深基坑边坡稳定性研究与防治措施探讨

李文杰

（云南省有色地质局三一〇地质队，云南 大理 671000）

1 研究中的工程概况

在该研究中所涉及到的实践工程，具体工况如下：某拟建场地第三地块基坑平面形状呈矩形，开挖深度为9.4m～10.2m，基坑南侧紧邻6F建筑物，南侧基坑开挖底口线距离建筑外墙5.5m～8.5 m；北侧为建设路，基坑开挖底口线距离道路4m～5m，西侧距离基坑底口线10.8m外有2栋3F建筑，基坑周边环境复杂程度一般，施工条件较差[1]。

基坑开挖深度范围内揭露土层为：①杂填土结构松散，堆积年限较短；②粉质粘土呈软～可塑状态，③圆砾呈稍密状态。①、③层作为基坑侧壁土体对基坑稳定不利；②层粉质粘土力学强度相对较高，作为基坑侧壁土体对基坑稳定较有利[2]。基坑开挖至设计坑底标高时，基坑坑底主要位于②粉质粘土、③圆砾层中。

考虑到基坑降排水和降低地下水对周边建筑物的影响，在基坑开挖深度范围内进行了单孔简易抽水试验，渗透系数K=4.5m/d～5.2m/d，涌水量Q=144.7m3/d～286.5m3/d，影响半径R=35.6m～80.8m。

2 基坑可能的破坏形式

开挖深度范围内受有软土层及圆砾层的影响，外加场地内地下水埋藏较浅（大致在0.5m～3.4m之间），经抽水试验成果表得知涌水量大，周边建筑物及道路较近，故无支护的陡直开挖，坑壁是不稳定的，其变形破坏形式主要为：一是沿基坑侧壁滑移，二是从坑底滑移隆起，将导致坑内桩基础倾斜、折断及相邻建筑物破坏沉降等重大事故，故必须采取可靠的基坑支护措施及有效降水措施，防止基坑变形破坏。

3 基坑边坡稳定性的影响因素分析

①无论是地表水和地下水都会对边坡土体会产生润滑、增加荷载和软化作用，水会改变岩土体中充填物的物理性状，使得岩土体的力学性能降低，内聚力、内摩擦角等力学指标会减小，有时甚至内摩擦角减小接近于0，这时即使是很小的坡脚，斜坡也会产生滑动。对于一些易溶性岩类，如页岩、泥岩等，浸水易软化、泥化或崩解，也会导致边坡变形或破坏；②在深基坑边坡开挖过程中，临空面越大边坡会发生失稳破坏几率越高。③土体的抗剪强度指标主要依靠土的室内剪切试验和土体原位测试来确定。不同种类的粘性土，具有不同的内聚力c值，c值的大小体现了粘结力的强弱；内摩擦角φ值的大小体现了土粒间摩擦力的强弱，从而反映了各个土层的抗剪能力。④一般边坡坡角越小，边坡越稳定。当坡顶有静载或动载时，其坡度应相应放宽。放坡可放成斜坡，或按施工需要放成阶梯形。在具体施工过程中，边坡过缓将会增加施工的土方量造成浪费，边坡过陡又不能保证边坡稳定及施工安全[3，4]。

4 基坑边坡失稳的防治措施

①为消除或减轻水对边坡稳定性的影响，可采取截、防、降三项基本措施，即：a.沿基坑周边施工止水帷幕——建议选用φ=500mm水泥深层搅拌桩，桩体搭接宽度不低于150mm，止水帷幕深度应达到坑底5.0m以上；b.坑内可用明（盲）沟和集水井将地表和坑壁渗入的少量水体排于场外，基坑周边设置排水明沟作为坑内排水通道，并有效拦截地表水流入坑内；c.沿基坑底边、角布置降水井抽水降低水位。②切坡、降低坡角会减少土体自身重量从而降低作用在破坏面上的下滑力，增强边坡稳定性；边坡稳定坡角亦会随着各土层粘聚力的增大而增大。③土体的抗剪强度指标值（c、φ值）是深基坑设计中土压力计算的基础和关键，该值一般通过土工实验室的快剪、固结快剪和静三轴等试验中得出，在选择土体抗剪强度指标时应尽可能符合工况和排水条件并合理使用。

从上述影响基坑边坡稳定性因素的分析结果及场地周边经验，消除或减轻水对基坑边坡的影响对于基坑施工比较有效，其次是削坡减载，用降低坡高或放缓坡角来改善边坡的稳定性，另外合理选择边坡土体的抗剪强度指标值（c、φ值）也是至关重要的。

5 深基坑支护技术施工的注意事项

①根据基坑周边的环境条件，结合基坑开挖影响范围的工程地质条件及水文地质条件，建议采用深搅止水帷幕+放坡+土钉锚杆支护结构进行支护，局部地段采用预应力锚杆+“工字钢”腰梁的补强支护结构。②深搅止水帷幕深度应进入③层圆砾一定深度，预计长约15m；支护锚杆长度由基坑支护设计单位通过计算确定。基坑壁坡面采用挂钢筋网片喷射混凝土进行封闭处理。③基坑支护设计验算稳定性不满足规范要求时建议对坑内被动区进行加固或部分加固，以提高被动区土体的力学强度。综上所述，在对深基坑支护技术施工进行方案设计的过程中，务必要根据国家的相关政策法规来执行，并对其相关的准备工作进行预实验。同时，在施工的过程中，更要保证不影响到施工区域周围的建筑物和道路正常运行等，一旦施工的周围发生建筑物塌方、倾斜等极端情况，不仅会影响到整个深基坑边坡支护的施工进程，而且还会因此而造成不必要损失。

6 深基坑施工监测管理及相关安全技术措施

切实做好基坑施工前及施工过程中的监测工作，特别是在基坑施工过程中通过监测，及时发现事故征兆并采取适当的措施，避免事故的发生。监测工作的主要内容建议有以下几点：①深基坑施工监测管理：建筑基坑开挖之前至施工结束过程中，应在坑壁、顶及坑底设置多个观测点进行变形观测，变形过大时应加密观测，分析原因、及时处理，以预防突然事件发生②施工前先对基坑周边的道路、拟建构筑物及地下管网现状进行详细调查，对道路及建构筑物上裂缝情况进行调查、拍照，并详细记录。③地下水的监测：对坑外建筑物分布地段设置观测井及回灌井，进行地下水位的观测。如坑外地下水位下降过大时，可对坑外进行回灌，以防止坑外建筑物因水位下降带来的变形。④围护结构的漏水、冒水、管涌的监测，如发现量大时应采用适当的封堵措施，以防止坑外地下水位下降过大。⑤支护结构监测。包括坑壁支护结构顶垂直位移、水平位移及坑壁应力观测。⑥基坑卸载回弹观测。

7 结语

本研究通过对深基坑边坡稳定性因素的分析，从地表水及地下水、土体的物理力学指标、边坡高度及坡度和基坑施工、安全、监测等多个方面进行论述，希望能够为推进我们国家当前的深基坑边坡稳定性研究及防治施工提供重要参考意见。