改變滲流方向增加邊坡穩(wěn)定在基坑開挖中的應(yīng)用

竺 漢 新

(泰安市大河水庫管理處，山東 泰安 271000)

改變滲流方向增加邊坡穩(wěn)定在基坑開挖中的應(yīng)用

竺 漢 新

(泰安市大河水庫管理處，山東 泰安 271000)

結(jié)合具體工程實(shí)例，通過大體積深基坑開挖中對有滲流的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析，提出了利用井點(diǎn)排水法改變滲流方向，降低地下水位，從而增加邊坡穩(wěn)定性的方法，并對其作了探討研究，指出該方法可滿足施工要求，效益顯著。

基坑開挖，土坡穩(wěn)定，滲流，方向

大體積的深基坑開挖施工，為了保持深基坑邊坡的穩(wěn)定，需要對邊坡進(jìn)行放坡。如果是在市區(qū)施工，容易受到場地和周圍建筑物和埋藏較淺的地下含水層影響，邊坡不能無限制的放坡，邊坡的穩(wěn)定沒有保證，只能進(jìn)行基坑支護(hù)。基坑支護(hù)雖能保證土坡穩(wěn)定，但費(fèi)工、費(fèi)時、投資大、成本高。但如果利用改變滲流方向，增加邊坡的穩(wěn)定性，極有可能滿足邊坡穩(wěn)定要求，就不需要基坑支護(hù)，可以節(jié)約大量資金。下面就以工程實(shí)例進(jìn)行闡述。

1 工程概況

某辦公樓建設(shè)，建筑面積11 850 m2,地下1層，地上5層，建筑高度為20 m，基礎(chǔ)埋深-5.3 m～-6.0 m。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告提供的地質(zhì)資料，施工場地地層從上至下都是均質(zhì)粘土，由實(shí)驗(yàn)得知粘土的性質(zhì)為：γ=17.76 kN/m3,Ψ=12°,粘聚力c=16.7 kPa。

水文地質(zhì)條件：地下水埋深2.4 m,滲透系數(shù)為25 m/d。

2 基坑放坡

通過對本工程現(xiàn)場實(shí)際考察，平面布置如圖1所示，由于受

到東西兩側(cè)的高樓和北側(cè)的小道及平房的影響，邊坡不能最大限度的放坡，必須與周邊建筑物留出安全距離，以防止基坑開挖對周圍建筑物安全的影響。

安全距離h=(1～2)×(原有建筑基礎(chǔ)底面標(biāo)高-坑槽底標(biāo)高)。

所以h東=2×3=6 m；h西=2×3.5=7 m；h北=2×5=10 m。

按要求預(yù)留安全距離后，基坑的放坡β=55°，基坑尺寸見圖1。

3 邊坡穩(wěn)定分析

3.1 土坡穩(wěn)定計(jì)算

1)按比例繪出土坡剖面圖，按泰勒經(jīng)驗(yàn)方法確定最危險(xiǎn)滑動面圓心位置，當(dāng)Ψ=12°，β=55°時，知土坡滑動面是坡腳圓，其最危險(xiǎn)的滑動面圓心位置，可從圖2曲線查到α=12°，θ=34°，由此作圖求出圓心O。

2)將滑動土體BCDB劃分成豎直土條，并對土條編號(見圖3)。為了便于計(jì)算，土條寬度可取滑弧半徑的1/10，即b=0.1R，量取R=8.35 m。土體內(nèi)的線即為土條的高度hi，逐一量取記錄在表1中。

表1 土坡穩(wěn)定計(jì)算表

編號寬度hi/maisinaicosaihi×sinaihi×cosai110．6590．1560．9880．100．64211．84170．2920．9560．541．76312．90240．4070．9141．182．65413．81320．5300．8482．023．23514．09400．6430．7662．633．13613．09500．7660．6432．371．99711．68630．8910．4541．500．76∑10．3314．17

3)計(jì)算滑動面圓弧弧長:

L=(π/180)×2θR=(2×π×34×8.35)/180=9.91 m。

3.2 有滲流的穩(wěn)定計(jì)算

采用投資較少的基坑排水法，在排水的過程中，土坡內(nèi)的地下水隨著水位的下降，形成一定坡度的面，見圖3。這種含有滲流的土坡穩(wěn)定，我們采用替代法計(jì)算(用浸潤線以下，坡外水位以上所包圍的同體積的A水重對滑動圓心的力矩來代替滲流力對圓心

的滑動力矩的方法)。

D=GDA=γIA。

其中，GD為作用在單位體積上的動水壓力，kN/m3；γ為水的重度，kN/m3；I為在面積(fgbf)范圍內(nèi)水頭梯度平均值，可近似假設(shè)I等于浸潤線兩端fg連線的坡度,I=0.25；A為滑動土體浸潤線以下部分(fgbf)的面積，m2。

動水力作用點(diǎn)在面積(fgbf)的形心，其作用方向假設(shè)與fg平行，GD對滑動面圓心O的力臂為r,r在圖中量取為r=7.58 m。

D=8.11×0.25×9.81=19.88。

有滲流時的土坡安全公式：

3.3 改變滲流方向后的穩(wěn)定計(jì)算

采用井點(diǎn)排水法改變土坡中滲流的方向(見圖4)，增加其穩(wěn)定性。

(16.7×9.91+17.76×tan12°×14.17)/

(17.76×10.33)=1.19。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定滑坡推力安全系數(shù)，應(yīng)根據(jù)滑坡現(xiàn)狀及其對工程的影響等因素確定，設(shè)計(jì)等級為乙級的建筑物Ks宜取1.15；改變滲流方向后土坡穩(wěn)定系數(shù)K=1.19>Ks=1.15，滿足本工程等級的要求。

4 結(jié)語

通過以上的計(jì)算分析，在實(shí)際施工中，采用井點(diǎn)排水法改變土坡中滲流的方向，其邊坡穩(wěn)定，滿足開挖施工要求，優(yōu)點(diǎn)顯著：1)降水影響范圍顯著減小，對周邊地層擾動輕微，保證了周邊建筑物的安全；2)基坑內(nèi)無積水、無明水，邊坡穩(wěn)定，消除安全隱患；3)比采用鋼板樁支護(hù)可節(jié)省費(fèi)用50%～70%，顯著節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。所以在本工程中采用井點(diǎn)排水法改變土坡中滲流的方向，是比較簡單可行的，投資相對比較少。

Application of altering seepage direction and increasing slope stability in foundation excavation

ZHU Han-xin

(Tai’anDaheReservoirAdministrationDepartment,Tai’an271000,China)

Integrating with specific engineering, the paper calculates and analyzes seepage slope stability through massive deep foundation excavation, puts forward the method of applying well-point excavation altering seepage direction, reducing underground water level and increasing slope stability, and makes an exploration. In the end, it points out that: the method can meet construction demand with obvious benefits.

foundation excavation, soil slope stability, seepage, direction

2014-07-05

竺漢新(1978- )，女，助理工程師

1009-6825(2014)27-0100-02

TU463

A