海南紅土基坑穩定性影響因素分析

竹陽陽　羅志恒（中國熱帶農業科學院計劃基建處，海南 海口 571101）

海南紅土基坑穩定性影響因素分析

竹陽陽羅志恒
（中國熱帶農業科學院計劃基建處，海南 海口 571101）

隨著海南經濟和人口的增長，城市地下工程得到快速發展，基坑邊坡穩定性也越來越受到重視。海南紅土作為一種區域性土，具有特殊的力學性質，研究紅土基坑穩定性影響因素也就顯得尤為必要。本文結合海南紅土物理力學性質，分析影響基坑穩定性的主要影響因素，進而為海南深基坑支護設計提供參考。

海南紅土；基坑；穩定性；影響因素

1 引言

隨著城市建設的發展，高層建筑和市政工程大量涌現。為保證地下結構施工及基坑周邊環境的安全，基坑的穩定性越來越受到人們的關注和重視。海南省紅土是在濕潤炎熱氣候條件下的石灰巖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）經過長時間的化學﹑物理風化和紅化作用而形成的，是一種區域特性土，具有特殊的力學特性。

2 海南紅土物理力學性質

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

但其力學性質比較好，具有壓縮性低﹑抗剪強度高﹑地基承載力高﹑弱膨脹性﹑強收縮性﹑抗水性差等特點，適合做淺基礎的持力層。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度也不斷增加，力學性質更好，且土洞發育現象不明顯。海南紅土較好的力學性能使得在邊坡或者基坑開挖過程中，坍塌很少出現，但在邊坡﹑基坑開挖之后，需及時對開挖面進行噴砼防護或做支護樁，防止開挖面長時間暴露在外。

3 影響海南紅土基坑邊坡穩定性的主要因素

海南省是我國唯一的熱帶海洋省份，具有熱帶海洋季風氣候﹑區域性紅土廣泛分布﹑強風化作用等特點。因此，經分析，影響海南紅土基坑邊坡穩定的主要因素有：

3.1 氣候條件及風化作用。海南屬于熱帶季風氣候，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之一，水汽來源相當充足，降水總量非常多，平均年雨量約為1650mm。夏季時，多發臺風或者熱帶風暴，繼而引發暴雨甚至特大暴雨，最大日降雨量高達220mm以上。紅土的抗剪強度受強降水作用影響非常大，常常導致無支護的紅土邊坡發生滑坡災害。

同時海南島處在北回歸線以南，各地太陽日照時間長，年日照時在1760至2640之間，大部分地區年平均氣溫在22.4℃到25.6℃之間，高氣溫和充足的日照時間，使得海南地區土中水分蒸發量較大。開挖暴露在外的土體或地表土體中水分非常容易蒸發，最后使得土體內產生裂縫，由于海南地區風化作用較強，如果沿著土體中裂隙進行風化時，極易產生土體脫落現象，影響紅土邊坡穩定。

海南地區這種降水量﹑蒸發量大的特點導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。

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

海南省四面環海，地下水位較高且補給充沛。根據海南地區施工經驗，地下水位一般處于地表以下1m至3m處，由于高地下水位，更容易發生開挖引起的水力失衡，水壓增大，地下水滲流加快，從而導致土顆粒從圍護結構之間流入基坑，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，抗剪強度降低，壓縮性變大，其遇水軟化的特點使得紅土基坑邊坡穩定性急速下降。大量試驗結果表明，在其他影響因素不變的情況下，含水率與土的粘聚力和內摩擦角存在定量關系。根據紅土的結構，粘土顆粒為游離氧化鐵膠結，當含水量不斷增加時，對此膠結結構產生破壞，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的蒙脫石，當遇到大量水時，土體性質會很快產生變化，并且極易在邊坡內部形成潛在的滑帶，從而造成基坑邊坡失穩現象。

3.3 放坡過小及地面超載。基坑邊坡是地下工程使用時開挖形成的特殊型邊坡，其穩定性很大程度受到開挖的影響。開挖前，應當根據工程地質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，應當嚴格遵循分層﹑分塊﹑對稱﹑快撐快挖﹑保證基坑支護結構受力均衡的原則。

由于海南紅土的力學性質較好，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。而當前建筑工程項目場地周邊大多有別的已建項目或配套設施，導致場地周邊可利用面積小，施工現場不夠寬闊，從而導致項目基坑開挖時無法按設計要求進行放坡及支護，至使邊坡本身無法達到穩定狀態。同時狹窄的使得施工過程中容易在現場基坑附近堆土﹑存放建筑材料﹑停放大型機動車輛或者搭建臨建，這些都形成了超載，增加土體中的剪應力，局部剪應力或剪應變達到屈服后，產生剪切屈服，沿剪切面發生較大的滑移，影響基坑邊坡安全。

結語

海南紅土是一種具有區域性的特殊土，了解紅土的力學特性是進行深基坑支護設計的關鍵。影響海南紅土基坑邊坡穩定性的因素諸多，其中水和地面超載是最主要的因素，深基坑支護設計時應全面考慮其影響作用，除此之外，還應該根據當地實際施工能力，選擇施工經驗非常豐富﹑機械設備保障有力的圍護結構類型。

[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構特征[J]．巖石力學與工程學報，2001，5（01）：973-977．

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

[3]劉建航，侯學淵．基坑工程手冊[M]．北京：中國建筑工業出版社，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務專項，項目編號：1630012014010.