基坑邊坡穩(wěn)定性分析及防治技術(shù)研究

楊阿思 袁冬艷 張?zhí)珮? 彭大江

摘要：本項目以貴州某工程基坑為研究對象，分析其工程地質(zhì)條件，在此基礎上定性分析基坑邊坡穩(wěn)定性并采用平面滑動法定量計算其穩(wěn)定性系數(shù)，提出防護措施，保證施工作業(yè)面更加安全高效。通過對基坑邊坡穩(wěn)定性分析及防護措施研究，提出與之相適應的基坑邊坡支護措施建議，采用合適的技術(shù)可以事半功倍，節(jié)約經(jīng)濟，保證施工過程中的安全，保證人們的生命安全和財產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：邊坡;穩(wěn)定性分析;防治措施;理論分析

中圖分類號：TD823? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

1? ? 工程背景

工程建筑的穩(wěn)定性、安全性越來越受到人們的關(guān)注，同時國家對公共設施建設力度大大加強，對道路交通、城鎮(zhèn)建設的投資越來越大，對工程建設質(zhì)量標準更高，對地質(zhì)條件和地理環(huán)境復雜的山區(qū)工程建設，住房建設的工程項目質(zhì)量標準、要求更高，在施工過程中對建筑會產(chǎn)生影響的因素都必須考慮，還要進行及時有效的處理，對于堆填邊坡要進行相應的治理，以保證不影響周邊建筑物。由于科學技術(shù)和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，工程建設者們對邊坡治理工程技術(shù)的研究和應用很重視，而且對邊坡的治理問題的研究更加深入，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)條件，對于建設工程中的復雜邊坡治理工程的穩(wěn)定性、可靠性的分析研究還有很多的不足，很多理論性研究成果沒有經(jīng)過實例來論證，許多的工程實踐超前理論研究的范圍還大量的存在[1]。所以對于復雜類型的邊坡特點的研究還需更加深入，還要結(jié)合實例來研究，才能達到理論與實踐相結(jié)合的原則，為建設工程中的實際邊坡的治理提供有效的支護方法。

明挖基坑是一種經(jīng)濟而又簡便的施工方法，而開挖成型后的基坑邊坡失穩(wěn)是施工過程中不可忽略的一項安全隱患，采用準確、及時、可靠的邊坡穩(wěn)定分析與定量計算，結(jié)合工程實際采取合適的支護措施是保障安全施工環(huán)境的前提條件[2]。

本項目以貴州某工程基坑為研究對象，分析其工程地質(zhì)條件，在此基礎上定性分析基坑邊坡穩(wěn)定性并定量計算穩(wěn)定性系數(shù)，提出防護措施，保證施工作業(yè)面更加安全高效。通過對基坑邊坡穩(wěn)定性分析及防護措施研究，提出與之相適應的基坑邊坡支護措施建議，采用合適的技術(shù)可以事半功倍，節(jié)約經(jīng)濟，保證施工過程中的安全，保證人們的生命安全和財產(chǎn)安全[3]。

2? ? 工程場地穩(wěn)定性分析

擬建線路區(qū)域地理位置處于某市西側(cè)，該段地貌為構(gòu)造剝蝕、中低山地、臺地、丘陵地貌單元，擬建線路西距斷裂最小距離為6 km，東距大青山斷裂最小距離為10 km，兩處斷裂為活動性斷裂，目前處于休歇期，近期活動跡象不明顯。該項目在這里的路段中，沒有看到不適合邊坡支護的不良地質(zhì)作用與地質(zhì)災害。場地內(nèi)及周邊未發(fā)現(xiàn)明顯斷裂構(gòu)造通過，區(qū)域穩(wěn)定性良好，該層土厚度為3.5 m，基巖層為厚砂巖和泥巖，無地下水露頭。其中存在的主要問題是其遇水易發(fā)生崩解，邊坡開挖后局部出現(xiàn)掉塊等現(xiàn)象。受地下水活動的嚴重影響，該段巖質(zhì)邊坡欠穩(wěn)定。

3? ? 基坑變形分析

基坑開挖改變地層初始的應力狀態(tài)，是一個機理十分復雜的基坑邊坡坡體應力重新劃分的過程，隨著巖土體荷載的逐漸卸除，將會產(chǎn)生一個土壓力的差值并作用在支護結(jié)構(gòu)上，相應的支護結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生向基坑內(nèi)側(cè)的位移變位，進而影響基坑周邊范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物、市政管網(wǎng)設施的變形。同時，開挖過程使得土中壓力減小，土的彈塑性效應使得基坑地面產(chǎn)生垂直向上的彈性位移，使得坑底產(chǎn)生塑性的隆起變形[4-5]。總之，基坑周邊巖土體為適應這個應力重分布的過程，將會產(chǎn)生相應的變形。根據(jù)實際的基坑工程經(jīng)驗可知，基坑變形的形式主要有以下4個方面。

3.1 基坑支護結(jié)構(gòu)及側(cè)壁的水平變形

基坑支護結(jié)構(gòu)發(fā)生變形與諸多因素有很大的聯(lián)系，包括支護結(jié)構(gòu)的剛度、施工方式等，基坑側(cè)壁及支護結(jié)構(gòu)的水平變形特點，可概括為，當開挖深度較淺未設支撐時，總體呈現(xiàn)倒三角型分布。而一般柔性體系如果設置支撐后，則會表現(xiàn)支護體系向基坑的內(nèi)部凸起。通過理論分析[6-7]即可發(fā)現(xiàn)，如果設置過多的支護結(jié)構(gòu)，其支護結(jié)構(gòu)發(fā)生變形會使得整個體系發(fā)生變形。

3.2 基坑支護結(jié)構(gòu)的豎向變形

導致支護結(jié)構(gòu)發(fā)生豎向變形的因素有多種，在基坑開挖的過程中，巖土中的應力會被釋放，這會引起支護結(jié)構(gòu)相應的變位。若支護結(jié)構(gòu)施工成型時，樁底尚有清孔不凈留下的沉渣或樁端持力層局部未達到設計值等問題，均可能導致支護結(jié)構(gòu)下沉，給基坑的安全、穩(wěn)定性帶來一定影響。

3.3 底部隆起變形

基坑坑度隆起主要由三種原因引起，一是基坑開挖后，坑底土卸載回彈;二是支護結(jié)構(gòu)的底端對坑內(nèi)踢腳，從而造成坑底出現(xiàn)隆起;三是飽和軟黏土中的基坑當嵌固深度不足時，基坑底部的巖土會向上抬起，出現(xiàn)隆起。而基坑底部隆起量的大小是多方面因素共同作用的結(jié)果。目前，尚無理論完善的方法計算基坑坑底的隆起量，通常依據(jù)經(jīng)驗公式估算[8]。

地表沉降是指基坑邊坡支護結(jié)構(gòu)以外坡頂?shù)孛娴某两?。引起外?cè)地面沉降的主要原因有兩種，一是支護結(jié)構(gòu)在樁側(cè)主動土壓力的作用下會向坑內(nèi)產(chǎn)生撓曲，巖土體隨之朝坑內(nèi)移動而產(chǎn)生相應沉降;二是在一些軟黏土的地區(qū)，其支護結(jié)構(gòu)的開挖深度不足，使得基坑內(nèi)部發(fā)生土體隆起現(xiàn)象，坑外隨之產(chǎn)生沉降。地表沉降的影響范圍還受多種因素的控制，例如基坑開挖深度。

4? ? 引起基坑變形的因素

基坑工程是一個復雜的復合型體系，工程實踐表明，導致基坑產(chǎn)生變形的因素有許多種，主要包括（1）基坑的平面布局、開挖深度、周邊環(huán)境、巖土體的組成;（2）地下水位的高低、滲流場及水壓力大小;（3）基坑的施工工藝和開挖方法;（4）降水、支護施工等帶來的影響;（5）施工質(zhì)量及施工不可預見情況。

基坑工程往往帶有一定的地域性，以至于影響其變形的因素各有千秋，有些是可以提前預防和準備的，但是有的事故是無法預測的，這就導致基坑工程受到多種不確定因素的影響，在一定程度上增加了施工難度。

5? ? 防治措施

5.1 薄膜覆蓋或砂漿覆蓋法

對于施工期較短的基坑邊坡，可采取在邊坡上鋪塑料薄膜，在其坡頂及坡腳之間用草袋或編織袋裝土壓住或用磚壓住;或在邊坡上抹水泥漿2～2.5 cm厚加以保護。為防止薄膜脫落，在上部及底部均應搭蓋不少于80 cm，同時在土中插適當錨筋連接，在坡腳設排水溝[9]。

5.2 掛網(wǎng)或掛網(wǎng)抹面法

對基礎施工期短，土質(zhì)較差的臨時性基坑邊坡，可垂直坡面楔入直徑10～12 mm，長40～60 cm插筋，縱橫間距1 m，上鋪20號鐵絲網(wǎng)，上下用草袋或聚丙烯扁絲編織袋裝土或砂壓住，或再在鐵絲網(wǎng)上抹上2.5～3.5 cm厚的M5水泥砂漿，在坡頂坡腳設排水溝[3]。

5.3 噴射混凝土或混凝土護面法

對鄰近建筑物的深基坑邊坡，可在坡面垂直楔入直徑10～12 mm，長40～50 cm插筋，縱橫間距1 m，上鋪20號鐵絲網(wǎng)，在表面噴射40～60 mm厚的C15細石混凝土直到坡頂和坡腳;亦可不鋪鐵絲網(wǎng)，而坡面鋪Φ4～6 mm@250～300 mm鋼筋網(wǎng)片，澆筑50～60 mm厚的細石混凝土，表面抹光[4]。

5.4 土袋或砌石壓坡法

對深度在5 m以內(nèi)的臨時基坑邊坡，在邊坡下部用草袋或聚丙烯扁絲編織袋裝土堆砌或砌石壓住坡腳。邊坡高3 m以內(nèi)可采用單排頂砌法，5 m以內(nèi)，水位較高，用二排頂砌或一排一頂構(gòu)筑法，保持坡腳穩(wěn)定。在坡頂設擋水土堤或排水溝，防止沖刷坡面，在底部作排水溝，防止沖壞坡腳。

參考文獻

[1] 楊天鴻，張鋒春，于慶磊，等.露天礦高陡邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].巖土力學，2011（5）：1437-1451.

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[3] 薛占亮.用掛網(wǎng)五層抹面法處理機坑滲漏水[J].施工技術(shù)（建筑技術(shù)通訊），1991（1）：26-27.

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[9] 金偉，費正耀.基坑邊坡支護穩(wěn)定性及有限元基本問題淺析[J].四川水泥，2019（11）：307.