摘要：建筑施工，最为重要的就是打好地基基础，保证建筑的稳固性。然而在黄土地区，因土壤结构特殊，在地基施工中往往会遇到各种各样的问题，需要采用一些特殊的施工技术。本文主要针对黄土地区的基坑支护方案进行介绍，提出一系列的优化措施，用于解决该地区的施工问题。

关键词：黄土地区;基坑支护方案;优化

引言：

我国不同地区的地质特征存在明显差异，在西北地区广泛分布着黄土，这类土壤的特征是具有很强的湿陷性，对于建筑的地基施工造成了很大影响。由于黄土十分松散，不宜粘聚，在基坑施工中很容易塌陷，必须制定出特殊的支护方案。

1.黄土对基坑工程的影响

黄土主要位于我国的祁连山东段以东、秦岭以北、太行山以西、 内蒙古高原等区域，其中湿陷性黄土约占总黄土面积的60 %[1]。黄土一般呈粉末状，具有较多的空隙，吸水性很强，在正常状态下有很强的团聚性，但遇水后团聚性降低，强度也会减弱。从力学的角度来看，黄土与一般的黏性土壤相似，随着土壤内含水量的升高，其团聚性和摩擦角都会降低。但是天然黄土中的水含量极低，在这种情况下其自身的稳固性是较高的，因此在开挖基坑时，早期可以充分利用黄土自身的稳定性达到支护的效果。如遇含水量较大的黄土地区，即便完成了基坑支护，也会由于黄土的流动性较大而出现变形的情况，如果不加以特殊处理，很有可能在日后由于地基沉降不均而导致建筑物倒塌，安全隐患极大。当支护结构的荷载为水平荷载或者倾斜荷载时，湿陷性黄土会产生一定的变形，从而增加了支护结构一个反向的摩擦阻力。因此，熟知和合理应用湿陷性黄土的属性，在一定程度上会提高支护结构的工作性能。

2.黄土地区基坑支护的技术方案及优化措施

2.1悬臂式桩支护结构

悬臂式桩支护结构可分为排桩式结构和板桩式结构，在受力期间无需支撑体系。排桩式结构一般采用钢筋混凝土桩，桩与桩之间存在一定的间隙（可防止混凝土产生伸缩变形） 。板桩式结构又可分为木板桩、钢板桩和钢筋混凝土板桩（设有伸缩缝） ，其桩与桩之间相互搭接，属于无缝隙支护。排桩支护是由人工或机械钻孔并放置钢筋笼和浇筑混凝土成桩，沉管灌注桩，钻孔灌注桩和预应力管桩组成的支护结构。这种结构存在剪切作用力和自身稳定性较差，主要是土体的不稳定性造成的。板桩支护结构主要是支护面积大，防水效果好，施工工艺较为简单。但当基坑深度较大且土体稳定性较差，易产生弯曲变形，所以实际工程中应选择性使用[2]。

2.2地下连续墙支护结构

通过放置钢筋，浇筑混凝土的方式对基坑的周边进行支护就是地下连续墙支护结构，这能够使沟槽成为一个整体，在混凝土硬化后可减少施工时产生的振动，是黄土地区基坑支护的方案之一。但是采用该技术进行基坑支护很容易出现混凝土废渣，影响环境。另外该支护方案的应用还有一些局限，墙体厚度相对固定，且可应用的施工机械不多，仅在特殊情况下可用。

2.3土钉墙支护结构

在天然黄土地区，多采用将土钉直接打入黄土中的方式来达到支护的效果，因为天然黄土具有更好的团聚性，采用这种支护技术效率高，能够缩短工期。但是如果是在团聚性较差的黄土地区，就需要改为利用钻孔注浆技术来完成支护，也就是在基坑的坑壁上打孔，将钢筋插入孔洞内，完成注浆、混凝土喷射、挂网、再喷射等一系列操作，待混凝土凝固后，整个结构会有极高的稳定性，这种支护技术的应用更普遍，效果也更好。无论采用哪一种土钉墙支护技术，目的都是为了增强整个支护体的强度，预防基坑周边土体出现变形、倒塌等情况，能够承受住更大的压力。因为在基坑开挖的过程中，土地的稳定性会随着开挖深度的增加而减弱，打入土钉或者注浆能够将不断增加的压力借助摩擦力而均匀地分散到土体中，从而增加基坑的稳固性[3]。

另外，土钉在受力过程中一般分为四阶段： 第一阶段刚注入的拌合物与土体之间几乎没有粘结性，此时土钉不受周围土体的作用力; 第二阶段凝结硬化后的土钉会与周围土体产生粘结性，此粘结力主要为化学胶着力和摩擦力，当随着开挖深度的增大，土钉靠近面层的拉力增大，而端部拉力会有所减弱; 第三阶段当基坑足够深时，土钉基本处于土体滑动面层中，此时处于滑动面层的土钉拉力最大，而两端相对较小; 第四阶段基坑开挖到底时，土体会由于周围环境会产生一段时间的徐变，此阶段土钉的拉应力也会逐渐增加，但土体处于稳定阶段时，意味着徐变结束，其拉应力的快速增长期也会结束。

2.4桩锚支护结构

桩锚支护结构是指一根锚杆或多根锚杆与混凝土支护框架相连接，具有整体性好，稳定性强，安全性高，价格低廉，施工便捷等优点，而且多数用在黄土地区的路堑和路堤边坡支护，所以被道路工程广泛使用，其缺点不适用于垂直基坑

支护，尤其是黏性土质或湿陷性黄土地带[4]。桩锚支护系统一般由嵌入地下的防护桩和锚杆组成，并配有冠梁和腰梁，可防止地下水和地表水进入基坑，影响基地土质的最大干密度。

2.5 复合土钉墙支护结构

普通的土钉支护一般依赖土基底层，而且只适用于支撑力大和地下水位较低的地层。对于黄土地区中并伴随有冻融现象，土钉支护结构难以有效维护基坑的稳定性，从而出现了复合土钉支护结构的新概念。所谓复合土钉支护指的是以水泥土搅拌桩作为帷幕，为解决土的自重侧移而实施的超前支护手段; 通过两次压浆增强土钉与土体之间的拉拔力; 减小基坑侧移; 通过打入较深的桩来解决桩顶隆起，防渗漏和管涌等现象。

复合土钉支护原理： 其它支护形式和措施与土钉支护技术相结合的支护形式，以提高复合土钉支护效果。一般是预应力锚杆与土钉组合使用，以增加工作强度，其余的土钉与微型桩和止水帷幕相组合也是常用的组合形式。目前复合土钉支护在黄土地区正在尝试性应用，对于基坑深15 m以下，使用复合土钉支护比较安全，但这种支护方式在国内其它地区的使用主要依靠工程经验，而没有详细的受力和机理分析。因此对于复合土钉墙支护的认识不够清楚，设计方法欠缺，有待进一步研讨[5]。虽有业内研究者通过对实际工程进行了应力和位移测试并利用有限元进行了模拟实验，但核心技术终究没被攻破，望业内专家能继续对此进行研讨，使得高端的复合土钉墙支护技术能被大量使用于实际工程当中。

3.结束语

本文主要针对黄土地区的土质特点，分别对 5 种支护结构进行了分析，得出悬臂式桩支护结构适用于土质团聚性良好，存在地下水位，可作为防水措施; 地下连续墙支护结构在环境条件允许、技术和经济合理的情况下，结合其整体性和振动性小的特征方可作为黄土基坑支护; 土钉墙支护结构由于它的技术比较成熟，施工方便，安全性较高，被广泛应用于土质较为坚硬或团聚性良好的黄土地区; 桩锚支护结构多半适用于道路工程，对于垂直的深基坑支护使用较少; 复合土钉墙支护结构可作为黄土地区基坑支护的主要研究对象，目前由于技术尚未成熟，所以在实际使用过程中受限较多。

参考文献

[1]王健.黄土地区基坑支护方案优化与分析[J].四川建筑，2021，41（2）：2.

[2]董贵平.黄土地区基坑支护方案优化设计[J].山东农业大学学报：自然科学版，2019，50（1）：4.

[3]王垚.桩锚结构在黄土地区地铁基坑中的应用及优化分析[J].绿色环保建材，2016（9）：2.

[4]伍丽珍，黄小平.黄土地区某工程深基坑支护方案比选分析[J].山西建筑，2016，042（011）：94-95，96.

[5]张国才，王炳文，曹洪，等.深厚软土地区深基坑支护优化设计与分析[J].水运工程，2015（03）：73-78.