某基坑邊坡穩(wěn)定性案例分析

王 婷

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)資源開發(fā)局一一一地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550000)

0 引 言

在很多高層建筑中需要對地基經(jīng)行開挖，開挖過后便會形成基坑邊坡，對于此類邊坡需要對其進行處理以保證施工安全和建筑的正常使用。本文將結(jié)合工程實例，對基坑方邊坡穩(wěn)定性進行分析，并給出處理措施。

1 工程地質(zhì)條件

擬建項目區(qū)氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L性濕潤氣候，累計年平均氣溫14.9℃、霜期291天、降雨量1 035.7 mm，氣候具有春長、夏短、秋早、冬暖的特點。場區(qū)位于溶蝕殘丘—斜坡洼地地貌區(qū)。原始地形北東高南西低，地面高程為922.10 m～941.90 m，高差19.80 m。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，場地及周圍無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在，自然環(huán)境穩(wěn)定性良好。場地四周基巖出露，根據(jù)遵義幅區(qū)域地質(zhì)圖資料擬建場地下伏基巖為三疊系茅草鋪組上灰?guī)r段，巖性為灰色、灰黑色薄層至中厚層石灰?guī)r，巖體連續(xù)，巖層為單斜產(chǎn)出，地層產(chǎn)狀125∠30°。

2 巖土構(gòu)成及巖土單元劃分

場地巖土由素填土、紅粘土和灰?guī)r構(gòu)成，現(xiàn)按單體分述如下：

2.1 素填土

色雜，主要由碎塊石、碎石、粘土構(gòu)成，粘土占比較多，硬質(zhì)物含量約30 %，成分極不均勻，為新近場地平場開挖形成，結(jié)構(gòu)松散，密實度差，壓縮性高，場地局部分布，厚0.30～16.50 m，平均厚6.58 m。

2.2 第四系殘坡積紅粘土

褐黃色，褐紅色，土質(zhì)均勻，細膩，含少量鐵、錳質(zhì)氧化物，結(jié)構(gòu)較致密，呈可塑狀，厚薄不均，起伏較大，厚0.3～11.4 m，平均厚3.15 m。

2.3 三疊系茅草鋪組上灰?guī)r段(Tm3)

根據(jù)風化程度分為強風化和中風化兩層：

強風化灰?guī)r：灰色，灰黑色，巖質(zhì)松軟破碎，鉆進速度較快，巖芯呈塊狀、碎塊狀、顆粒狀，局部分布，因差異風化形成局部囊狀風化帶，強風化層厚度最大達28.1，整體厚度范圍0.4～28.1 m，平均厚4.20 m。

中風化灰?guī)r：灰色，灰黑色，薄至中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部鐵質(zhì)侵染，巖質(zhì)較硬，鉆孔鉆進較慢，鉆探巖芯多呈柱狀、短柱狀，少量塊狀。

根據(jù)鉆探揭露：擬建場地覆蓋土層為素填土和紅粘土，下伏基巖為灰?guī)r，共計3個巖土單位。

3 基坑邊坡穩(wěn)定性評價

3.1 邊坡特征

因擬建物設(shè)置為-1F和-2F地下室，設(shè)計地下室底板標高為-1F=920.40 m、-2F=914.40 m，±0.00標高為925.80 m，場地平場到地下室標高且在地下室開挖后，將在擬建物的東、南、西、北側(cè)形成深約5.40和11.40 m的基坑邊坡，屬淺基坑，基坑開挖邊線周邊無建(構(gòu))筑物，場地平場到地下室標高后四周寬闊，所以擬建物四周邊坡均具備放坡條件。

3.2 基坑邊坡巖土結(jié)構(gòu)

按基坑平面形態(tài)特點，按擬建物軸線和邊坡走向大致將基坑邊坡分述為：東側(cè)基坑邊坡、南側(cè)基坑邊坡、西側(cè)基坑邊坡和北側(cè)基坑邊坡，詳述如下：

1)東側(cè)基坑邊坡(AL-A軸線)：坡高約5.40 m(AD軸線-A軸線)、11.40 m(AL軸線-AD軸線)，坡高約5.40 m(AD軸線-A軸線)處主要為土質(zhì)邊坡(素填土和紅粘土組成)，11.40 m(AL軸線-AD-1軸線)處為土質(zhì)-順向巖質(zhì)邊坡為主，巖石最厚處約為8.50 m，邊坡走向3 180，坡向22 802)

2)南側(cè)基坑邊坡(1-1-45軸線)：坡高5.40 m，主要為土質(zhì)邊坡，構(gòu)成邊坡的主要成分為素填土，邊坡走向480，坡向，31 803)

3)西側(cè)基坑邊坡(AL-B軸線)：坡高約5.40 m(AD軸線-B軸線)、11.40 m(AL軸線-AD-1軸線)，坡高約5.40 m(AD軸線-B軸線)處主要為土質(zhì)邊坡(素填土和紅粘土組成)，11.40 m(AL軸線-AD-1軸線)處以土質(zhì)-反向巖質(zhì)邊坡為主，巖石最厚處為11.40 m，邊坡走向1 380，坡向4 804)

4)北側(cè)基坑邊坡(1-1-44軸線)：坡高約5.40 m(1軸線-7軸線)、11.40 m(8軸線-44軸線)，坡高約5.40 m(1軸線-7軸線)處主要為土質(zhì)邊坡(素填土和紅粘土組成)，11.40 m(8軸線-44軸線)處以土質(zhì)-切向巖質(zhì)邊坡為主，巖石最厚處為11.40 m，邊坡走向2 280，坡向1 380。

3.3 基坑邊坡穩(wěn)定性評價

3.3.1 定性分析

赤平投影其基本原理就是把面和線放在一個投影球的中心，通過球心的面和線延伸后與球面相交，分別形成弧線和點。將赤平投影用于邊坡穩(wěn)定性分析可以有效反映出結(jié)構(gòu)面和地質(zhì)情況的空間關(guān)系，是邊坡穩(wěn)定性定性分析的有效方法。

擬建地下室開挖后，邊坡主要為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡，土質(zhì)邊坡為素填土和可塑紅粘土構(gòu)成，以素填土為主，巖質(zhì)邊坡以強、中風化灰?guī)r為主，基坑開挖深度5.40m、11.40 m左右，屬淺基坑，基坑開挖邊線周邊無建(構(gòu))筑物，基坑側(cè)壁安全等級為均二級。

圖1 赤平投影分析圖

結(jié)合赤平投影綜合分析，東側(cè)開挖后，節(jié)理1(214°∠60°)在此坡面為一組外傾節(jié)理面，坡體易沿該組節(jié)理面滑動破壞；南側(cè)邊坡由填土構(gòu)成，可能會沿圓弧面產(chǎn)生圓弧形滑動破壞；西側(cè)邊坡屬逆向邊坡且不存在外傾結(jié)構(gòu)面，邊坡巖體不會沿巖層面或節(jié)理面發(fā)生滑移，巖質(zhì)邊坡整體穩(wěn)定性較好，坡面局部受節(jié)理裂隙切割可能發(fā)生零星掉塊；北側(cè)邊坡開挖后坡面巖體近似順層，坡體易沿巖層面滑動破壞。

3.3.2 定量計算分析

本文主要涉及邊坡類型為南側(cè)土質(zhì)邊坡和東側(cè)邊坡為土-巖質(zhì)邊坡，按各邊坡類型特征結(jié)合行業(yè)規(guī)范按照下式進行計算。

南側(cè)邊坡為土質(zhì)邊坡，土體部分可能產(chǎn)生圓弧形滑動，圓弧形滑面的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)可按下列公式計算：

式中：

Fs—邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；

li—第i計算條塊滑面長度(m)；

θi—第i計算條塊滑面傾角(°)；

Gi—第i計算條塊單位寬度自重(KN/m)；

東側(cè)邊坡為土-巖質(zhì)邊坡并存在一組外傾節(jié)理面，北側(cè)邊坡為土-巖質(zhì)順層邊坡，會發(fā)生沿不利結(jié)構(gòu)面及土層破裂角破壞的折線滑動，根據(jù)規(guī)范折線形滑動面的計算公式進行計算：

Pn=0

Pi=pi1+TiRi/Fs

ψi1=cos(θi1θi)sin(θi1θi)tan/Fs

Ti=(Gi+Gbi)sinθi+Qicosθi

Ri=cili+[(Gi+Gbi)cosθiQisinθiUi]cani各巖土體物理力學指標詳情見表1。

表1 巖土體物理力學指標

計算結(jié)果見表2。

表2 邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計算

4 結(jié) 語

根據(jù)以上擬穩(wěn)定性計算分析，南側(cè)為土質(zhì)邊坡，垂直開挖邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=0.970<1.20，按1：1坡率放坡開挖Fs=1.570>1.20；東側(cè)邊坡發(fā)育一組外傾節(jié)理面，北側(cè)邊坡巖體為順向產(chǎn)出，按照垂直開挖考慮沿順層破壞及沿外傾節(jié)理面破壞模式進行計算得出的穩(wěn)定性系數(shù)大于范要求的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的1.20，因此，巖質(zhì)邊坡段總體穩(wěn)定；土質(zhì)邊坡部分按1：1坡率放坡開挖后穩(wěn)定。

基坑邊坡素填土層結(jié)構(gòu)松散，易于積水，維持邊坡自穩(wěn)能力極差，邊坡易失穩(wěn)；紅粘土層開挖暴露后易失水開裂，使紅粘土土體結(jié)構(gòu)極強度破壞、下降，遇水后粘聚力降低，邊坡易失穩(wěn)。巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，且場地巖溶現(xiàn)象較發(fā)育對邊坡穩(wěn)定性存在一定影響。建議基坑邊坡根據(jù)場地實際情況，按1：1.0坡率放坡放坡，并根據(jù)邊坡具體情況進行相應的噴錨及坡面防護措。