨脹土在不同含水率條件下的強(qiáng)度變化具有重要意義。在基坑支護(hù)方面，國(guó)外也有一些相關(guān)研究。例如，澳大利亞的一些學(xué)者通過(guò)對(duì)膨脹土基坑的監(jiān)測(cè)和分析，提出了一些針對(duì)膨脹土基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)建議，強(qiáng)調(diào)了在設(shè)計(jì)中考慮膨脹土的脹縮特性以及地下水的影響。在膨脹土基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮膨脹土的膨脹力作用，采用合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)，以確?；拥姆€(wěn)定性。在一些膨脹土地區(qū)的基坑工程中，采用了土釘墻、排樁等支護(hù)形式，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)來(lái)驗(yàn)證支護(hù)效果。然而，國(guó)外的研究成果在應(yīng)用于成都地區(qū)膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)存在一定的局限性。不同地區(qū)的膨脹土由于其成因、礦物成分、地質(zhì)條件等因素的差異，工程性質(zhì)也有所不同。成都地區(qū)的膨脹土具有自身獨(dú)特的特點(diǎn)，如主要礦物成份為伊利石，具中等偏低的膨脹性能，與國(guó)外一些地區(qū)的膨脹土在性質(zhì)上存在差異。此外，國(guó)外的研究大多基于其本國(guó)的工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，與我國(guó)的工程實(shí)際情況不完全相符。因此，不能直接將國(guó)外的研究成果應(yīng)用于成都地區(qū)的膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)膨脹土的研究始于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在膨脹土的特性研究、工程應(yīng)用以及基坑支護(hù)等方面取得了豐碩的成果。在膨脹土的基本特性研究方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)膨脹土的礦物成分、微觀結(jié)構(gòu)、脹縮機(jī)理等進(jìn)行了深入研究。例如，通過(guò)X射線衍射分析、掃描電子顯微鏡等技術(shù)手段，對(duì)膨脹土的礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，揭示了膨脹土的脹縮機(jī)理。在基坑支護(hù)方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)膨脹土基坑的特點(diǎn)，開(kāi)展了一系列研究工作。一些學(xué)者通過(guò)對(duì)膨脹土基坑事故的調(diào)查和分析，總結(jié)了膨脹土基坑支護(hù)存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。還有學(xué)者通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬，研究了膨脹土的力學(xué)性質(zhì)和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特性，為膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。例如，通過(guò)直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等研究膨脹土的抗剪強(qiáng)度特性，通過(guò)有限元軟件模擬基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在膨脹土作用下的受力和變形情況。在設(shè)計(jì)參數(shù)選取方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了一些研究。一些學(xué)者提出了考慮膨脹土脹縮性的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)折減方法，如根據(jù)膨脹土的膨脹等級(jí)、含水率等因素對(duì)土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行折減。也有學(xué)者研究了膨脹力的計(jì)算方法及其在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，提出將膨脹力等效為水平集中力作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法。然而，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的研究還不夠完善，存在一些問(wèn)題。一方面，對(duì)于膨脹土的一些關(guān)鍵參數(shù)，如膨脹力、抗剪強(qiáng)度參數(shù)等，其測(cè)試方法和取值標(biāo)準(zhǔn)還不夠統(tǒng)一，導(dǎo)致在實(shí)際工程中參數(shù)的選取存在較大差異。另一方面，現(xiàn)有的研究大多是基于特定的工程案例或試驗(yàn)條件，缺乏系統(tǒng)性和通用性，難以形成一套完整的、適用于成都地區(qū)的膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取方法。1.2.3成都地區(qū)研究現(xiàn)狀成都地區(qū)膨脹土分布廣泛，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，膨脹土基坑工程日益增多。然而，目前成都地區(qū)針對(duì)膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的研究相對(duì)較少。在工程實(shí)踐中，大多沿用一般土質(zhì)基坑的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)，對(duì)膨脹土的特殊性考慮不足，導(dǎo)致基坑事故頻發(fā)。雖然有一些學(xué)者和工程技術(shù)人員對(duì)成都地區(qū)膨脹土基坑支護(hù)進(jìn)行了研究，但主要集中在工程案例分析和支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選擇上，對(duì)于設(shè)計(jì)參數(shù)選取的研究不夠深入。例如，通過(guò)對(duì)成都地區(qū)一些膨脹土基坑工程的案例分析，總結(jié)了不同支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用效果和存在的問(wèn)題，但對(duì)于如何合理選取設(shè)計(jì)參數(shù)以提高基坑支護(hù)的安全性和穩(wěn)定性，缺乏系統(tǒng)的研究和探討。在膨脹土的物理力學(xué)性質(zhì)研究方面，雖然對(duì)成都地區(qū)膨脹土的基本特性有了一定的認(rèn)識(shí)，但對(duì)于一些與基坑支護(hù)設(shè)計(jì)密切相關(guān)的參數(shù)，如膨脹力在不同工況下的分布規(guī)律、抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨含水率變化的關(guān)系等，研究還不夠充分。綜上所述，國(guó)內(nèi)外在膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取方面取得了一定的研究成果，但仍存在不足之處。對(duì)于成都地區(qū)而言，由于其膨脹土的特殊性以及工程建設(shè)的快速發(fā)展，迫切需要開(kāi)展深入系統(tǒng)的研究，以建立一套科學(xué)合理的膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取方法，保障基坑工程的安全穩(wěn)定。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究主要聚焦于成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取，具體內(nèi)容如下：成都膨脹土特性研究：全面深入地研究成都膨脹土的基本特性，涵蓋物理性質(zhì)、礦物成分、微觀結(jié)構(gòu)、脹縮特性以及強(qiáng)度特性等多個(gè)方面。通過(guò)X射線衍射分析確定膨脹土的礦物成分，利用掃描電子顯微鏡觀察其微觀結(jié)構(gòu)，采用室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定其脹縮性和強(qiáng)度參數(shù)。研究成都膨脹土在不同含水率、不同應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律，分析其脹縮機(jī)理，為后續(xù)的設(shè)計(jì)參數(shù)選取提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。例如，研究含水率對(duì)膨脹土抗剪強(qiáng)度的影響，明確含水率變化與抗剪強(qiáng)度參數(shù)之間的定量關(guān)系。影響參數(shù)選取的因素分析：詳細(xì)分析影響成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的諸多因素。包括膨脹土的物理力學(xué)性質(zhì)，如膨脹力、抗剪強(qiáng)度、壓縮性等對(duì)參數(shù)選取的影響；基坑的開(kāi)挖深度、形狀、尺寸等幾何因素對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的要求；周邊環(huán)境，如鄰近建筑物、地下管線等對(duì)基坑支護(hù)的限制和影響?？紤]施工過(guò)程中的因素，如開(kāi)挖方式、施工順序、降水措施等對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的作用。例如，分析不同開(kāi)挖方式（如分層開(kāi)挖、分段開(kāi)挖）對(duì)膨脹土基坑穩(wěn)定性的影響，從而確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)參數(shù)選取方法研究：基于對(duì)成都膨脹土特性和影響因素的分析，深入研究適用于成都膨脹土基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)參數(shù)選取方法。探討如何合理確定膨脹力、抗剪強(qiáng)度參數(shù)、土壓力等關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。研究考慮膨脹土脹縮性的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)折減方法，結(jié)合工程實(shí)際案例和相關(guān)理論，確定合理的折減系數(shù)。例如，通過(guò)對(duì)多個(gè)工程案例的分析，總結(jié)出不同膨脹等級(jí)下抗剪強(qiáng)度參數(shù)的折減規(guī)律。案例分析與驗(yàn)證：選取成都地區(qū)具有代表性的膨脹土基坑工程案例，運(yùn)用研究得出的設(shè)計(jì)參數(shù)選取方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并與實(shí)際工程情況進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)對(duì)案例的分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)選取方法的合理性和可行性，同時(shí)對(duì)方法進(jìn)行優(yōu)化和完善。例如，對(duì)某一具體基坑工程，采用研究方法選取設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后與該工程實(shí)際采用的參數(shù)和支護(hù)效果進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估研究方法的優(yōu)劣。提出設(shè)計(jì)建議與措施：根據(jù)研究成果，提出針對(duì)成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的具體建議和措施。包括設(shè)計(jì)參數(shù)的取值范圍、設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化、施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)以及監(jiān)測(cè)方案的制定等。為成都地區(qū)膨脹土基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)、合理、可行的指導(dǎo)，降低基坑事故的發(fā)生概率，保障工程的安全穩(wěn)定。例如，明確在不同地質(zhì)條件和基坑工況下，設(shè)計(jì)參數(shù)的推薦取值范圍，以及施工過(guò)程中應(yīng)采取的防止膨脹土失水收縮和吸水膨脹的措施。1.3.2研究方法本研究擬采用以下多種研究方法，以確保研究的全面性、科學(xué)性和可靠性：文獻(xiàn)研究法：廣泛收集國(guó)內(nèi)外關(guān)于膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的相關(guān)文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)論文、研究報(bào)告、工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。對(duì)這些資料進(jìn)行系統(tǒng)的梳理和分析，了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)已有研究成果和存在的問(wèn)題，為本研究提供理論支持和研究思路。例如，通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)，掌握膨脹土特性研究的最新方法和成果，以及目前設(shè)計(jì)參數(shù)選取方法的優(yōu)缺點(diǎn)。案例分析法：選取成都地區(qū)多個(gè)典型的膨脹土基坑工程案例，對(duì)其工程地質(zhì)條件、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案、施工過(guò)程以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析。通過(guò)對(duì)案例的研究，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)，深入了解膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況和存在的問(wèn)題，為研究提供實(shí)踐依據(jù)。例如，對(duì)某基坑工程事故案例進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致事故的設(shè)計(jì)參數(shù)選取方面的原因，從而為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供參考。試驗(yàn)研究法：開(kāi)展室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)成都膨脹土的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試和研究。室內(nèi)試驗(yàn)包括常規(guī)物理性質(zhì)試驗(yàn)、膨脹性試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)等，以獲取膨脹土的基本參數(shù)和力學(xué)特性?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)則通過(guò)在實(shí)際基坑工程中進(jìn)行原位測(cè)試，如旁壓試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)等，獲取更符合實(shí)際工程條件的參數(shù)。通過(guò)試驗(yàn)研究，為設(shè)計(jì)參數(shù)選取提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。例如，通過(guò)室內(nèi)直剪試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)，測(cè)定膨脹土在不同含水率和應(yīng)力狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。數(shù)值模擬法：利用有限元軟件等數(shù)值模擬工具，建立成都膨脹土基坑支護(hù)的數(shù)值模型。通過(guò)模擬不同設(shè)計(jì)參數(shù)和工況下基坑的受力和變形情況，分析設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響規(guī)律。數(shù)值模擬可以彌補(bǔ)試驗(yàn)研究和實(shí)際工程監(jiān)測(cè)的局限性，為設(shè)計(jì)參數(shù)選取提供更全面的分析和優(yōu)化依據(jù)。例如，通過(guò)數(shù)值模擬研究不同膨脹力作用下支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，從而確定合理的膨脹力取值。二、成都膨脹土特性分析2.1礦物成分與粒度組成成都膨脹土的礦物成分對(duì)其工程性質(zhì)起著關(guān)鍵作用。通過(guò)X射線衍射分析等手段研究發(fā)現(xiàn)，成都膨脹土主要礦物成分包含伊利石、蒙脫石等。其中，蒙脫石是一種具有顯著親水性的黏土礦物，其晶體結(jié)構(gòu)由兩層硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成，晶層間存在可交換陽(yáng)離子，使得蒙脫石具有較大的比表面積和陽(yáng)離子交換容量。當(dāng)蒙脫石遇水時(shí)，水分子會(huì)進(jìn)入晶層間，導(dǎo)致晶層間距增大，從而使土體產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。研究表明，蒙脫石含量較高的膨脹土，其膨脹潛勢(shì)往往較強(qiáng)。在成都龍?zhí)端碌貐^(qū)的膨脹土中，蒙脫石含量較高的灰白色黏土，自由膨脹率可達(dá)72%-96%，具有強(qiáng)膨脹潛勢(shì)。伊利石也是成都膨脹土的重要礦物成分之一，其晶體結(jié)構(gòu)與蒙脫石類似，但晶層間的結(jié)合力較強(qiáng)，親水性相對(duì)較弱。然而，伊利石的存在仍會(huì)對(duì)膨脹土的性質(zhì)產(chǎn)生影響，它會(huì)增加土體的黏性和塑性，在一定程度上影響膨脹土的脹縮特性和強(qiáng)度特性。從粒度組成來(lái)看，成都膨脹土的粒度變化相對(duì)不大。其粒度組成特點(diǎn)為砂粒組含量一般小于10%，粉粒組含量在45%-50%，粘粒組含量約為50%。這種粒度組成使得膨脹土具有較高的比表面積，顆粒間的相互作用較強(qiáng)，進(jìn)而影響其物理力學(xué)性質(zhì)。粘粒含量較高使得膨脹土的親水性增強(qiáng)，更容易吸附水分子，導(dǎo)致土體的脹縮變形。粉粒的存在則在一定程度上影響了土體的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，使得膨脹土在受力時(shí)的變形特性更為復(fù)雜。這些礦物成分和粒度組成特性對(duì)基坑支護(hù)具有多方面的潛在影響。由于膨脹土中蒙脫石等親水性礦物的存在，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，一旦土體暴露于外界環(huán)境，水分的變化會(huì)導(dǎo)致土體產(chǎn)生顯著的脹縮變形。當(dāng)土體吸水膨脹時(shí)，會(huì)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生額外的膨脹壓力，可能導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形甚至破壞。若基坑周邊存在建筑物或地下管線，膨脹土的膨脹變形還可能對(duì)其產(chǎn)生不利影響，如引起建筑物基礎(chǔ)的不均勻沉降、地下管線的破裂等。而當(dāng)土體失水收縮時(shí)，會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫，這些裂縫不僅會(huì)降低土體的強(qiáng)度，還會(huì)為地表水的滲入提供通道，進(jìn)一步加劇土體的軟化和膨脹，增加基坑支護(hù)的難度和風(fēng)險(xiǎn)。膨脹土的粒度組成也會(huì)影響基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工。粘粒含量高使得土體的滲透性較差，在基坑降水過(guò)程中，排水難度較大，可能導(dǎo)致基坑內(nèi)積水，影響施工進(jìn)度和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。粉粒和粘粒的存在使得土體的流動(dòng)性較差，在采用土釘墻等支護(hù)形式時(shí)，土釘?shù)氖┕るy度可能會(huì)增加，且土體與土釘之間的粘結(jié)力也會(huì)受到影響，從而降低支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性能。2.2膨脹性與收縮性成都膨脹土的膨脹性和收縮性是其重要的工程特性，對(duì)基坑土體穩(wěn)定性和變形有著顯著影響。膨脹土的膨脹潛勢(shì)是衡量其膨脹特性的重要指標(biāo)之一，通常根據(jù)自由膨脹率來(lái)劃分。在成都地區(qū)，灰白色粘土由于陽(yáng)離子交換量大、蒙脫石含量高，自由膨脹率可達(dá)72%-96%，具有強(qiáng)膨脹潛勢(shì)；而黃色夾少量灰白色粘土的自由膨脹率為41%-56%，膨脹潛勢(shì)相對(duì)較弱。膨脹力也是膨脹土的關(guān)鍵指標(biāo)，它是指原狀土樣在體積不變時(shí)，由于浸水膨脹產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。成都地區(qū)膨脹土的膨脹力在不同情況下有所差異，如灰白色粘土的膨脹力為50.4-101.3kPa，黃色夾少量灰白色粘土的膨脹力為12.7-63.1kPa。收縮系數(shù)則用于衡量膨脹土的收縮特性，它反映了收縮過(guò)程中與兩點(diǎn)含水量之差對(duì)應(yīng)的豎向線縮率之差。成都膨脹土的收縮系數(shù)一般在0.3202-0.6505之間。當(dāng)膨脹土吸水時(shí)，由于親水性礦物的作用，水分子進(jìn)入土顆粒間，導(dǎo)致土體體積膨脹。這種膨脹會(huì)使基坑周圍土體對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生額外的壓力，增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力。若膨脹壓力過(guò)大，可能導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形、位移甚至破壞。當(dāng)基坑周邊存在建筑物或地下管線時(shí)，膨脹土的膨脹還可能對(duì)其產(chǎn)生不利影響，引發(fā)建筑物基礎(chǔ)的不均勻沉降、地下管線的破裂等問(wèn)題。當(dāng)膨脹土失水時(shí)，土顆粒間的水分子逐漸減少，土體體積收縮。收縮過(guò)程中，膨脹土?xí)a(chǎn)生收縮裂縫，這些裂縫不僅會(huì)降低土體的強(qiáng)度，還會(huì)為地表水的滲入創(chuàng)造條件。地表水的滲入進(jìn)一步加劇了土體的軟化和膨脹，形成惡性循環(huán)，增加了基坑支護(hù)的難度和風(fēng)險(xiǎn)。收縮裂縫還可能導(dǎo)致土體的不均勻沉降，對(duì)基坑的穩(wěn)定性造成威脅。通過(guò)對(duì)成都軌道交通17號(hào)線威靈站深基坑的研究發(fā)現(xiàn)，膨脹土在無(wú)荷載作用下遇水后發(fā)生膨脹，膨脹主要發(fā)生在土體浸水后的0-6小時(shí)；6小時(shí)后，土體幾乎處于穩(wěn)定狀態(tài)，膨脹速率很慢，膨脹變形很小，且無(wú)荷載膨脹率與土樣的含水率有很大關(guān)系，隨土樣含水率的增加而降低。在基坑工程中，若未能充分考慮膨脹土的這種脹縮特性，就容易引發(fā)工程事故。某基坑工程在施工過(guò)程中，由于未對(duì)膨脹土的脹縮性采取有效的控制措施，在雨季時(shí)，膨脹土吸水膨脹，導(dǎo)致基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，部分樁間土發(fā)生坍塌，嚴(yán)重影響了施工安全和進(jìn)度。因此，深入了解成都膨脹土的膨脹性和收縮性，對(duì)于合理設(shè)計(jì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、確?；庸こ痰陌踩€(wěn)定具有重要意義。2.3水敏性與強(qiáng)度特性成都膨脹土具有顯著的水敏性，其強(qiáng)度特性與含水率密切相關(guān)。膨脹土的水敏性主要源于其礦物成分，其中蒙脫石等親水性礦物在遇水時(shí)會(huì)發(fā)生顯著的物理化學(xué)變化。當(dāng)膨脹土與水接觸時(shí)，水分子會(huì)迅速被親水性礦物表面吸附，導(dǎo)致土顆粒間的結(jié)合力發(fā)生改變。蒙脫石晶層間的陽(yáng)離子會(huì)被水分子交換，使得晶層間距增大，土體產(chǎn)生膨脹。這種膨脹不僅改變了土體的結(jié)構(gòu)，還對(duì)其強(qiáng)度產(chǎn)生了明顯的影響。研究表明，隨著含水率的增加，成都膨脹土的抗剪強(qiáng)度會(huì)顯著降低。通過(guò)直剪試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)等室內(nèi)試驗(yàn)手段，對(duì)不同含水率下膨脹土的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示，當(dāng)含水率從較低值逐漸增加時(shí)，土的粘聚力和內(nèi)摩擦角均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在某含水率為15%的膨脹土試樣中，粘聚力為50kPa，內(nèi)摩擦角為30°；當(dāng)含水率增加到25%時(shí)，粘聚力下降至30kPa，內(nèi)摩擦角減小至25°。這是因?yàn)楹实脑黾訒?huì)削弱土顆粒間的摩擦力和粘結(jié)力。水分子的存在使得土顆粒表面形成一層水膜，減小了顆粒間的直接接觸和摩擦力。水分的增加還會(huì)使土中可溶鹽溶解，進(jìn)一步破壞了土顆粒間的膠結(jié)作用，導(dǎo)致粘聚力降低。膨脹土的水敏性導(dǎo)致強(qiáng)度衰減的機(jī)制較為復(fù)雜。除了上述土顆粒間物理化學(xué)作用的改變外，反復(fù)的干濕循環(huán)也是導(dǎo)致強(qiáng)度衰減的重要因素。在干濕循環(huán)過(guò)程中，膨脹土經(jīng)歷膨脹和收縮的交替變化，土體內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋。這些微裂紋在反復(fù)作用下逐漸擴(kuò)展、貫通，破壞了土體的完整性，降低了其強(qiáng)度。有研究表明，經(jīng)過(guò)5次干濕循環(huán)后，膨脹土的抗剪強(qiáng)度較初始狀態(tài)下降了30%左右。地表水的入滲也會(huì)加劇膨脹土的強(qiáng)度衰減。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，若未做好防水措施，地表水會(huì)通過(guò)土體裂隙滲入，導(dǎo)致局部含水率增加，強(qiáng)度降低，增加基坑坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。強(qiáng)度特性在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中具有重要意義?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要準(zhǔn)確考慮土體的強(qiáng)度參數(shù)，以確保支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠承受土體的壓力。在膨脹土基坑中，由于土體強(qiáng)度受含水率影響較大，若設(shè)計(jì)參數(shù)選取不當(dāng)，支護(hù)結(jié)構(gòu)在土體強(qiáng)度降低時(shí)可能無(wú)法提供足夠的抗力，從而導(dǎo)致基坑失穩(wěn)。在設(shè)計(jì)土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要根據(jù)膨脹土的強(qiáng)度特性確定土釘?shù)拈L(zhǎng)度、間距和直徑等參數(shù)。若忽視含水率對(duì)強(qiáng)度的影響，土釘與土體之間的粘結(jié)力可能不足，導(dǎo)致土釘墻的整體穩(wěn)定性下降。在計(jì)算土壓力時(shí)，也需要考慮膨脹土強(qiáng)度特性的變化。由于強(qiáng)度降低會(huì)使土壓力增大，因此需要合理確定土壓力的計(jì)算方法和參數(shù)，以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性。三、影響成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的因素3.1工程地質(zhì)條件3.1.1土層分布與特性成都地區(qū)膨脹土的土層分布呈現(xiàn)出一定的區(qū)域特征，在東郊龍泉驛區(qū)等地分布較為廣泛。不同區(qū)域的膨脹土，其土層厚度、均勻性以及與其他土層的組合情況存在差異，這些因素對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取具有重要影響。土層厚度直接關(guān)系到基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力和變形情況。在膨脹土厚度較大的區(qū)域，基坑開(kāi)挖后，膨脹土的脹縮變形對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響更為顯著。當(dāng)膨脹土厚度達(dá)到5m以上時(shí)，其膨脹力可能會(huì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)承受較大的側(cè)向壓力，從而需要加大支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。若土層厚度不均勻，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，由于土體應(yīng)力分布不均勻，容易導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的局部受力過(guò)大，增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞風(fēng)險(xiǎn)。在某基坑工程中，膨脹土厚度在不同位置相差較大，從2m到8m不等，在施工過(guò)程中，較厚土層處的支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的變形，甚至局部出現(xiàn)了開(kāi)裂現(xiàn)象。膨脹土與其他土層的組合情況也會(huì)影響支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)。如果膨脹土與砂土層等透水性較好的土層相鄰，在地下水作用下，水分容易在土層間滲透，導(dǎo)致膨脹土的含水率發(fā)生變化，進(jìn)而影響其膨脹性和強(qiáng)度。膨脹土與軟弱土層組合時(shí)，會(huì)降低土體的整體穩(wěn)定性，需要在支護(hù)設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施。在成都某工程場(chǎng)地，膨脹土下部為淤泥質(zhì)土，這種組合使得基坑開(kāi)挖后土體的穩(wěn)定性較差，在支護(hù)設(shè)計(jì)中，不僅增加了支護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度，還采用了加強(qiáng)型的支撐體系，以確?；拥陌踩?。此外，土層的均勻性對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)也至關(guān)重要。均勻性好的土層，在受力時(shí)變形較為均勻，支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力也相對(duì)較為均勻，設(shè)計(jì)參數(shù)的選取相對(duì)較為簡(jiǎn)單。而均勻性差的土層，存在土性差異較大的區(qū)域，在這些區(qū)域，支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力和變形情況復(fù)雜，需要根據(jù)具體情況對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于存在局部土性突變的土層，可能需要增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的局部強(qiáng)度，或者采用特殊的支護(hù)形式，以適應(yīng)土體的不均勻性。3.1.2地下水條件地下水條件是影響成都膨脹土基坑支護(hù)的重要因素之一，其水位、水位變化以及含水層滲透系數(shù)等方面對(duì)膨脹土基坑支護(hù)具有多方面的影響。地下水水位的高低直接關(guān)系到膨脹土的含水率狀態(tài)。當(dāng)水位較高時(shí)，膨脹土處于飽水狀態(tài)，其抗剪強(qiáng)度會(huì)顯著降低。研究表明，水位上升導(dǎo)致膨脹土含水率增加，使得土的粘聚力和內(nèi)摩擦角減小，從而降低了土體的抗滑穩(wěn)定性。在成都某基坑工程中，由于地下水位較高，基坑開(kāi)挖后，膨脹土的抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致基坑邊坡出現(xiàn)了局部坍塌現(xiàn)象。水位變化也會(huì)對(duì)基坑支護(hù)產(chǎn)生不利影響。地下水位的頻繁升降會(huì)使膨脹土經(jīng)歷干濕循環(huán)，加劇土體的脹縮變形。干濕循環(huán)過(guò)程中，膨脹土內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴(kuò)展，土體結(jié)構(gòu)被破壞，強(qiáng)度逐漸降低。某基坑工程在施工過(guò)程中，由于地下水位受季節(jié)性降雨影響波動(dòng)較大，經(jīng)過(guò)多次干濕循環(huán)后，基坑周邊的膨脹土出現(xiàn)了明顯的裂縫，支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到威脅。含水層滲透系數(shù)影響著地下水的流動(dòng)速度和補(bǔ)給情況。滲透系數(shù)較大時(shí)，地下水在土體中的流動(dòng)速度較快，容易導(dǎo)致基坑內(nèi)積水，增加基坑支護(hù)的難度。若基坑周邊存在補(bǔ)給水源，滲透系數(shù)大會(huì)使基坑內(nèi)的水位迅速上升，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的浮力和側(cè)向壓力。在成都某地鐵基坑工程中，由于含水層滲透系數(shù)較大，基坑開(kāi)挖過(guò)程中，地下水涌入速度快，導(dǎo)致基坑內(nèi)積水嚴(yán)重，不得不采取緊急降水措施，并加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，以防止基坑坍塌。滲透系數(shù)還會(huì)影響土體的強(qiáng)度和變形特性。地下水的流動(dòng)會(huì)帶走土體中的細(xì)顆粒，導(dǎo)致土體的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響土體的力學(xué)性質(zhì)。在滲透系數(shù)較大的區(qū)域，土體的抗剪強(qiáng)度可能會(huì)因?yàn)轭w粒流失而降低，需要在支護(hù)設(shè)計(jì)中充分考慮這一因素。3.2基坑周邊環(huán)境條件3.2.1周邊建筑物周邊建筑物的基礎(chǔ)形式、距離基坑遠(yuǎn)近以及結(jié)構(gòu)類型等因素對(duì)成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取有著重要影響。在成都地區(qū)的膨脹土基坑工程中，若周邊存在建筑物，首先需考慮建筑物基礎(chǔ)形式。不同基礎(chǔ)形式對(duì)土體變形的承受能力不同，如淺基礎(chǔ)對(duì)土體變形較為敏感，而樁基礎(chǔ)相對(duì)具有更好的穩(wěn)定性。某基坑工程周邊建筑物采用淺基礎(chǔ)，由于膨脹土的脹縮變形，導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，墻體產(chǎn)生裂縫。在這種情況下，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取需更加嚴(yán)格，以控制土體變形，減小對(duì)周邊建筑物的影響。為了保護(hù)采用淺基礎(chǔ)的建筑物，在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，可能需要增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度，如采用地下連續(xù)墻等剛度較大的支護(hù)形式，以限制基坑周邊土體的位移。還需對(duì)基坑周邊土體進(jìn)行加固處理，提高土體的穩(wěn)定性，減少因土體變形對(duì)建筑物基礎(chǔ)的影響。建筑物距離基坑的遠(yuǎn)近也是關(guān)鍵因素。距離越近，基坑開(kāi)挖和膨脹土變形對(duì)建筑物的影響越大。當(dāng)建筑物距離基坑小于5m時(shí)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需充分考慮建筑物的荷載作用以及土體變形對(duì)建筑物的影響。在這種情況下，可能需要加大支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，增加支撐的數(shù)量和強(qiáng)度，以確?；雍徒ㄖ锏陌踩？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置加強(qiáng)型的支撐體系，如增加支撐的間距或采用更大型號(hào)的支撐材料，來(lái)提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力。還需對(duì)建筑物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理可能出現(xiàn)的問(wèn)題。建筑物的結(jié)構(gòu)類型也會(huì)影響基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的建筑物相對(duì)較為靈活，對(duì)土體變形的適應(yīng)能力較強(qiáng)；而砌體結(jié)構(gòu)的建筑物則對(duì)變形較為敏感，容易受到破壞。在某膨脹土基坑工程中，周邊砌體結(jié)構(gòu)建筑物因基坑開(kāi)挖導(dǎo)致土體變形，墻體出現(xiàn)多處裂縫。因此，對(duì)于周邊為砌體結(jié)構(gòu)建筑物的基坑，在設(shè)計(jì)參數(shù)選取時(shí)，要更加注重控制土體的變形?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如采用預(yù)應(yīng)力錨索等方式，對(duì)基坑周邊土體進(jìn)行有效的約束，減少土體變形對(duì)砌體結(jié)構(gòu)建筑物的影響。還可以對(duì)建筑物進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚?，提高其抗變形能力?.2.2地下管線地下管線的類型、埋深、材質(zhì)等因素對(duì)成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取構(gòu)成限制，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需采取有效措施避免對(duì)管線造成破壞。成都地區(qū)的膨脹土基坑工程中，地下管線類型多樣，包括供水、排水、燃?xì)?、電力、通信等。不同類型的管線對(duì)變形的敏感程度不同，供水和燃?xì)夤艿缹?duì)變形較為敏感，一旦發(fā)生較大變形，可能導(dǎo)致管道破裂，引發(fā)安全事故。在某基坑工程中，由于未充分考慮地下供水管線的變形要求，基坑開(kāi)挖后，供水管線因土體變形而破裂，造成了嚴(yán)重的停水事故。因此，在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于供水和燃?xì)獾让舾泄芫€，需要更加精確地控制土體變形?？梢酝ㄟ^(guò)增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度，采用剛度較大的支護(hù)樁或地下連續(xù)墻，減少土體的側(cè)向位移，從而保護(hù)管線的安全。管線的埋深也會(huì)影響基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。埋深較淺的管線更容易受到基坑開(kāi)挖和土體變形的影響。當(dāng)管線埋深小于3m時(shí)，在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，需要采取特殊的保護(hù)措施?？梢圆捎迷诠芫€周圍設(shè)置隔離樁或隔離墻的方式，阻止土體變形對(duì)管線的影響。還可以對(duì)管線進(jìn)行加固處理，如采用套管保護(hù)等措施，提高管線的抗變形能力。對(duì)于埋深較深的管線，雖然受到的影響相對(duì)較小，但也不能忽視，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析和處理。管線的材質(zhì)也在一定程度上決定了其對(duì)變形的承受能力。金屬材質(zhì)的管線相對(duì)具有較好的強(qiáng)度和韌性，而塑料材質(zhì)的管線則對(duì)變形較為敏感。在某膨脹土基坑工程中，地下通信塑料管線因土體膨脹變形而被擠壓損壞，導(dǎo)致通信中斷。因此，在設(shè)計(jì)參數(shù)選取時(shí)，對(duì)于塑料材質(zhì)的管線，需要更加謹(jǐn)慎?？梢酝ㄟ^(guò)減小基坑開(kāi)挖引起的土體變形范圍，優(yōu)化開(kāi)挖順序和方法，減少對(duì)塑料管線的影響。還可以在管線周圍設(shè)置緩沖材料，如鋪設(shè)砂墊層等，緩解土體變形對(duì)管線的壓力。3.3施工因素3.3.1開(kāi)挖方式與順序在成都膨脹土基坑工程中，開(kāi)挖方式與順序?qū)油馏w應(yīng)力應(yīng)變和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力有著顯著影響。不同的開(kāi)挖方式，如分層開(kāi)挖、分段開(kāi)挖等，會(huì)導(dǎo)致土體應(yīng)力的不同分布和釋放，進(jìn)而影響基坑的穩(wěn)定性。分層開(kāi)挖是一種常見(jiàn)的開(kāi)挖方式，它將基坑開(kāi)挖分為若干層，每層按照一定的厚度進(jìn)行開(kāi)挖。這種方式能夠有效控制土體的變形和應(yīng)力分布，因?yàn)樵诿恳粚娱_(kāi)挖后，土體的應(yīng)力能夠得到一定程度的釋放，從而減小了對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力。在某成都膨脹土基坑工程中，采用分層開(kāi)挖方式，每層開(kāi)挖厚度為3m。通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，隨著開(kāi)挖層數(shù)的增加，基坑周邊土體的水平位移逐漸增大，但增長(zhǎng)速率較為穩(wěn)定。在開(kāi)挖到第三層時(shí)，基坑周邊土體的水平位移達(dá)到了15mm，此時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力也相應(yīng)增加，但仍在安全范圍內(nèi)。這是因?yàn)榉謱娱_(kāi)挖使得土體的應(yīng)力能夠逐步釋放，避免了一次性開(kāi)挖過(guò)大導(dǎo)致的應(yīng)力集中，從而減小了對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的沖擊。分層開(kāi)挖還便于及時(shí)對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行支護(hù)，如在每一層開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)行土釘墻支護(hù)或噴錨支護(hù)，能夠增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性，進(jìn)一步保障基坑的安全。分段開(kāi)挖則是將基坑按照一定的長(zhǎng)度或區(qū)域進(jìn)行分段，逐段進(jìn)行開(kāi)挖。這種方式適用于基坑長(zhǎng)度較長(zhǎng)或周邊環(huán)境復(fù)雜的情況。通過(guò)分段開(kāi)挖，可以減少一次開(kāi)挖的土體面積，降低對(duì)周邊土體和環(huán)境的影響。在成都某地鐵基坑工程中，由于基坑周邊存在建筑物和地下管線，采用了分段開(kāi)挖方式。將基坑分為若干段，每段長(zhǎng)度為20m。在每段開(kāi)挖時(shí)，先進(jìn)行該段的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工，然后再進(jìn)行土體開(kāi)挖。通過(guò)這種方式，有效控制了基坑開(kāi)挖對(duì)周邊建筑物和地下管線的影響。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在分段開(kāi)挖過(guò)程中，周邊建筑物的沉降量控制在5mm以內(nèi)，地下管線的變形也在允許范圍內(nèi)。這是因?yàn)榉侄伍_(kāi)挖減少了土體開(kāi)挖對(duì)周邊土體的擾動(dòng)范圍，使得周邊土體能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，從而保護(hù)了周邊建筑物和地下管線的安全。開(kāi)挖順序也對(duì)基坑土體應(yīng)力應(yīng)變和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生重要影響。合理的開(kāi)挖順序可以使土體的應(yīng)力分布更加均勻，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力不均。在一些基坑工程中，采用先開(kāi)挖基坑中心部分，再開(kāi)挖周邊部分的順序。這種順序可以使基坑中心部分的土體先卸載，周邊土體的應(yīng)力向中心轉(zhuǎn)移，從而減小周邊土體對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力。在某膨脹土基坑工程中，采用這種開(kāi)挖順序，在開(kāi)挖中心部分土體后，通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)周邊土體的水平位移明顯減小，支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力也得到了改善。而不合理的開(kāi)挖順序則可能導(dǎo)致土體應(yīng)力集中，增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)。如果先開(kāi)挖基坑周邊部分，可能會(huì)使周邊土體的應(yīng)力突然釋放，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)承受較大的側(cè)向壓力，增加支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。3.3.2施工工期與季節(jié)施工工期長(zhǎng)短和不同施工季節(jié)對(duì)成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取具有重要影響。施工工期的長(zhǎng)短會(huì)影響膨脹土的工程性質(zhì)和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況。若施工工期較長(zhǎng)，膨脹土在長(zhǎng)時(shí)間的暴露過(guò)程中，會(huì)受到外界環(huán)境因素的影響，如降雨、蒸發(fā)等，導(dǎo)致其含水率發(fā)生變化，進(jìn)而影響其膨脹性和強(qiáng)度。長(zhǎng)時(shí)間的降雨會(huì)使膨脹土吸水膨脹，增加土體的體積和壓力，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更大的側(cè)向壓力。某膨脹土基坑工程施工工期長(zhǎng)達(dá)1年，在雨季時(shí)，由于連續(xù)降雨，膨脹土含水率大幅增加，導(dǎo)致基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的變形，部分區(qū)域的支護(hù)結(jié)構(gòu)甚至出現(xiàn)了開(kāi)裂現(xiàn)象。長(zhǎng)時(shí)間的蒸發(fā)會(huì)使膨脹土失水收縮，產(chǎn)生收縮裂縫，降低土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。施工工期還會(huì)影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的耐久性。如果施工工期過(guò)長(zhǎng)，支護(hù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期承受土體的壓力和外界環(huán)境的侵蝕，其材料性能可能會(huì)下降，從而影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性。一些支護(hù)結(jié)構(gòu)采用的鋼材，在長(zhǎng)期潮濕的環(huán)境中容易生銹，導(dǎo)致其強(qiáng)度降低。在某基坑工程中，由于施工工期拖延，支護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼材生銹嚴(yán)重，經(jīng)檢測(cè)，其強(qiáng)度降低了20%左右，對(duì)基坑的安全構(gòu)成了威脅。不同施工季節(jié)對(duì)膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取也有顯著影響。在雨季施工時(shí)，由于降雨量較大，地下水位上升，膨脹土含水率增加，土體的抗剪強(qiáng)度降低，膨脹性增強(qiáng)。在這種情況下，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。需要增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，以抵抗土體增加的側(cè)向壓力?？梢约哟笾ёo(hù)樁的直徑和長(zhǎng)度，增加支撐的數(shù)量和強(qiáng)度。還需要加強(qiáng)排水措施，降低地下水位，減少膨脹土的含水率?？梢栽O(shè)置更多的降水井，提高排水能力。在某膨脹土基坑雨季施工時(shí)，通過(guò)增加支護(hù)樁的直徑和長(zhǎng)度，并加強(qiáng)排水措施，有效保障了基坑的安全。在旱季施工時(shí)，膨脹土的含水率相對(duì)較低，土體較為干燥，收縮性增強(qiáng)。此時(shí)，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)需要考慮膨脹土的收縮變形對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響?？梢赃m當(dāng)減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的間距，以適應(yīng)土體的收縮變形。還需要采取保濕措施，防止膨脹土過(guò)度失水收縮?？梢栽诨又苓呍O(shè)置灑水設(shè)施，定期對(duì)土體進(jìn)行灑水保濕。在某基坑工程旱季施工時(shí)，通過(guò)減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的間距，并采取保濕措施，有效控制了膨脹土的收縮變形，保證了基坑的穩(wěn)定性。四、成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的理論與方法4.1抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值4.1.1試驗(yàn)方法與影響因素在測(cè)定成都膨脹土抗剪強(qiáng)度時(shí)，直剪試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)是常用的室內(nèi)試驗(yàn)方法。直剪試驗(yàn)是一種較為簡(jiǎn)單的測(cè)定抗剪強(qiáng)度的方法，其原理是利用剪切裝置將試樣分割成兩部分，在水平方向進(jìn)行切割，測(cè)定最大應(yīng)力和最大變形下的抗剪強(qiáng)度。在進(jìn)行直剪試驗(yàn)時(shí)，將試樣放置在剪切盒中，通過(guò)施加垂直壓力和水平剪力，使試樣沿預(yù)定的剪切面發(fā)生剪切破壞。該試驗(yàn)方法具有試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便、數(shù)據(jù)捕捉容易等優(yōu)點(diǎn)。由于直剪試驗(yàn)不能量測(cè)孔隙水壓力，也無(wú)法控制排水條件，只能采用總應(yīng)力法表示土的抗剪強(qiáng)度。而且其剪切面是人為固定的，不一定是土樣的最薄弱面，剪切面上的應(yīng)力分布也不均勻，這些因素都會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)于粘性較高的成都膨脹土，直剪試驗(yàn)的誤差相對(duì)較大。三軸試驗(yàn)則是一種更為完善的試驗(yàn)方式，它將試樣置于三維應(yīng)力狀態(tài)下，能夠模擬真實(shí)工況中的變形模式，從而更準(zhǔn)確地測(cè)試土體的強(qiáng)度和變形特性。在三軸試驗(yàn)中，將圓柱形土樣用薄橡皮膜包裹后放入壓力室，先向壓力室壓入液體，使土樣在三個(gè)軸向受到相同的周圍壓力，然后通過(guò)活塞對(duì)土樣施加豎向壓力，使土樣產(chǎn)生剪應(yīng)力，直至剪壞。通過(guò)測(cè)量不同周圍壓力下土樣的破壞應(yīng)力，可以繪制出抗剪強(qiáng)度包線，進(jìn)而得到抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。三軸試驗(yàn)?zāi)軌蛴行M土壤的變形與穩(wěn)定性，更全面地反映土體抗力學(xué)特性的變化。該試驗(yàn)方法也存在一些缺點(diǎn)，如試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜、操作難度大、試驗(yàn)周期長(zhǎng)等。除了試驗(yàn)方法本身的影響外，含水率是影響膨脹土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一。成都膨脹土具有顯著的水敏性，其抗剪強(qiáng)度隨含水率的變化而顯著改變。當(dāng)含水率增加時(shí)，土顆粒表面的水膜變厚，顆粒間的摩擦力和粘結(jié)力減小，導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度降低。通過(guò)對(duì)成都膨脹土的直剪試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含水率從15%增加到25%時(shí)，粘聚力從50kPa下降到30kPa，內(nèi)摩擦角從30°減小到25°。這表明含水率的變化對(duì)膨脹土的抗剪強(qiáng)度有較大影響，在試驗(yàn)過(guò)程中需要嚴(yán)格控制含水率。土體結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。成都膨脹土的土體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，存在原生結(jié)構(gòu)和次生結(jié)構(gòu)。原生結(jié)構(gòu)是在土體形成過(guò)程中自然形成的，而次生結(jié)構(gòu)則是在后期的地質(zhì)作用和環(huán)境因素影響下形成的，如干濕循環(huán)、風(fēng)化等。次生結(jié)構(gòu)的存在會(huì)導(dǎo)致土體中出現(xiàn)裂隙等缺陷，降低土體的強(qiáng)度。在進(jìn)行抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，若試樣中存在裂隙，會(huì)使試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差。在三軸試驗(yàn)中，裂隙的存在可能會(huì)導(dǎo)致試樣在較低的應(yīng)力下就發(fā)生破壞，從而使測(cè)得的抗剪強(qiáng)度偏低。4.1.2取值原則與建議根據(jù)成都膨脹土的特性和工程經(jīng)驗(yàn)，在選取抗剪強(qiáng)度參數(shù)時(shí)，需遵循一定的取值原則。要充分考慮安全儲(chǔ)備。由于膨脹土的工程性質(zhì)復(fù)雜，且在基坑開(kāi)挖和使用過(guò)程中可能受到多種因素的影響，為確保基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，在取值時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮一定的安全儲(chǔ)備。在確定抗剪強(qiáng)度參數(shù)時(shí)，可以采用統(tǒng)計(jì)分析的方法，對(duì)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，選取具有一定保證率的值作為設(shè)計(jì)參數(shù)?？梢赃x取95%保證率下的抗剪強(qiáng)度參數(shù)值，以提高基坑支護(hù)的安全性。需要結(jié)合實(shí)際工況進(jìn)行取值。不同的基坑工程，其開(kāi)挖深度、周邊環(huán)境、施工方法等實(shí)際工況存在差異，這些因素都會(huì)影響膨脹土的力學(xué)性質(zhì)和抗剪強(qiáng)度。在某基坑工程中，由于周邊存在建筑物，對(duì)基坑變形控制要求較高，在選取抗剪強(qiáng)度參數(shù)時(shí)，需要更加保守，以確?；娱_(kāi)挖不會(huì)對(duì)周邊建筑物造成影響。對(duì)于開(kāi)挖深度較大的基坑，由于土體的自重應(yīng)力較大，也需要適當(dāng)調(diào)整抗剪強(qiáng)度參數(shù)?？紤]到成都膨脹土的水敏性和強(qiáng)度隨含水率變化的特性，在取值時(shí)應(yīng)充分考慮含水率的影響?？梢酝ㄟ^(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，建立抗剪強(qiáng)度參數(shù)與含水率之間的關(guān)系模型。在實(shí)際工程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)得到的含水率，利用該模型對(duì)抗剪強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行修正。若現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)到膨脹土的含水率高于試驗(yàn)時(shí)的含水率，應(yīng)適當(dāng)降低抗剪強(qiáng)度參數(shù)的值。對(duì)于存在裂隙等土體結(jié)構(gòu)缺陷的膨脹土，在取值時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)強(qiáng)度的影響。可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察和試驗(yàn)，評(píng)估裂隙的發(fā)育程度和分布情況。對(duì)于裂隙較為發(fā)育的區(qū)域，適當(dāng)降低抗剪強(qiáng)度參數(shù)。還可以采用數(shù)值模擬等方法，分析裂隙對(duì)土體強(qiáng)度和變形的影響，為參數(shù)取值提供參考。在某膨脹土基坑工程中，通過(guò)數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，裂隙的存在使土體的抗剪強(qiáng)度降低了20%左右，在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。4.2膨脹力參數(shù)確定4.2.1膨脹力測(cè)試方法膨脹力是成都膨脹土的關(guān)鍵參數(shù)之一，其準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)于基坑支護(hù)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。室內(nèi)膨脹力測(cè)試方法中，固結(jié)儀法是較為常用的一種。該方法利用單軸固結(jié)儀，通過(guò)加荷平衡法測(cè)定試樣在體積不變時(shí)由于膨脹所產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。在試驗(yàn)過(guò)程中，將試樣安裝在固結(jié)儀中，施加1kPa的預(yù)壓力使試樣與儀器各部接觸，隨后自下而上地向容器注入純水。當(dāng)土體開(kāi)始膨脹，百分表指針順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，立即往盛砂桶加適量鐵砂，使百分表指針仍回到初讀數(shù)。通過(guò)及時(shí)稱余砂重，計(jì)算平衡荷重，進(jìn)而確定膨脹力。膨脹力計(jì)算公式為P_e=\frac{W×m}{A}，其中P_e為膨脹力（kPa），W為總平衡荷重（N），A為試樣面積（cm^2），m為加壓設(shè)備的杠桿比。固結(jié)儀法的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，操作較為方便，能夠較為準(zhǔn)確地測(cè)定膨脹力。該方法也存在一定的局限性，試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法模擬現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果可能與實(shí)際情況存在一定偏差?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法對(duì)于獲取更符合實(shí)際工程條件的膨脹力參數(shù)具有重要意義。旁壓試驗(yàn)是一種常用的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，它通過(guò)在鉆孔中放入旁壓器，向旁壓器內(nèi)充水，使旁壓器膨脹，對(duì)周圍土體施加壓力，從而測(cè)定土體的變形和壓力關(guān)系，進(jìn)而推算膨脹力。在某膨脹土基坑現(xiàn)場(chǎng)，采用旁壓試驗(yàn)進(jìn)行膨脹力測(cè)試，通過(guò)記錄旁壓器膨脹過(guò)程中的壓力和土體變形數(shù)據(jù)，利用相關(guān)理論公式計(jì)算得到膨脹力。旁壓試驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地反映現(xiàn)場(chǎng)土體的原位特性，測(cè)試結(jié)果更接近實(shí)際情況。其測(cè)試過(guò)程較為復(fù)雜，需要專業(yè)的設(shè)備和技術(shù)人員，測(cè)試成本也相對(duì)較高。扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)也是一種有效的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，它將扁鏟形探頭貫入土中，然后通過(guò)向探頭內(nèi)充氣，使探頭側(cè)面的圓形鋼膜向外擴(kuò)張，根據(jù)鋼膜擴(kuò)張過(guò)程中的壓力和位移關(guān)系，分析土體的力學(xué)性質(zhì)，包括膨脹力。在成都某膨脹土場(chǎng)地，運(yùn)用扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量鋼膜擴(kuò)張時(shí)的壓力和位移，結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，估算出膨脹力。扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)具有測(cè)試速度快、對(duì)土體擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性受到多種因素的影響，如探頭的安裝質(zhì)量、土體的不均勻性等。4.2.2膨脹力分布與計(jì)算膨脹力在基坑土體中的分布呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，由于土體的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，膨脹力的分布也會(huì)隨之變化。一般來(lái)說(shuō)，基坑周邊土體的膨脹力相對(duì)較大，隨著距離基坑邊緣的增加，膨脹力逐漸減小。在基坑深度方向上，膨脹力也會(huì)有所變化，通常在一定深度范圍內(nèi)，膨脹力隨著深度的增加而增大，達(dá)到一定深度后，膨脹力趨于穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)成都某膨脹土基坑的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在基坑邊緣處，膨脹力可達(dá)80kPa左右，而在距離基坑邊緣5m處，膨脹力減小至50kPa左右。在基坑深度為3m處，膨脹力為60kPa，而在深度為8m處，膨脹力穩(wěn)定在70kPa左右。膨脹力作為附加土壓力，在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有重要的應(yīng)用。目前，膨脹力的計(jì)算方法主要有經(jīng)驗(yàn)公式法和數(shù)值模擬法。經(jīng)驗(yàn)公式法是根據(jù)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)，建立膨脹力與其他參數(shù)之間的關(guān)系公式。某經(jīng)驗(yàn)公式認(rèn)為膨脹力與土體的含水率、孔隙比等因素有關(guān)，通過(guò)對(duì)這些因素的測(cè)定，利用公式計(jì)算膨脹力。這種方法計(jì)算簡(jiǎn)單，但由于經(jīng)驗(yàn)公式的局限性，計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性可能受到一定影響。數(shù)值模擬法則是利用有限元軟件等工具，建立基坑土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，通過(guò)模擬土體的膨脹過(guò)程，計(jì)算膨脹力的分布和大小。在數(shù)值模擬中，考慮土體的本構(gòu)關(guān)系、邊界條件以及地下水等因素，能夠更全面地反映膨脹力的作用。通過(guò)有限元軟件模擬某膨脹土基坑，分析不同工況下膨脹力的分布情況，為支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了詳細(xì)的參數(shù)依據(jù)。數(shù)值模擬法能夠較為準(zhǔn)確地計(jì)算膨脹力，但對(duì)計(jì)算模型的建立和參數(shù)選取要求較高，計(jì)算過(guò)程也較為復(fù)雜。在實(shí)際工程中，可根據(jù)具體情況選擇合適的計(jì)算方法，或者將多種方法結(jié)合使用，以提高膨脹力計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。4.3支護(hù)樁錨固段有效長(zhǎng)度確定4.3.1影響因素分析支護(hù)樁錨固段有效長(zhǎng)度的確定受到多種因素的綜合影響，其中土體強(qiáng)度是一個(gè)關(guān)鍵因素。成都膨脹土的土體強(qiáng)度具有復(fù)雜性，其強(qiáng)度不僅取決于土顆粒間的摩擦力和粘結(jié)力，還與土體的礦物成分、結(jié)構(gòu)以及含水率等因素密切相關(guān)。當(dāng)土體強(qiáng)度較高時(shí)，樁與土體之間能夠產(chǎn)生較大的摩擦力，從而使錨固段的錨固效果更好，有效長(zhǎng)度可以相對(duì)較短。若土體強(qiáng)度較低，為了保證支護(hù)樁的穩(wěn)定性，就需要增加錨固段的有效長(zhǎng)度，以提供足夠的錨固力。在成都某膨脹土基坑工程中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)粘聚力從30kPa提高到50kPa時(shí)，支護(hù)樁錨固段有效長(zhǎng)度可從8m縮短至6m。膨脹力對(duì)支護(hù)樁錨固段有效長(zhǎng)度的影響也不容忽視。膨脹土的膨脹力會(huì)對(duì)支護(hù)樁產(chǎn)生額外的作用力，當(dāng)膨脹力較大時(shí)，會(huì)增加支護(hù)樁的受力，從而需要更長(zhǎng)的錨固段來(lái)抵抗這種作用力。若錨固段有效長(zhǎng)度不足，在膨脹力的作用下，支護(hù)樁可能會(huì)發(fā)生位移、傾斜甚至拔出等破壞現(xiàn)象。在某膨脹土基坑工程中，由于膨脹力較大，導(dǎo)致支護(hù)樁錨固段較短的區(qū)域出現(xiàn)了明顯的位移，嚴(yán)重影響了基坑的穩(wěn)定性。因此，在確定錨固段有效長(zhǎng)度時(shí)，必須充分考慮膨脹力的大小和作用范圍。支護(hù)結(jié)構(gòu)形式也會(huì)對(duì)錨固段有效長(zhǎng)度產(chǎn)生影響。不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，其受力特點(diǎn)和工作機(jī)理不同，對(duì)錨固段有效長(zhǎng)度的要求也不同。排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)主要依靠樁身的抗彎能力和錨固段的錨固力來(lái)抵抗土體的側(cè)壓力。對(duì)于排樁支護(hù)，錨固段有效長(zhǎng)度需要根據(jù)樁的直徑、間距、樁身強(qiáng)度以及土體的力學(xué)性質(zhì)等因素來(lái)確定。在樁徑較小、間距較大的情況下，為了保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可能需要增加錨固段的有效長(zhǎng)度。而地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)具有較大的剛度和整體性，其對(duì)錨固段有效長(zhǎng)度的要求相對(duì)較為靈活。在一些工程中，地下連續(xù)墻可以通過(guò)自身的剛度來(lái)抵抗部分土體壓力，從而在一定程度上減小對(duì)錨固段有效長(zhǎng)度的依賴。4.3.2確定方法與計(jì)算實(shí)例確定支護(hù)樁錨固段有效長(zhǎng)度的理論方法主要基于土力學(xué)中的錨固原理。根據(jù)土力學(xué)理論，錨固段的錨固力由樁與土體之間的摩擦力和粘結(jié)力提供，其計(jì)算公式為：F=\pidLf+\pidLc，其中F為錨固力，d為樁的直徑，L為錨固段有效長(zhǎng)度，f為樁與土體之間的單位摩擦力，c為樁與土體之間的單位粘結(jié)力。在實(shí)際工程中，由于土體性質(zhì)的復(fù)雜性和不確定性，f和c的值通常需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定。經(jīng)驗(yàn)公式也是確定錨固段有效長(zhǎng)度的常用方法之一。一些經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)大量的工程實(shí)踐和試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)得出的，具有一定的實(shí)用性。某經(jīng)驗(yàn)公式為L(zhǎng)=kH，其中L為錨固段有效長(zhǎng)度，H為基坑開(kāi)挖深度，k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，其取值與土體性質(zhì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式等因素有關(guān)。在成都膨脹土基坑工程中，對(duì)于一般的排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)土體為中等強(qiáng)度的膨脹土?xí)r，k值可取值為0.5-0.8。以成都某膨脹土基坑工程為例，該基坑開(kāi)挖深度為8m，采用排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，樁徑為0.8m。根據(jù)上述經(jīng)驗(yàn)公式，取k=0.6，則錨固段有效長(zhǎng)度L=0.6×8=4.8m。為了驗(yàn)證該計(jì)算結(jié)果的合理性，采用理論方法進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)得樁與土體之間的單位摩擦力f=50kPa，單位粘結(jié)力c=20kPa。根據(jù)錨固力計(jì)算公式，假設(shè)錨固力F需要抵抗的土體側(cè)壓力為1000kN，則有1000=\pi×0.8×L×50+\pi×0.8×L×20，解方程可得L\approx5.6m。通過(guò)對(duì)比經(jīng)驗(yàn)公式和理論方法的計(jì)算結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)兩者存在一定的差異。這是因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)公式是基于大量工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出的，具有一定的局限性，而理論方法雖然考慮了更多的因素，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于土體參數(shù)的不確定性，也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在一定的誤差。在實(shí)際工程中，通常會(huì)綜合考慮多種因素，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式和理論方法的計(jì)算結(jié)果，最終確定錨固段有效長(zhǎng)度。在該工程中，綜合考慮后將錨固段有效長(zhǎng)度確定為6m，在施工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)支護(hù)樁的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，支護(hù)樁的變形和位移均在允許范圍內(nèi)，證明了該錨固段有效長(zhǎng)度的合理性。五、成都膨脹土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的案例分析5.1案例一：某超高層項(xiàng)目基坑支護(hù)5.1.1工程概況某超高層項(xiàng)目位于成都市成華區(qū)，處于膨脹土分布區(qū)域。該項(xiàng)目基坑開(kāi)挖深度為15m，基坑形狀近似矩形，面積約為8000m2。基坑周邊環(huán)境較為復(fù)雜，東側(cè)緊鄰一棟20層的居民樓，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，距離基坑邊緣約8m；南側(cè)為城市主干道，地下埋設(shè)有供水、燃?xì)?、通信等多種管線，距離基坑邊緣最近處約5m；西側(cè)和北側(cè)為空地，但場(chǎng)地內(nèi)存在一些臨時(shí)建筑物和施工材料堆放區(qū)。場(chǎng)地地層主要由第四系全新統(tǒng)人工填土、膨脹土以及下伏白堊系泥巖組成。其中，膨脹土厚度約為8m，呈褐黃色，具中等膨脹潛勢(shì)，自由膨脹率為45%-55%，膨脹力為30-60kPa，粘聚力為35-45kPa，內(nèi)摩擦角為20-25°。地下水位埋深約為3m，水位年變幅為1-2m，含水層滲透系數(shù)為5-10m/d。5.1.2支護(hù)方案與參數(shù)選取根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境以及基坑開(kāi)挖深度等因素，該基坑采用了排樁+錨索的支護(hù)方案。排樁選用鉆孔灌注樁，樁徑為1.2m，樁間距為1.5m，樁長(zhǎng)為20m，嵌入中風(fēng)化泥巖深度為5m。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。錨索采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，每根錨索由3束鋼絞線組成，錨索長(zhǎng)度為15m，水平間距為2m，豎向間距為2.5m，傾角為15°。錨索鎖定力為150kN。在設(shè)計(jì)參數(shù)選取過(guò)程中，抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值充分考慮了成都膨脹土的特性和工程經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)室內(nèi)直剪試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)，測(cè)定了不同含水率下膨脹土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)?？紤]到基坑開(kāi)挖過(guò)程中土體含水率可能會(huì)發(fā)生變化，以及工程的安全性要求，最終選取粘聚力為30kPa，內(nèi)摩擦角為20°作為設(shè)計(jì)參數(shù)。這是因?yàn)樵诨娱_(kāi)挖后，膨脹土可能會(huì)因失水而導(dǎo)致強(qiáng)度降低，為保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，選取相對(duì)保守的參數(shù)值。膨脹力參數(shù)的確定采用了室內(nèi)固結(jié)儀法和現(xiàn)場(chǎng)旁壓試驗(yàn)相結(jié)合的方式。通過(guò)固結(jié)儀法測(cè)定了膨脹土的基本膨脹力，再結(jié)合旁壓試驗(yàn)結(jié)果，考慮土體的原位應(yīng)力狀態(tài)和邊界條件，確定膨脹力在基坑土體中的分布情況。在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將膨脹力作為附加土壓力考慮，根據(jù)膨脹力的分布計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的側(cè)向壓力。根據(jù)計(jì)算，在基坑邊緣處，膨脹力產(chǎn)生的附加土壓力約為40kPa。支護(hù)樁錨固段有效長(zhǎng)度的確定綜合考慮了土體強(qiáng)度、膨脹力以及支護(hù)結(jié)構(gòu)形式等因素。根據(jù)土力學(xué)理論和工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算錨固段的錨固力與支護(hù)樁所承受的拉力，確定錨固段有效長(zhǎng)度為8m。在計(jì)算過(guò)程中，考慮到膨脹土的強(qiáng)度較低，且膨脹力會(huì)增加支護(hù)樁的受力，適當(dāng)增加了錨固段長(zhǎng)度，以確保支護(hù)樁的穩(wěn)定性。5.1.3監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析在基坑施工過(guò)程中，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、沉降以及錨索拉力等進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在基坑開(kāi)挖初期，支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和沉降較小，隨著開(kāi)挖深度的增加，位移和沉降逐漸增大。在開(kāi)挖至10m深度時(shí)，支護(hù)樁頂部水平位移達(dá)到15mm，豎向沉降為10mm；錨索拉力也隨著開(kāi)挖深度的增加而逐漸增大，在開(kāi)挖至15m深度時(shí)，錨索拉力達(dá)到180kN，略超過(guò)設(shè)計(jì)鎖定力。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和沉降均在允許范圍內(nèi)，說(shuō)明支護(hù)方案和設(shè)計(jì)參數(shù)選取基本合理。支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和沉降變化趨勢(shì)與理論分析結(jié)果相符，在開(kāi)挖過(guò)程中，隨著土體的卸載和膨脹土的脹縮變形，支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的側(cè)向壓力逐漸增大，導(dǎo)致位移和沉降增加。錨索拉力的變化也反映了支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體之間的相互作用。在開(kāi)挖初期，土體的側(cè)壓力較小，錨索拉力也較小；隨著開(kāi)挖深度的增加，土體側(cè)壓力增大，錨索拉力也相應(yīng)增大。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。在基坑南側(cè)靠近城市主干道的區(qū)域，由于地下管線的存在，對(duì)基坑變形的控制要求較高。雖然支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和沉降在允許范圍內(nèi)，但仍需密切關(guān)注，以防止對(duì)地下管線造成影響。在雨季時(shí)，由于地下水位上升，膨脹土含水率增加，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和沉降有一定程度的增大。這表明在設(shè)計(jì)參數(shù)選取時(shí)，雖然考慮了含水率對(duì)膨脹土強(qiáng)度的影響，但在實(shí)際工程中，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)地下水的控制和管理。針對(duì)這些問(wèn)題，采取了加強(qiáng)對(duì)基坑南側(cè)區(qū)域的監(jiān)測(cè)頻率、增加臨時(shí)支撐等措施，以確保基坑的安全和周邊環(huán)境的穩(wěn)定。5.2案例二：成都自然博物館基坑支護(hù)5.2.1工程背景與難點(diǎn)成都自然博物館基坑支護(hù)工程位于成都市成華區(qū)成華大道十里店路88號(hào)，作為市校共建的文化項(xiàng)目，總投資約9.7億元，是成都市“幸福美好生活十大工程”的有機(jī)組成部分，填補(bǔ)了西南地區(qū)綜合類自然博物館的空白。該項(xiàng)目基坑開(kāi)挖最大深度10.40m，屬膨脹土地區(qū)深基坑。場(chǎng)地范圍內(nèi)廣泛分布有膨脹性粘土和新近回填的雜填土，其中雜填土最大厚度達(dá)9m，地層力學(xué)性能差。膨脹性粘土具有吸水膨脹、失水收縮的特性，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，其脹縮變形會(huì)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生額外的壓力，增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力和變形風(fēng)險(xiǎn)。新近回填的雜填土結(jié)構(gòu)松散，密實(shí)度低，自穩(wěn)能力差，容易導(dǎo)致基坑邊坡失穩(wěn)。項(xiàng)目周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑西側(cè)緊鄰在建地鐵8號(hào)線十里店站，距離地鐵附屬結(jié)構(gòu)（已建成）邊墻最近約為10.00m，距離地鐵主線22m。地鐵結(jié)構(gòu)對(duì)變形極為敏感，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形可能會(huì)影響地鐵的正常施工和運(yùn)營(yíng)安全。基坑變形與地鐵變形之間的定量關(guān)系至今仍是困擾工程界的難題，如何準(zhǔn)確控制基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，確保地鐵結(jié)構(gòu)的安全，是本工程面臨的一大挑戰(zhàn)?；?xùn)|南側(cè)緊鄰成都理工大學(xué)博物館拆除后剩余部分的建筑，該建筑地上三層，采用獨(dú)立承臺(tái)基礎(chǔ)+CFG樁，緊鄰基坑邊線，對(duì)變形控制及施工要求極為嚴(yán)格。在施工過(guò)程中，稍有不慎就可能導(dǎo)致該建筑基礎(chǔ)的不均勻沉降，影響建筑的結(jié)構(gòu)安全。項(xiàng)目西側(cè)鄰地鐵區(qū)域存在基坑深度突變問(wèn)題，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)選型極具挑戰(zhàn)。在基坑深度突變處，支護(hù)結(jié)構(gòu)需要承受不同的土壓力和變形，如何選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同工況下的穩(wěn)定性，是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。5.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)確定與創(chuàng)新支護(hù)形式針對(duì)工程中的膨脹土和深厚填土地層，采用了擋土墻+支護(hù)樁（也稱為“樁基托梁擋墻”）支護(hù)結(jié)構(gòu)。在冠梁與擋墻交界處設(shè)置卸荷平臺(tái)，通過(guò)卸荷平臺(tái)的作用，有效減小了樁后的主動(dòng)土壓力。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論分析，卸荷平臺(tái)的寬度設(shè)置為2m時(shí)，可使樁后主動(dòng)土壓力減小約20%。結(jié)合科學(xué)合理的降、排水方案，成功解決了膨脹土、深厚填土地層基坑支護(hù)以及原博物館剩余建筑變形控制的問(wèn)題。在降、排水方案中，設(shè)置了間距為10m的降水井，有效降低了地下水位，減少了膨脹土因含水率變化而產(chǎn)生的脹縮變形。為嚴(yán)格控制地鐵及其附屬設(shè)施變形，創(chuàng)新采用排樁+預(yù)留土臺(tái)支護(hù)結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，確定在樁前預(yù)留高4米，頂寬7米，坡比1：1的土臺(tái)可經(jīng)濟(jì)合理、安全有效地減小支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和位移。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，通過(guò)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和位移的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)采用該支護(hù)結(jié)構(gòu)后，支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移和豎向沉降均控制在允許范圍內(nèi)，確保了基坑和地鐵施工的順利進(jìn)行。在標(biāo)高突變位置采用了椅式雙排樁（樁徑1.2米，前后樁凈間距2.8米，樁頂高差3-5米）的創(chuàng)新支護(hù)形式。椅式雙排樁通過(guò)前后排樁的協(xié)同工作，有效提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗彎和抗剪能力，解決了基坑高差及支護(hù)結(jié)構(gòu)銜接問(wèn)題。通過(guò)對(duì)該支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力分析和變形計(jì)算，結(jié)果表明在基坑深度突變處，椅式雙排樁能夠有效承受不同的土壓力和變形，保證基坑的安全。在充分保證基坑安全的前提下，大幅節(jié)約了工程造價(jià)和施工周期。經(jīng)核算，采用椅式雙排樁支護(hù)形式相比傳統(tǒng)支護(hù)形式，工程造價(jià)降低了約15%，施工周期縮短了約1個(gè)月。5.2.3實(shí)施效果與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)基坑支護(hù)實(shí)施后，通過(guò)對(duì)基坑變形的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和沉降均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)?；又苓吔ㄖ锖偷罔F結(jié)構(gòu)也未出現(xiàn)明顯變形，表明支護(hù)方案和設(shè)計(jì)參數(shù)選取合理，有效保障了基坑及周邊環(huán)境的安全穩(wěn)定。在基坑開(kāi)挖至最