水工建筑岩石地基与软土地基开挖方法探讨.pdf

工程技术与应用 43工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月摘要：在水工建筑施工中，只有确保基坑施工技术的安全性和可靠性，才能防止基坑坍塌，避免边坡位移、变形等问题。基于此，文章首先分析了水工建筑基坑开挖的常见土质和施工特点，提出当前水工建筑基坑开挖中常见的地基类型为岩石地基与软土地基，进而对水工建筑地基开挖的方法进行探讨，以此为水工建筑的基础施工提供支持。关键词：水工建筑；岩石地基；软土地基；基坑开挖Abstract:In the construction of hydraulic buildings,only by ensuring the safety and reliability of foundation pit construction technology can we prevent foundation pit collapse and avoid problems such as slope displacement and deformation.Based on this,this paper first analyzes the common soil properties and construction characteristics of foundation pit excavation of hydraulic buildings,and puts forward that the common foundation types in foundation pit excavation of hydraulic buildings are rock foundation and soft foundation,and then discusses the excavation methods for foundation of hydraulic buildings,so as to provide support for the foundation construction of hydraulic buildings.Key Words:hydraulic building;rock foundation;soft soil foundation;foundation pit excavation分类号：TV551.41 水工建筑常见地基土质与基坑施工特点1.1 常见地基土质在水工建筑的基坑开挖中，常见的地基土质包括水工建筑岩石地基与软土地基开挖方法探讨黄金叶惠州市水电建筑工程有限公司，广东 惠州 516001Discussion on Excavation Methods for Rock Foundation and Soft Soil Foundation of Hydraulic BuildingsHUANG JinyeHuizhou Hydroelectric Construction Engineering Co.,Ltd.,Huizhou 516001,Guangdong,China014.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.12.两种类别，分别是岩石地基和软土地基。其中，岩石地基由岩石、石块等组成，基底非常坚硬，挖掘难度较大，需要施工人员应用爆破等破碎技术进行辅助挖掘，同时还需要关注岩层的结构。如果挖掘过程中破坏了岩层的结构，就有可能产生严重的崩塌、位移等事故，从而造成巨大的经济损失。除岩石地基外，软土地基也是常见的地基类型，例如淤泥、流沙、泉眼等，这类地基的特点是土层松软、含水量大、渗透系数小、承载能力低，在挖掘过程中容易出现位移问题，从而延长基坑的挖掘时间，影响基坑的应用质量。另外，如果地基部位存在泉眼，地下水就会随着泉眼向上涌出，将基坑中的硬土浸透，给基坑施工带来困难。1.2 基坑施工特点对于水工建筑物来说，基坑施工至关重要。目前，很大一部分水工建筑物的失事都是地基不稳造成的，因此，基坑施工直接关系到水工建筑物的安全。从施工的角度来看，水工建筑物基坑施工具有技术复杂、隐蔽工程返工困难、施工工期短、废水及废渣较多等特点。在这种情况下，水工建筑物基坑施工人员需要在前期做好现场试验，高度重视施工质量检查，结合实际情况对技术进行调整，全面提高工程质量。2 水工建筑岩石地基开挖方法2.1 岩石地基开挖方案编制在水工建筑中，如果遇到岩石地基，就要做好施工准备，提前开展环境调查，掌握施工地点的地质条件、水文气象、施工环境等，综合制订岩石地基的挖掘方案。为全面掌握区域内的地质条件，技术人员需作者简介：黄金叶，男，本科，工程师，研究方向为水工建筑工程施工管理。工程技术与应用 442023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究要全面收集当地的水文地质资料，了解岩石地基开挖区域的地层、岩性，同时还要分析地下水补给、径流、排泄情况，明确不良的地质问题。在具体操作中，工作人员需要完成地质编录，对各类问题进行预测，测绘建基面的工程地质图、展示图，测量开挖轮廓尺寸、高程等，编写地质报告。在边坡开挖时，坡面的平均坡度需要严格按照设计坡度实行，坡脚的标高偏差需要保持在 20 cm 以内，坡面局面欠挖需要控制在20 cm 以内，超挖不能大于 30 cm。基坑开挖的允许偏差值如表 1 所示。撑结构主要包含钢筋混凝土板和钢板桩两个部分，在具体操作中，施工人员需要在基坑周围安装板桩支撑结构，通过这种结构来分散边坡的压力，如果工程在雨季施工，该支撑结构还能有效防止基坑内部出现大量的积水2。当前，常见的钢板桩有平板型板桩和波浪形板桩，其中，波浪形板桩的抗折能力更强，防水性能更好，安装工艺更为简单，可以应用于地基开挖程度较深、边坡受压力较大的工程中，这种支撑结构可以和其他的支撑体系共同发挥支护作用，提高基坑部位的施工质量。基坑类型/项目断面长或宽 10 m 时的允许偏差值断面长或宽 10 m 时的允许偏差值坑（槽）底部标高的允许偏差值垂直或斜面平整度的允许偏差值无结构要求或无配筋的基坑-10 20-20 30-10 2020有结构要求或有配筋预埋件的基坑0 100 200 20152.2 现场排水处理在水工建筑的岩石地基开挖中，现场排水系统的处理工作至关重要。在排水处理方面，施工人员需要严格按照相关的环境保护要求，结合水土保持思想，对挖掘区域开展排水规划设计，确保排水系统满足水工建筑物在建设完成后的永久排水需求。首先，施工人员需要高度重视施工区域的排水，以“高水高排”为基本原则，防止高处的水流入基坑。其次，在边坡部分的施工中，施工人员需要搭建一些临时性的排水设施、截水设施，防止排水不畅造成危害，避免边坡部位发生位移等事故1。最后，施工人员还需要在岩石地基开挖过程中配备足够数量的施工设备，确保施工现场中的积水能够及时排出。2.3 基坑支护结构优化（1）浇筑桩支撑结构优化。在水工建筑岩石地基的开挖工程中，浇筑桩是一种比较简单的支撑结构，该结构能够有效避免坍塌事故，降低基坑的坍塌风险，使基坑更加牢固。在使用这种支撑结构时，施工人员需要使用混凝土进行现场浇筑，结合基坑部位的实际情况控制混凝土浇筑桩的数量，同时调整好浇筑桩的支撑排数，以达到较好的支撑效果。为进一步提高浇筑桩的质量，增强其支撑力，施工人员可以在混凝土中加入一些添加剂，提高支撑效果。（2）板桩支撑结构优化。板桩支撑结构不但可以对基坑的边坡部位进行加工，还能方便后期的施工，防止边坡部位在人为因素的影响下出现位移。板桩支 表 1 水工建筑基坑开挖的允许偏差值 单位：cm（3）水泥挡土墙支撑结构优化。在应用水泥挡土墙支撑结构时，施工人员首先需要全面了解区域内的土壤状况，对土壤结构进行综合分析，进而科学设置水泥注浆孔，布置好水泥注浆管道，向地基内部注入水泥，将水泥搅拌均匀，在边坡周围形成一道水泥挡土墙，使基坑周围拥有更加稳定的结构。在实践中，水泥挡土墙结构通常应用于土质松软的区域，能够发挥良好的支护效果，提高基坑的稳定性。（4）锚喷网支撑结构优化。锚喷网支撑结构是一种投入资金较少、施工流程简单的结构。在具体操作中，施工人员需要将钢丝、锚杆、混凝土喷层、坑边岩土等连接成一个稳固的整体，通过先进的施工技术构建一个“锚喷网”，提高支撑效果。2.4 施工方法选择在水工建筑的岩石地基开挖工程中，不同基坑的开挖方法存在较大差异，施工团队需要结合施工区域的地质情况，选择恰当的开挖方法。目前，常见的岩石地基开挖方法包括钻孔爆破法和非爆破方法，施工人员需要对技术、施工条件、施工安全性、环境保护等多种因素进行综合比较，优化开挖方案。在基坑开挖过程中，总体的顺序应该以“先岸坡后河槽”“自上而下”为基本原则，把握好开挖程序，做好基本作业和辅助作业，如图 1（见下页）所示。如果部分区域需要上下同时挖掘，技术人员则需要制定专门的安全技术措施，用来确保施工现场的安全。如果基坑开挖需要使用钻孔爆破法，施工人员就需要提前开展爆破试验，选取合适的爆破区域，规避不利的地质条件，防工程技术与应用 45工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月止爆破引发大规模的滑坡、震裂等灾害。当前，常见的基坑开挖技术包括自上而下逐层爆破开挖、台阶式分层爆破开挖、竖向分段爆破开挖、深孔与药室组合爆破开挖、药室爆破开挖等。不同的开挖技术有不同的适用条件3，例如：深度大于 4 m 的基坑需要使用自上而下的逐层爆破开挖技术；挖方量较大、边坡较缓的岸坡则需要使用台阶式分层爆破开挖技术；边坡较高、较陡的岸坡需要采用竖向分段爆破开挖技术。在具体的施工中，施工人员需要平整好施工场地，为各类施工机械提供充足的施工空间，充分发挥施工技术的应用效果。岩石基础开挖施工作业基本作业辅助作业风、电线路敷设施工道路维护清面和集碴测量卸碴运输铲表检查起爆装药钻孔施工排水图 1 岩石基础开挖施工作业的主要内容3 水工建筑软土地基开挖方法3.1 流沙软土地基开挖当前，很多施工单位在开挖地基时都会使用明式排水法，该方法在使用过程中容易产生渗流现象，进而使一部分砂石土壤流失。在水工建筑基坑开挖工程的施工中，有些地基的土质属于非黏性土，这样的施工区域有可能会出现流沙现象，给现场施工造成困难4。为此，施工人员需要通过恰当的排水工具排出流沙层中的水分，严格控制流沙层含水量。在实际挖掘中，基坑底部有可能翻出流沙，这种情况就可以设置“流沙坑”，让竹筐沉入流沙坑中，拴好绳索，等竹筐完全沉没到沙坑中，再用抽水设备抽干竹筐里的水，对流沙软土地基进行处理。3.2 淤泥软土地基开挖在水工建筑基坑开挖工程中，施工人员有可能遇到淤泥软土地基，具体可以分为烂淤泥、稀淤泥、夹砂淤泥，需要结合不同类型淤泥的特性，采取有效的处理措施。当遇到烂淤泥时，施工人员需要提前进行勘测，然后用铁叉进行挖掘，按照由边缘向中间的顺序，完成挖掘。对于稀淤泥的处理，施工人员需要结合实际需求在其中添加干砂，然后挤压稀淤泥，提高稀淤泥的硬度；如果施工区域内的稀淤泥面积大、深度较深，施工人员就需要在稀淤泥区域的四周铺撒干砂，使软土地基变硬，形成围梗，划分成若干个区域，实施分区作业5。针对比较薄的夹砂淤泥软土地基，施工人员可以在表面撒一层砂石，然后进行晾晒，当淤泥和砂石完全融合、干燥，表面干硬到可以站人时，就可以在砂石表面开展挖掘工作。如果夹砂淤泥软土地基比较厚，就可以直接参照烂淤泥软土地基的施工方法。3.3 泉眼治理在基坑开挖工作中，如果施工团队忽略了排水系统的建设，造成基坑排水不畅，就容易产生“泉眼”现象，导致地下水从土壤表层涌出，影响施工质量和施工进度。针对这种情况，施工人员首先需要对泉眼流出的水进行观察，如果泉水比较清，就可以直接将其引向提前挖好的井内；如果水非常浑浊，则需要在周围铺设粗砂、石子，起到过滤作用，使其成为清水，然后再进行引流，让水尽快排出基坑。4 结束语在我国社会经济不断发展的背景下，各类水工建筑的数量也在不断增加，技术要求不断提高。基坑开挖是水工建筑工程中的重要施工环节，与水工建筑的施工质量密切相关，只有处理好基坑开挖中的各类问题，优化施工技术，才能提高后期水工建筑的质量，延长工程的使用寿命。在基坑开挖中，施工环境比较复杂，岩石地基、软土地基都是常见的地基类型，这类地基容易出现坍塌、位移等施工事故，需要在技术方面进行优化处理，提高施工效果。参考文献1 周斌.水工建筑基坑开挖施工技术及应用研究J.珠江水运,2022(17):97-99.2 薛程.超高水工挡土墙受力性能研究与优化D.哈尔滨:哈尔滨工程大学,2017.3 韩根圣.水工建筑的基坑开挖施工技术分析J.工程技术研究,2021,6(16):123-124.4 李壮.不同土质地基对水闸地震反应影响的研究D.北京:华北电力大学(北京),2021.5 蔡训.深厚软土地基深基坑支护坑内墩式加固模式及效果评价D.苏州:苏州科技大学,2021.