深基坑邊坡穩(wěn)定性研究與防治措施探討

李文杰

（云南省有色地質(zhì)局三一〇地質(zhì)隊(duì)，云南 大理 671000）

1 研究中的工程概況

在該研究中所涉及到的實(shí)踐工程，具體工況如下：某擬建場(chǎng)地第三地塊基坑平面形狀呈矩形，開挖深度為9.4m～10.2m，基坑南側(cè)緊鄰6F建筑物，南側(cè)基坑開挖底口線距離建筑外墻5.5m～8.5 m；北側(cè)為建設(shè)路，基坑開挖底口線距離道路4m～5m，西側(cè)距離基坑底口線10.8m外有2棟3F建筑，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜程度一般，施工條件較差[1]。

基坑開挖深度范圍內(nèi)揭露土層為：①雜填土結(jié)構(gòu)松散，堆積年限較短；②粉質(zhì)粘土呈軟～可塑狀態(tài)，③圓礫呈稍密狀態(tài)。①、③層作為基坑側(cè)壁土體對(duì)基坑穩(wěn)定不利；②層粉質(zhì)粘土力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較高，作為基坑側(cè)壁土體對(duì)基坑穩(wěn)定較有利[2]?；娱_挖至設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高時(shí)，基坑坑底主要位于②粉質(zhì)粘土、③圓礫層中。

考慮到基坑降排水和降低地下水對(duì)周邊建筑物的影響，在基坑開挖深度范圍內(nèi)進(jìn)行了單孔簡易抽水試驗(yàn)，滲透系數(shù)K=4.5m/d～5.2m/d，涌水量Q=144.7m3/d～286.5m3/d，影響半徑R=35.6m～80.8m。

2 基坑可能的破壞形式

開挖深度范圍內(nèi)受有軟土層及圓礫層的影響，外加場(chǎng)地內(nèi)地下水埋藏較淺（大致在0.5m～3.4m之間），經(jīng)抽水試驗(yàn)成果表得知涌水量大，周邊建筑物及道路較近，故無支護(hù)的陡直開挖，坑壁是不穩(wěn)定的，其變形破壞形式主要為：一是沿基坑側(cè)壁滑移，二是從坑底滑移隆起，將導(dǎo)致坑內(nèi)樁基礎(chǔ)傾斜、折斷及相鄰建筑物破壞沉降等重大事故，故必須采取可靠的基坑支護(hù)措施及有效降水措施，防止基坑變形破壞。

3 基坑邊坡穩(wěn)定性的影響因素分析

①無論是地表水和地下水都會(huì)對(duì)邊坡土體會(huì)產(chǎn)生潤滑、增加荷載和軟化作用，水會(huì)改變巖土體中充填物的物理性狀，使得巖土體的力學(xué)性能降低，內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等力學(xué)指標(biāo)會(huì)減小，有時(shí)甚至內(nèi)摩擦角減小接近于0，這時(shí)即使是很小的坡腳，斜坡也會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)。對(duì)于一些易溶性巖類，如頁巖、泥巖等，浸水易軟化、泥化或崩解，也會(huì)導(dǎo)致邊坡變形或破壞；②在深基坑邊坡開挖過程中，臨空面越大邊坡會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞幾率越高。③土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)主要依靠土的室內(nèi)剪切試驗(yàn)和土體原位測(cè)試來確定。不同種類的粘性土，具有不同的內(nèi)聚力c值，c值的大小體現(xiàn)了粘結(jié)力的強(qiáng)弱；內(nèi)摩擦角φ值的大小體現(xiàn)了土粒間摩擦力的強(qiáng)弱，從而反映了各個(gè)土層的抗剪能力。④一般邊坡坡角越小，邊坡越穩(wěn)定。當(dāng)坡頂有靜載或動(dòng)載時(shí)，其坡度應(yīng)相應(yīng)放寬。放坡可放成斜坡，或按施工需要放成階梯形。在具體施工過程中，邊坡過緩將會(huì)增加施工的土方量造成浪費(fèi)，邊坡過陡又不能保證邊坡穩(wěn)定及施工安全[3，4]。

4 基坑邊坡失穩(wěn)的防治措施

①為消除或減輕水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，可采取截、防、降三項(xiàng)基本措施，即：a.沿基坑周邊施工止水帷幕——建議選用φ=500mm水泥深層攪拌樁，樁體搭接寬度不低于150mm，止水帷幕深度應(yīng)達(dá)到坑底5.0m以上；b.坑內(nèi)可用明（盲）溝和集水井將地表和坑壁滲入的少量水體排于場(chǎng)外，基坑周邊設(shè)置排水明溝作為坑內(nèi)排水通道，并有效攔截地表水流入坑內(nèi)；c.沿基坑底邊、角布置降水井抽水降低水位。②切坡、降低坡角會(huì)減少土體自身重量從而降低作用在破壞面上的下滑力，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性；邊坡穩(wěn)定坡角亦會(huì)隨著各土層粘聚力的增大而增大。③土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值（c、φ值）是深基坑設(shè)計(jì)中土壓力計(jì)算的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，該值一般通過土工實(shí)驗(yàn)室的快剪、固結(jié)快剪和靜三軸等試驗(yàn)中得出，在選擇土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)應(yīng)盡可能符合工況和排水條件并合理使用。

從上述影響基坑邊坡穩(wěn)定性因素的分析結(jié)果及場(chǎng)地周邊經(jīng)驗(yàn)，消除或減輕水對(duì)基坑邊坡的影響對(duì)于基坑施工比較有效，其次是削坡減載，用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩(wěn)定性，另外合理選擇邊坡土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值（c、φ值）也是至關(guān)重要的。

5 深基坑支護(hù)技術(shù)施工的注意事項(xiàng)

①根據(jù)基坑周邊的環(huán)境條件，結(jié)合基坑開挖影響范圍的工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件，建議采用深攪止水帷幕+放坡+土釘錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)，局部地段采用預(yù)應(yīng)力錨桿+“工字鋼”腰梁的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)。②深攪止水帷幕深度應(yīng)進(jìn)入③層圓礫一定深度，預(yù)計(jì)長約15m；支護(hù)錨桿長度由基坑支護(hù)設(shè)計(jì)單位通過計(jì)算確定?；颖谄旅娌捎脪熹摻罹W(wǎng)片噴射混凝土進(jìn)行封閉處理。③基坑支護(hù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求時(shí)建議對(duì)坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)進(jìn)行加固或部分加固，以提高被動(dòng)區(qū)土體的力學(xué)強(qiáng)度。綜上所述，在對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)施工進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的過程中，務(wù)必要根據(jù)國家的相關(guān)政策法規(guī)來執(zhí)行，并對(duì)其相關(guān)的準(zhǔn)備工作進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，在施工的過程中，更要保證不影響到施工區(qū)域周圍的建筑物和道路正常運(yùn)行等，一旦施工的周圍發(fā)生建筑物塌方、傾斜等極端情況，不僅會(huì)影響到整個(gè)深基坑邊坡支護(hù)的施工進(jìn)程，而且還會(huì)因此而造成不必要損失。

6 深基坑施工監(jiān)測(cè)管理及相關(guān)安全技術(shù)措施

切實(shí)做好基坑施工前及施工過程中的監(jiān)測(cè)工作，特別是在基坑施工過程中通過監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故征兆并采取適當(dāng)?shù)拇胧?，避免事故的發(fā)生。監(jiān)測(cè)工作的主要內(nèi)容建議有以下幾點(diǎn)：①深基坑施工監(jiān)測(cè)管理：建筑基坑開挖之前至施工結(jié)束過程中，應(yīng)在坑壁、頂及坑底設(shè)置多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行變形觀測(cè)，變形過大時(shí)應(yīng)加密觀測(cè)，分析原因、及時(shí)處理，以預(yù)防突然事件發(fā)生②施工前先對(duì)基坑周邊的道路、擬建構(gòu)筑物及地下管網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，對(duì)道路及建構(gòu)筑物上裂縫情況進(jìn)行調(diào)查、拍照，并詳細(xì)記錄。③地下水的監(jiān)測(cè)：對(duì)坑外建筑物分布地段設(shè)置觀測(cè)井及回灌井，進(jìn)行地下水位的觀測(cè)。如坑外地下水位下降過大時(shí)，可對(duì)坑外進(jìn)行回灌，以防止坑外建筑物因水位下降帶來的變形。④圍護(hù)結(jié)構(gòu)的漏水、冒水、管涌的監(jiān)測(cè)，如發(fā)現(xiàn)量大時(shí)應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆舛麓胧?，以防止坑外地下水位下降過大。⑤支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)。包括坑壁支護(hù)結(jié)構(gòu)頂垂直位移、水平位移及坑壁應(yīng)力觀測(cè)。⑥基坑卸載回彈觀測(cè)。

7 結(jié)語

本研究通過對(duì)深基坑邊坡穩(wěn)定性因素的分析，從地表水及地下水、土體的物理力學(xué)指標(biāo)、邊坡高度及坡度和基坑施工、安全、監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面進(jìn)行論述，希望能夠?yàn)橥七M(jìn)我們國家當(dāng)前的深基坑邊坡穩(wěn)定性研究及防治施工提供重要參考意見。