岩土工程施工中基坑边坡失稳及加固处理技术研究

刘红健

（河北中色华冠岩土工程有限公司，河北 廊坊 065201）

1 引言

在岩土工程施工中基坑工程是一项非常重要的作业任务，尤其是在边坡安全稳定性方面，一直以来受到广大学者的重视，它对于岩土工程施工的整体质量有重要的影响。本文以某工程项目为例，通过基坑数值模拟的方式，对基坑边坡失稳现象加以研究，为岩土工程施工发展提供一定参考。

2 岩土工程基坑支护工程的特点

基坑支护工程作为一种临时性工程，不仅技术性要求相对较高，并且在施工结构方面相对比较复杂，对岩土工程整体结构产生了重要作用，因此，可以看出基坑支护工程有以下几个特点。

2.1 综合性与系统性

基坑支护工程并不是一种独立性的施工工程，所涉及的专业性领域相对较多，包括岩土工程学科、结构工程学科等，这些专业学科内容与当前岩土工程更加符合，并且能够有效融合于现阶段的岩土工程施工体系，因此，在综合性和系统性方面得到充分体现[1]。

2.2 区域性与实践性

基坑支护工程需要一定面积的场地作为支撑，这样才能使基坑支护工程施工更加顺利地进行，因此，具有较强的区域性。而在施工之前，需要对现场施工场地进行仔细勘察，提前做好准备，由此可以看出，基坑支护工程具有实践性的特点。

2.3 不确定性

在基坑支护工程施工的过程中，周围环境始终处于变化过程中，在周围环境因素的影响下，导致基坑支护工程具有比较明显的不确定性。尤其是岩土内部结构，所产生的不确定性会直接影响基坑支护工程的稳定性，降低施工质量[2]。

3 岩土工程基坑边坡失稳现象分析

3.1 工程项目概况

某建筑工程建筑总面积超过100 万m2，为扩大建筑物整体的实用性，需要建设4 层地下室，而地面建筑为高低层连体建筑以及多层建筑。因此，需要在现场开展基坑支护工程，其施工基坑周长超过1 200 m，基坑内最小深度为18.6 m，基坑内最大深度超过30 m。另外，经过勘探后发现该地区土层厚度超过了15 m，因此，可以判断出该基坑属于典型的土岩质深基坑，土层相对较厚，导致内部地质条件相对复杂，容易出现边坡失稳现象。

3.2 失稳现象分析

借助计算机3D 软件对整个基坑支护工程施工过程进行数值模拟，建立相应的模型，根据模型提供的数据信息与现场施工实测数据进行比对，在采用合理的监测方式后，对基坑出现的失稳现象综合分析。

首先，确认模型参数数值，该基坑数值模拟工程所采用的3D 软件属于一种建模软件，是在有限差分数值计算法的基础上建立，因此，有着良好的数据收集功能。该软件能够根据基坑工程所提供的技术参数，对整个基坑工程下岩土结构进行模拟分析，判断岩土结构内部是否会产生相互作用力，因此，对于技术参数数值的收集是非常关键的，对于不同岩土层的物理力学参数性能有着不同要求。

由于该基坑工程占地面积较广，其长度之间的跨度距离超过了700 m，而左右两端的跨度距离超过了200 m。因此，需要在基坑工程跨度范围内的基础上建立模型，在通过现场测量计算后，要求建立的基坑模拟结构更加准确。因此，在建立基坑模型的过程中，通常要在基坑东西跨度方向的一定距离处进行软件建模，之后根据基坑岩土层结构的具体分布特点，分析出地面到基坑底部之间的岩土层结构以及平均厚度，具体分析结果如表1 所示。

表1 基坑工程底部到地面之间的岩土层结构以及平均厚度表

最后通过以上数值模拟结果后，对基坑变形模拟进行监测，该监测过程需要应用3D 软件，对3 个岩土层开挖过程进行模拟监测，通过检测总结边坡失稳原因。

首先，在黏土层的开挖过程中，由于挖掘距离与地面之间较近，因此不会有明显的变形，使基坑周围环境能够更加稳定，安全性有一定保障。但是在模型建立的过程中，受周围环境的影响，有时会出现不规则图形、网格划分不均匀的现象，会出现比较明显的偏移，两端高度有明显的差距。其次，在砂砾层的挖掘过程中，基坑开挖深度进一步加大，导致基坑位移变形现象也就更加明显，根据现场建立的数据模型来看，当挖掘深度超过10 m 时，则基坑左端位移变形现象更加明显，变形高度则不断增加。而右端位移变形现象则会不断降低，变形高度会不断缩减，因而存在的安全隐患也就更加突出。最后，在花岗岩石层的挖掘中，挖掘深度进一步增加，导致基坑左右两端顶部位移变形问题更加凸显，受花岗岩本身土质结构的影响，基坑左右两端顶部位移变形速率会进一步缩减，而在外部环境的影响下，基坑位移变形现象会发生改变，并逐渐转移到土层空间位置中，使基坑岩土层空间位移距离缩减。由此可见该基坑工程主要受到地质条件的影响，导致基坑左右两端边坡有着明显的失稳现象。

4 岩土工程基坑边坡失稳加固处理技术

4.1 抗滑桩加固施工

抗滑桩加固施工是基坑边坡加固处理重要的技术种类。在开展抗滑桩加固施工之前，需要进行相应的准备工作，将抗滑桩加固处理，使基坑边坡能够更加稳定。而在加固处理阶段，首先是要做好截水沟的施工处理工作，保证抗滑桩在加固过程中有水源作保证，同时能够将基坑中的积水有效排放出去，防止出现基坑积水过多的现象。其次是抗滑桩的土方石施工，需要采用合理的开挖方式进行施工挖掘，然后根据边坡分级规划进行施工，以此来保证施工的合理性，在完成对边坡的等级划分后，在边坡周围设置好防护墙，对整个边坡起到良好的保护作用，防止出现滑坡现象。另外，在土石方的施工过程中，需要按照由里向外的施工原则，对土石方贯通后再进行施工，从而做好坡体分层的工作，使后续施工能够更加顺利地完成。当土方石完成挖掘工作后，则需要采用合理手段对其进行基础护理，防止边坡出现变形的状况。在后续的维护过程中，根据3D 软件模型所提供的土质数据进行合理分析，对于岩土层结构分别加以处理[4]。

4.2 预应力锚索加固处理

在进行预应力锚索施工过程中，需要提前准备好不同的构件进行组接，对主要的设计参数进行计算，其中最主要的就是对预应力钢绞线的相关参数进行计算。比如，在计算钢绞线的张拉伸长值时，所采用的计算公式为：ΔL=PLA/（AE），其中，P为预应力钢绞线的平均张拉力；L为预应力钢绞线的长度，A为预应力钢绞线的表现面积；E为预应力钢绞线的弹性模量。假如钢绞线锚固端长度超过10 000 mm，自由端长度超过9 000 mm，预应力钢绞线表面面积超过140 mm2，弹性模量为19 300 N/mm2，那么根据其计算公式，得出的实际伸长值为：ΔL=133 000×9 000/（140×193 000）=44.3 mm。如果是计算钢绞线的实际伸长值，那么所采用的公式为:ΔL=ΔL1+ΔL2，其中，ΔL1为钢绞线最大张拉应力的实际测量伸长值，而ΔL1为钢绞线的推算伸长值。

在进行加固监测过程中，开展合理的加固处理，具体流程如图1 所示。

图1 预应力锚索加固处理图

从图1 中可以看出，要求开展预应力锚索试验以及加固工程检验工作，在预应力锚索试验中，需要通过对部件材料质量的提升保证试验效果。对加固施工结果进行相对应的检验，及早发现锚索存在的问题并加以改正。而在加固工程检测当中，需要对预应力锚索的实际参数进行检测，保证其参数值能够达到具体的设计要求，为后续正常施工打下良好基础。在后续施工过程中，需要做好封孔注浆等工作，确定好注浆的位置后，将砂浆灌入其中，从而保证内部结构的质量。

4.3 填石层与砂砾层的加固处理

在填石层的加固处理过程中，要求填石层密度相对较低，厚度距离相对较小，然后再采用换填以及直接清理的方式进行处理，在外围对边坡起到保护作用，从而达到加固处理的效果。如果填石层厚度较大，那么可以采用人工挖孔桩的方式进行处理。在砂砾层的加固处理过程中，需要提前对土层厚度进行细致分析，并选择合适的钻具，保证钻具能够适应砂砾层的实际厚度，从而提高施工效率，对基坑边坡起到更加有效的保护作用。

5 结语

综上所述，本文结合工程案例，对基坑边坡失稳现象及原因以及具体的加固处理措施进行了分析、概括和总结，有望对相关人员起到参考作用。随着我国经济水平的不断提高，建筑行业的不断发展，岩土工程建设规模逐渐扩大。但同时存在的边坡失稳现象逐渐突出，如果处理不当，很容易引发安全事故，因此，要求施工单位高度重视岩土工程基坑边坡的加固处理，对周围地势情况以及土层厚度进行合理分析，依据边坡高度、坡度等数据合理选择边坡加固方式，提高边坡的稳定性，使基坑工程施工质量得到保证，从而加速岩土工程建设脚步，最终促进我国建筑行业的可持续性发展。