深基坑邊坡穩定性研究與防治措施探討

李文杰

（云南省有色地質局三一〇地質隊，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踐工程，具體工況如下：某擬建場地第三地塊基坑平面形狀呈矩形，開挖深度為9.4m～10.2m，基坑南側緊鄰6F建筑物，南側基坑開挖底口線距離建筑外墻5.5m～8.5 m；北側為建設路，基坑開挖底口線距離道路4m～5m，西側距離基坑底口線10.8m外有2棟3F建筑，基坑周邊環境復雜程度一般，施工條件較差[1]。

基坑開挖深度范圍內揭露土層為：①雜填土結構松散，堆積年限較短；②粉質粘土呈軟～可塑狀態，③圓礫呈稍密狀態。①、③層作為基坑側壁土體對基坑穩定不利；②層粉質粘土力學強度相對較高，作為基坑側壁土體對基坑穩定較有利[2]。基坑開挖至設計坑底標高時，基坑坑底主要位于②粉質粘土、③圓礫層中。

考慮到基坑降排水和降低地下水對周邊建筑物的影響，在基坑開挖深度范圍內進行了單孔簡易抽水試驗，滲透系數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

開挖深度范圍內受有軟土層及圓礫層的影響，外加場地內地下水埋藏較淺（大致在0.5m～3.4m之間），經抽水試驗成果表得知涌水量大，周邊建筑物及道路較近，故無支護的陡直開挖，坑壁是不穩定的，其變形破壞形式主要為：一是沿基坑側壁滑移，二是從坑底滑移隆起，將導致坑內樁基礎傾斜、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措施及有效降水措施，防止基坑變形破壞。

3 基坑邊坡穩定性的影響因素分析

①無論是地表水和地下水都會對邊坡土體會產生潤滑、增加荷載和軟化作用，水會改變巖土體中充填物的物理性狀，使得巖土體的力學性能降低，內聚力、內摩擦角等力學指標會減小，有時甚至內摩擦角減小接近于0，這時即使是很小的坡腳，斜坡也會產生滑動。對于一些易溶性巖類，如頁巖、泥巖等，浸水易軟化、泥化或崩解，也會導致邊坡變形或破壞；②在深基坑邊坡開挖過程中，臨空面越大邊坡會發生失穩破壞幾率越高。③土體的抗剪強度指標主要依靠土的室內剪切試驗和土體原位測試來確定。不同種類的粘性土，具有不同的內聚力c值，c值的大小體現了粘結力的強弱；內摩擦角φ值的大小體現了土粒間摩擦力的強弱，從而反映了各個土層的抗剪能力。④一般邊坡坡角越小，邊坡越穩定。當坡頂有靜載或動載時，其坡度應相應放寬。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，邊坡過緩將會增加施工的土方量造成浪費，邊坡過陡又不能保證邊坡穩定及施工安全[3，4]。

4 基坑邊坡失穩的防治措施

①為消除或減輕水對邊坡穩定性的影響，可采取截、防、降三項基本措施，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，止水帷幕深度應達到坑底5.0m以上；b.坑內可用明（盲）溝和集水井將地表和坑壁滲入的少量水體排于場外，基坑周邊設置排水明溝作為坑內排水通道，并有效攔截地表水流入坑內；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，增強邊坡穩定性；邊坡穩定坡角亦會隨著各土層粘聚力的增大而增大。③土體的抗剪強度指標值（c、φ值）是深基坑設計中土壓力計算的基礎和關鍵，該值一般通過土工實驗室的快剪、固結快剪和靜三軸等試驗中得出，在選擇土體抗剪強度指標時應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定性因素的分析結果及場地周邊經驗，消除或減輕水對基坑邊坡的影響對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定性，另外合理選擇邊坡土體的抗剪強度指標值（c、φ值）也是至關重要的。

5 深基坑支護技術施工的注意事項

①根據基坑周邊的環境條件，結合基坑開挖影響范圍的工程地質條件及水文地質條件，建議采用深攪止水帷幕+放坡+土釘錨桿支護結構進行支護，局部地段采用預應力錨桿+“工字鋼”腰梁的補強支護結構。②深攪止水帷幕深度應進入③層圓礫一定深度，預計長約15m；支護錨桿長度由基坑支護設計單位通過計算確定。基坑壁坡面采用掛鋼筋網片噴射混凝土進行封閉處理。③基坑支護設計驗算穩定性不滿足規范要求時建議對坑內被動區進行加固或部分加固，以提高被動區土體的力學強度。綜上所述，在對深基坑支護技術施工進行方案設計的過程中，務必要根據國家的相關政策法規來執行，并對其相關的準備工作進行預實驗。同時，在施工的過程中，更要保證不影響到施工區域周圍的建筑物和道路正常運行等，一旦施工的周圍發生建筑物塌方、傾斜等極端情況，不僅會影響到整個深基坑邊坡支護的施工進程，而且還會因此而造成不必要損失。

6 深基坑施工監測管理及相關安全技術措施

切實做好基坑施工前及施工過程中的監測工作，特別是在基坑施工過程中通過監測，及時發現事故征兆并采取適當的措施，避免事故的發生。監測工作的主要內容建議有以下幾點：①深基坑施工監測管理：建筑基坑開挖之前至施工結束過程中，應在坑壁、頂及坑底設置多個觀測點進行變形觀測，變形過大時應加密觀測，分析原因、及時處理，以預防突然事件發生②施工前先對基坑周邊的道路、擬建構筑物及地下管網現狀進行詳細調查，對道路及建構筑物上裂縫情況進行調查、拍照，并詳細記錄。③地下水的監測：對坑外建筑物分布地段設置觀測井及回灌井，進行地下水位的觀測。如坑外地下水位下降過大時，可對坑外進行回灌，以防止坑外建筑物因水位下降帶來的變形。④圍護結構的漏水、冒水、管涌的監測，如發現量大時應采用適當的封堵措施，以防止坑外地下水位下降過大。⑤支護結構監測。包括坑壁支護結構頂垂直位移、水平位移及坑壁應力觀測。⑥基坑卸載回彈觀測。

7 結語

本研究通過對深基坑邊坡穩定性因素的分析，從地表水及地下水、土體的物理力學指標、邊坡高度及坡度和基坑施工、安全、監測等多個方面進行論述，希望能夠為推進我們國家當前的深基坑邊坡穩定性研究及防治施工提供重要參考意見。