海南紅土基坑穩(wěn)定性影響因素分析

竹陽陽　羅志恒（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院計(jì)劃基建處，海南 ?？?571101）

海南紅土基坑穩(wěn)定性影響因素分析

竹陽陽羅志恒
（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院計(jì)劃基建處，海南 海口 571101）

隨著海南經(jīng)濟(jì)和人口的增長，城市地下工程得到快速發(fā)展，基坑邊坡穩(wěn)定性也越來越受到重視。海南紅土作為一種區(qū)域性土，具有特殊的力學(xué)性質(zhì)，研究紅土基坑穩(wěn)定性影響因素也就顯得尤為必要。本文結(jié)合海南紅土物理力學(xué)性質(zhì)，分析影響基坑穩(wěn)定性的主要影響因素，進(jìn)而為海南深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。

海南紅土；基坑；穩(wěn)定性；影響因素

1 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑和市政工程大量涌現(xiàn)。為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，基坑的穩(wěn)定性越來越受到人們的關(guān)注和重視。海南省紅土是在濕潤炎熱氣候條件下的石灰?guī)r等碳酸鹽巖石或含有其他富鐵鋁氧化物的巖石（如玄武巖﹑花崗巖等）經(jīng)過長時(shí)間的化學(xué)﹑物理風(fēng)化和紅化作用而形成的，是一種區(qū)域特性土，具有特殊的力學(xué)特性。

2 海南紅土物理力學(xué)性質(zhì)

海南紅土中粘粒較多，顆粒較細(xì)，含較少量的玄武巖碎塊和石英砂礫，地表多呈現(xiàn)褐紅色﹑紅褐色及棕紅色。土體常處于可塑到硬塑狀態(tài)。土體表現(xiàn)出高含水量（天然含水率達(dá)25%～65%）﹑高孔隙比（最大孔隙比可達(dá)2.3）﹑高液限（40%～120%）﹑高塑限（20%～60%）等物理性質(zhì)。

但其力學(xué)性質(zhì)比較好，具有壓縮性低﹑抗剪強(qiáng)度高﹑地基承載力高﹑弱膨脹性﹑強(qiáng)收縮性﹑抗水性差等特點(diǎn)，適合做淺基礎(chǔ)的持力層。海南紅土沿土層深度方向，隨著土層深度不斷增加，其壓縮模量及抗剪強(qiáng)度也不斷增加，力學(xué)性質(zhì)更好，且土洞發(fā)育現(xiàn)象不明顯。海南紅土較好的力學(xué)性能使得在邊坡或者基坑開挖過程中，坍塌很少出現(xiàn)，但在邊坡﹑基坑開挖之后，需及時(shí)對開挖面進(jìn)行噴砼防護(hù)或做支護(hù)樁，防止開挖面長時(shí)間暴露在外。

3 影響海南紅土基坑邊坡穩(wěn)定性的主要因素

海南省是我國唯一的熱帶海洋省份，具有熱帶海洋季風(fēng)氣候﹑區(qū)域性紅土廣泛分布﹑強(qiáng)風(fēng)化作用等特點(diǎn)。因此，經(jīng)分析，影響海南紅土基坑邊坡穩(wěn)定的主要因素有：

3.1 氣候條件及風(fēng)化作用。海南屬于熱帶季風(fēng)氣候，干季﹑雨季明顯，冬春干旱，夏秋多雨，多熱帶氣旋。海南島是世界上同緯度降雨量最多的地區(qū)之一，水汽來源相當(dāng)充足，降水總量非常多，平均年雨量約為1650mm。夏季時(shí)，多發(fā)臺風(fēng)或者熱帶風(fēng)暴，繼而引發(fā)暴雨甚至特大暴雨，最大日降雨量高達(dá)220mm以上。紅土的抗剪強(qiáng)度受強(qiáng)降水作用影響非常大，常常導(dǎo)致無支護(hù)的紅土邊坡發(fā)生滑坡災(zāi)害。

同時(shí)海南島處在北回歸線以南，各地太陽日照時(shí)間長，年日照時(shí)在1760至2640之間，大部分地區(qū)年平均氣溫在22.4℃到25.6℃之間，高氣溫和充足的日照時(shí)間，使得海南地區(qū)土中水分蒸發(fā)量較大。開挖暴露在外的土體或地表土體中水分非常容易蒸發(fā)，最后使得土體內(nèi)產(chǎn)生裂縫，由于海南地區(qū)風(fēng)化作用較強(qiáng)，如果沿著土體中裂隙進(jìn)行風(fēng)化時(shí)，極易產(chǎn)生土體脫落現(xiàn)象，影響紅土邊坡穩(wěn)定。

海南地區(qū)這種降水量﹑蒸發(fā)量大的特點(diǎn)導(dǎo)致地下水位不停變化，從而使土層支撐體系受力情況不斷改變，也容易使開挖紅土邊坡失穩(wěn)。

3.2 水。海南紅土基坑邊坡穩(wěn)定性的最主要影響因素是水。地基土含水量的變化必然導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度和土壓力的變化，最終影響到基坑邊坡的穩(wěn)定性。影響基坑邊坡穩(wěn)定性的水主要包括雨水和地下水。

海南省四面環(huán)海，地下水位較高且補(bǔ)給充沛。根據(jù)海南地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，地下水位一般處于地表以下1m至3m處，由于高地下水位，更容易發(fā)生開挖引起的水力失衡，水壓增大，地下水滲流加快，從而導(dǎo)致土顆粒從圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間流入基坑，造成基坑周圍土體流失，地面開裂﹑下沉等。

由于基坑工程施工期一般較長，基坑邊坡不可避免受到降水的影響。如前所述，紅土抗水性差，被水浸泡后，抗剪強(qiáng)度降低，壓縮性變大，其遇水軟化的特點(diǎn)使得紅土基坑邊坡穩(wěn)定性急速下降。大量試驗(yàn)結(jié)果表明，在其他影響因素不變的情況下，含水率與土的粘聚力和內(nèi)摩擦角存在定量關(guān)系。根據(jù)紅土的結(jié)構(gòu)，粘土顆粒為游離氧化鐵膠結(jié)，當(dāng)含水量不斷增加時(shí)，對此膠結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，使得土體粘聚力急速下降。另外，一部分紅土的礦物成分中包含有親水性較強(qiáng)的蒙脫石，當(dāng)遇到大量水時(shí)，土體性質(zhì)會很快產(chǎn)生變化，并且極易在邊坡內(nèi)部形成潛在的滑帶，從而造成基坑邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。

3.3 放坡過小及地面超載?；舆吰率堑叵鹿こ淌褂脮r(shí)開挖形成的特殊型邊坡，其穩(wěn)定性很大程度受到開挖的影響。開挖前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程地質(zhì)情況和施工情況選擇合適的開挖形式﹑開挖順序；開挖過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循分層﹑分塊﹑對稱﹑快撐快挖﹑保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力均衡的原則。

由于海南紅土的力學(xué)性質(zhì)較好，很多基坑采用放坡開挖，地面超載對基坑邊坡的影響就變得更加明顯。而當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目場地周邊大多有別的已建項(xiàng)目或配套設(shè)施，導(dǎo)致場地周邊可利用面積小，施工現(xiàn)場不夠?qū)掗?，從而?dǎo)致項(xiàng)目基坑開挖時(shí)無法按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行放坡及支護(hù)，至使邊坡本身無法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)狹窄的使得施工過程中容易在現(xiàn)場基坑附近堆土﹑存放建筑材料﹑停放大型機(jī)動車輛或者搭建臨建，這些都形成了超載，增加土體中的剪應(yīng)力，局部剪應(yīng)力或剪應(yīng)變達(dá)到屈服后，產(chǎn)生剪切屈服，沿剪切面發(fā)生較大的滑移，影響基坑邊坡安全。

結(jié)語

海南紅土是一種具有區(qū)域性的特殊土，了解紅土的力學(xué)特性是進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。影響海南紅土基坑邊坡穩(wěn)定性的因素諸多，其中水和地面超載是最主要的因素，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮其影響作用，除此之外，還應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際施工能力，選擇施工經(jīng)驗(yàn)非常豐富﹑機(jī)械設(shè)備保障有力的圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型。

[1]孔令偉，郭愛國，呂海波，趙穎文．典型紅粘土的基本特性與微觀結(jié)構(gòu)特征[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2001，5（01）：973-977．

[2]姜其巖，余培厚，郭沛，鄭玉元，廖義玲．紅粘土力學(xué)強(qiáng)度特征的形成及分析[J]．貴州工學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，20（02）：22-28．

[3]劉建航，侯學(xué)淵．基坑工程手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997．

TU431

A

竹陽陽（1988-），女，助理工程師。

簡介：羅志恒（1983），男，工程師。

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)，項(xiàng)目編號：1630012014010.