組合支護(hù)體系下基坑放坡段安全性分析

曹俊杰 董 波 陳培帥

(1.太倉市建筑安全監(jiān)督站，江蘇 蘇州 215400;2.中交二航局技術(shù)中心，湖北 武漢 430040)

1 工程概況

擬建場地位于太倉市婁江路西側(cè)、縣府東街南側(cè)，地塊尺寸376.40 m×282.18 m。中部有一條東西向河道，寬約10 m～35.0 m，長約220 m，貫穿整個(gè)場地，水面標(biāo)高1.12 m，水深4 m～5 m左右，淤泥0.20 m～0.50 m。屬長江三角洲沖積平原區(qū)，地貌形態(tài)單一，水系發(fā)育。場地原為農(nóng)田，現(xiàn)為空荒地。場地地勢除河道部位外較平坦，勘探期間測得各勘探孔孔口標(biāo)高在1.68 m～2.62 m之間，最大高差為0.94 m。

如圖1所示，基坑開挖支護(hù)采用放坡+樁錨支護(hù)體系，地面以下2.5 m采用1∶1放坡，掛鋼絲網(wǎng)后噴射混凝土;下部采用雙排鉆孔灌注樁加三排土錨進(jìn)行樁錨支護(hù)，排樁之間施加水泥土攪拌樁，作為止水帷幕。本文擬對(duì)放坡開挖段采用強(qiáng)度折減法進(jìn)行計(jì)算分析［1-3］，提出合理的施工應(yīng)對(duì)措施。

2 安全性分析模型和參數(shù)選擇

采用Mohr-Coulomb模型對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究，Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則是描述巖土工程材料最常用的準(zhǔn)則［4］，該屈服準(zhǔn)則的控制方程為:

圖1 基坑開挖與支護(hù)初選方案

其中，σ1，σ2，σ3分別為第一應(yīng)力、第二應(yīng)力和第三應(yīng)力;c為粘聚力;φ為內(nèi)摩擦角。

土層抗剪參數(shù)按照地層勘探結(jié)果取值，如表1所示，c，φ取標(biāo)準(zhǔn)值［5，6］，對(duì)于水位以下土層，依據(jù)《基坑工程手冊》，土體 c，φ 取標(biāo)準(zhǔn)值的0.875倍。

表1 土層參數(shù)

3 放坡段安全性分析

3.1 有限元數(shù)值仿真模型

基坑放坡開挖部位地層分布較為簡單，主要為填土和粉質(zhì)粘土地層，放坡坡度為1∶1，放坡高度為2.5 m，坡腳距離基坑內(nèi)邊緣長度為6 m。建立模型時(shí)，取坡腳位置水平延伸長度為6 m，坡頂水平延伸長度為6 m，計(jì)算深度取第③層粉土地層邊界位置，即6.6 m，地層分布和模型幾何尺寸如圖2所示。

圖2 地層分布及模型尺寸

如圖3所示，建立二維平面應(yīng)變模型進(jìn)行計(jì)算，模型左側(cè)和右側(cè)水平約束，底部豎向約束，坡體施加土體自重荷載。由于施工過程中，坡頂附近不可避免受到車輛重載和材料堆放等因素的影響，計(jì)算過程中，按照常規(guī)計(jì)算理念，取坡頂超載為20 kN/m，超載施加于距離坡頂3 m～6 m處。

圖3 有限元網(wǎng)格

3.2 放坡開挖施工參數(shù)分析

采用強(qiáng)度折減法，計(jì)算得到放坡開挖段的坡體安全性系數(shù)為2.687 5，由《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》可知，一級(jí)建筑基坑邊坡安全性控制標(biāo)準(zhǔn)為1.35，說明上部2.5 m采取1∶1放坡方案是可行的［7，8］。

圖4為邊坡發(fā)生滑坡時(shí)的等效塑性云圖，滑面由上部坡頂延伸至坡腳位置，基坑潛在滑面呈圓弧狀，由潛在坡體的位置可知，施工中應(yīng)注意如下幾點(diǎn):

1)由于潛在滑面上部位于坡頂位置附近，因而應(yīng)加強(qiáng)此區(qū)域附近的施工超載，避免大型設(shè)備在此區(qū)域通行，同時(shí)應(yīng)避免坡頂位置材料堆載;

圖4 塑性應(yīng)變云圖

2)坡頂位置處應(yīng)設(shè)置截水溝，防止雨水從坡頂滲入，導(dǎo)致土體有效應(yīng)力減小，引發(fā)邊坡失穩(wěn);

3)坡腳位置處應(yīng)施加堆載，并在此處設(shè)置排水溝，減小坡體失穩(wěn)的概率。

4 結(jié)語

本文以太倉市萬達(dá)廣場為工程依托，采用巖土工程摩爾—庫侖經(jīng)典本構(gòu)模型，對(duì)上部放坡下部排樁的組合支護(hù)體系下基坑放坡開挖段的安全性進(jìn)行計(jì)算分析，強(qiáng)度折減法計(jì)算結(jié)果顯示，放坡段安全系數(shù)為2.687 5，大于基坑規(guī)范規(guī)定的限值。針對(duì)潛在滑移面位置，提出保持基坑穩(wěn)定的三項(xiàng)施工措施:嚴(yán)格控制施工荷載與坡頂保持一定安全距離;坡頂設(shè)置截水體系;坡腳壓載和排水體系設(shè)置。施工過程表明，本文提出的方案有效保證了組合支護(hù)體系下基坑放坡段的安全性，有效避免出現(xiàn)坡腳滑動(dòng)、坡頂裂縫等工程事故隱患。

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