近海淤泥地层基坑工程变形施工策略浅析

近海淤泥地层基坑工程变形施工策略浅析

谭毅峰

中海工程建设总局有限公司  北京  100000

摘要：近年来，随着城市建设的不断发展，近海淤泥地层基坑工程因其独特的地质特征面临着巨大的挑战。针对近海淤泥地层基坑工程中常见的变形问题，通过分析工程现状和变形机制，提出了一系列有效的策略以降低基坑变形风险。

关键词：近海淤泥地层；基坑工程；设计方案

引言：海洋拓展为城市创造了更广阔的发展空间，同时也催生了繁荣的海洋经济。城市建设向海洋扩张的趋势，不仅在土地资源有限的情况下解决了城市发展的需求，而且为海洋产业的蓬勃发展提供了有利条件。基于此，近海淤泥地层基坑工程成为一项重要挑战。

一、近海淤泥地层基坑工程现状

沿海经济的不断发展，城市建设呈现海洋扩张趋势。沿海地区由于用地紧张、旧城改造、城郊土地征收，普遍存在费用高进度慢的特点，开发海域成为解决城市用地的一种较为经济的重要手段。随着中国经济发展，国内多地一小时，三小时经济圈规划的发布，对跨海、跨大江大河桥梁工程的交通需求也越来越强烈，滩涂改造和围海造地的项目应运而生。基于此，基坑工程要面对的地质情况更为多样复杂化。通常项目选址选在近海，因此基坑工程在近海淤泥地层区域施工逐渐增多。城市化进程的深入扩张，沿海地区城市的规模扩大，对用地需求的不断增加，近海淤泥地层基坑工程的应用将更加频繁，都将进一步促进这一技术的需求。

二、近海淤泥地层基坑工程变形的有效策略

（一）选择适宜的施工方法

为应对近海淤泥地层基坑工程的特殊性，传统的开挖方式如爆破，大型挖掘机具在特殊地质环境下可能产生更为剧烈的地层反应，使得变形难以控制。在这个问题的解决过程中，我们需要深入分析地质特点，并结合先进的土力学理论，以明确选择最为适宜的开挖方式。合理设置支撑体系通过科学合理的结构设计来减小基坑开挖对地层的影响。这一支撑体系的构建需要考虑地层的承载能力、基坑结构的稳定性等多方面因素。在这个过程中，充分考虑土体的工程特性，并借助现代结构分析技术，通过数值模拟和实地试验等手段来验证支撑体系的有效性。

（二）优化设计方案

基坑结构的合理优化可以在不同地质条件下实现最佳适应性，采用先进的结构优化算法，能够在设计方案中融入更为精准的地质信息，从而提高基坑在淤泥地层中的稳定性。这一过程涉及到复杂的工程力学计算和结构动力学分析，以确保设计的科学性和可行性。在支护体系的方面，引入高效的支护结构，如深层墙、悬臂梁等，可以在变形严重的淤泥地层中提供更为可靠的支持，降低基坑的变形风险。支护体系的科学设计涉及到地下结构力学的复杂计算和模拟，以确保在不同地质条件下都能够有效发挥其支护作用。

（三）加强监测与预警

当前的监测手段与环境的复杂性迫切需要推动监测技术的进步，以适应基坑工程在近海淤泥地层中的复杂变形状况。在实践中，基坑变形的快速发展常使监测困惑重重。由于变形速率之快，早期监测结果未能及时反映出潜在风险，工程面临着无法预知的紧急应对挑战。突发的情况下，主张采用高精度监测设备，借助遥感技术和人工智能算法，实现对基坑变形的实时精准监测。这不仅能够提高监测的准确性和及时性，更能为变形机制的深入研究提供大量的科学数据。策略的实施，可以更加全面地了解基坑工程在复杂地质条件下的变形规律，为工程的安全施工提供更为可靠的保障。深度监测策略有助于发现潜在风险，也为紧急预警和科学应对提供了可靠的基础。

（四）采用新技术与新材料

引入创新支护结构、土体改良剂以及新技术与新材料，解决近海淤泥地层基坑工程变形问题。新型支护结构的应用，包括但不限于深层支护墙和锚杆支护，可在基坑施工过程中显著减小地层扰动，降低变形速率。土体改良剂的引入，可以在淤泥地层中提升土体的力学性能，增加承载力和抗变形能力，为基坑工程提供更为牢固的基础支撑。技术创新的核心在于对新材料的研究和应用。采用高强度、高稳定性的材料，如纤维增强复合材料（FRP）等，可以有效提高基坑结构的抗变形性能。这种创新性材料的引入将为基坑工程提供更为先进、可靠的支撑体系，使其在复杂的淤泥地层环境中具备更强的稳定性。

优化策略在某工程中的实际案例

项目名称：某项目海域排水沉管设计施工一体化（EPC）

背景介绍：该项目位于黄海近海地区，因排水管线需从陆域延伸至数公里外的海域，中途的数公里排水管线需设置转换井，检修井等节点。这些节点结构复杂多变，预留孔洞，预埋机电配件等位置精度要求高，无法预制安装，必须围堰闭水，挖掘基坑，抽水形成干地，以便现浇混凝土以及安装机电设备。以其中的闸门井为例，该闸门井位于海岸线外100余米处，地质主要为滩涂淤泥地层，厚度达到15米以上。淤泥地层的承载能力较低，传统的基坑支护方法无法满足工程需求。因此，需要采取综合策略来解决该工程所面临的挑战。

问题描述：1. 淤泥地层承载能力低，传统基坑支护方法不适用。

2. 近海地区环境复杂，施工受到潮汐、风浪等自然因素的影响。

3. 基坑深度较大，施工过程中存在土体稳定性和安全性的问题。

4. 监测与预警体系不完善，难以及时发现和应对潜在风险。

解决方案：1. 支撑体系优化：经施工单位与设计单位的沟通交流，一般陆域采用的深基坑支护系统恐无法适应潮流，水流的冲刷，特别是大风及台风天气，极容易造成渗水，漏水，甚至造成支护体系坍塌，一致认为采用连续型或拼接型的预制封底沉井进行吊安较为适宜。

2. 基坑结构深度优化：根据地质勘察结果，通过合理的设计和计算，确定基坑的深度和尺寸，确保其能够承受来自土层和地下水的压力。并保证建成后的结构不会产生较大沉降位移的前提下，尽可能的最大程度减少对周边环境的影响。另外，为了便于沉井的起吊安装，以及后续的拆卸等施工工况，沉井决定使用刚度高，重量轻的钢框结构。

3. 监测与预警加强：建立完善的监测系统，包括位移监测、应力监测、地下水位监测等，实时掌握基坑的变化情况。引入智能传感器和自动化控制系统，实现对基坑的实时监控和控制。设立预警机制，一旦发现异常情况，及时采取措施进行处理，避免事故的发生。

4. 新技术与新材料应用：采用高性能水下土体固化材料，提高沉井下方的土质的强度和粘性，降低土质的压缩性和形变，尽可能的分散因新增上部结构产生的荷载应力，从而达到地基稳定的目的。

实施效果：通过以上策略的综合应用，该项目成功解决了近海淤泥地层基坑工程所面临的复杂挑战。工程建设中取得了良好的稳定性、安全性和经济性的综合效果。具体表现在以下几个方面：1. 基坑的稳定性得到了有效保障，没有发生沉降和塌陷等问题。

2. 施工过程中没有发生重大安全事故，保证了工人的安全。

3. 通过合理设置支撑体系和优化基坑结构深度，节约了工程造价。

4. 监测与预警系统的运行稳定可靠，能够及时发现潜在风险并采取措施进行应对。

5. 新技术与新材料的应用提高了工程的施工效率和质量。

经验总结：该项目的成功经验为类似工程提供了有益的经验和参考。在面对淤泥地层基坑工程的挑战时，可以采用以上策略来解决问题。同时，需要充分考虑地质条件、环境因素以及安全经济等因素，制定科学合理的方案并进行有效实施。

结束语：在淤泥地层基坑工程面临的复杂挑战下，基于新材料和技术的不断创新将为近海淤泥地层基坑工程提供更为可行、可靠的解决方案。我们期待在未来能够通过持续的研究和技术创新，为这一领域的工程实践提供更多前瞻性的支持，推动基坑工程在复杂地质条件下的可持续发展。

参考文献：
[1]胡世英.近海淤泥地层基坑工程变形研究[J].广东水利水电,2022,(02):63-67+73.

[2]秦会来,黄俊,李奇志等.深厚淤泥地层深基坑变形影响因素分析[J].岩土工程学报,2021,43(S2):23-26.