深基坑放坡开挖工程稳定性评价及控制措施

深基坑放坡开挖工程稳定性评价及控制措施

【摘要】本文以一污水截流工程的深基坑开挖为例，详细阐述了在工程中设计未提供稳定分析资料情况下对排水工程中深基坑施工过程遇到的一些问题的分析与控制。

【关键词】深基坑；边坡稳定性；施工控制

深基坑工程是指基坑开挖深度超过5m或虽未超过5m但地质条件复杂的基坑。深基坑开挖及施工中如何保持基槽边坡的稳定是施工中的关键，是参建各方关注的重点。主要有如下两点：一是如何从理论上为边坡稳定及施工安全提供依据是前期方案设计必须要考虑的问题，如果采用放坡开挖，怎样通过理论计算设置合理的开挖坡度；二是施工中怎样保证边坡稳定及施工安全，场地内有那些因素可能影响边坡稳定，该采取那些有效的保证措施。下面通过某工程实例展开探讨。

1 工程概况与特点

某污水截流工程，其中K0+437～K0+789.11段，原地面平均高程7.1m，管道流水面平均高程1.2m，采用管径DN800的钢筋砼管，管道基础为16cm厚C15混凝土，沟槽挖深在6.2m左右，属深基坑工程。

工程特点：工程整体造价低；建设周期短；场地内土质较好，允许采用井点降水；周边建筑较少，为开挖提供了良好的施工条件。

鉴于以上特点，施工方第一次接触深基坑施工，施工技术及经验储备不足，综合各方意见最终采用经济合理、技术简单、施工方便的放坡开挖施工法，未经理论计算仅结合类似经验设置1：0.7的坡度。

2 勘察地质报告分析及边坡稳定性复核

由于地质报告有其局限性并不完全与现场地质条件一致，所以在审核方案时有必要对勘察报告提供的察数据进行核算，同时要在基坑开挖中经常对比现场地质情况与地质勘察资料的差异，在施工中对施工方案进行必要的调整。

2.1 工程地质条件和水文地质条件

根据提供的工程地质勘察报告资料，本工程开挖场地范围内地质构造属长江冲积层成因类型且场地内普遍分布，土的性状自上而下共分为4大层（④层（Qal—pl）：亚砂土、粉砂，为下卧层，未说明）：

①层（Qm1）：素填土，灰黄色，亚粘土杂亚砂土，局部杂少量碎砖块，层厚0.5～1.0m。

②层（Qal—pl）：亚粘土，灰黄色，夹亚砂土薄层，含铁锰质结核，软～硬塑状态。层厚1.5～2.5m。

③层（Qal—pl）：亚砂土，黄灰～青灰色，很湿，中密状态，干强度低。层厚4.3～5.5m。

地下水类型主要为松散岩类孔隙型潜水，地下水稳定水位5.21～5.28m。①层填土及②层亚粘土夹亚砂土薄层，具有一定透水性，其下伏③、④层为亚砂土或粉砂层，具弱～中等透水。

2.2 勘察报告综合分析

为了确保施工安全，根据相关文献资料[1]对勘察报告数据进行必要修正并对施工单位报批的深沟槽开挖方案进行了复核验算，从理论上为深沟槽施工方案的边坡稳定评价提供指导依据。

抗剪强度指标的标准值：

2.3 边坡稳定性评价验算（根据深沟槽方案设置边坡1：0.7，见图1）

（1）取土坡滑动圆弧：下端通过坡角A点，滑动半径10m，取圆心O，使得O点的垂线垂足为O′距离A点的水平距离为0.5m，可得滑动面AC；

（2）取土条宽度b=1/10R=1.0m；

（3）土条编号：圆心O点垂线外为0条，向上依次编为1、2、3、…9、共9条

（4）借助CAD的自动标注功能，可测得弧AD=7.75m、DE=2.47m、DC=1.11m；

根据计算结果可知安全系数：K=1.12>1.1 ，边坡安全。

3 过程控制措施

由于本工程采用放坡开挖，因此在施工中没有大型的支护结构，但为了施工安全，我们也采取了必要的措施和方法以保证工程施工过程的安全。

（1）分级开挖土方，对经过论证的施工方案要求严格执行，正式施工时开挖坡度放大到1：1.0，施工开挖过程中，监理组随时采用坡度仪对边坡进行检查；边坡滑动面以内不得附加荷载，土方严禁堆放与距边坡5米范围内，尽量减少震动对边坡稳定的扰动。

（2）施工中采用两级井点降水，每级井管间距1.0m，井点管长5m，分级开挖平台宽0.5m，可以有效利用井点管的支护作用，两级井点安装时呈间位分布（二级井点管位于一级井点管之间），可以有效分散土体压力，一定程度上保证了边坡土体的稳定。

（3）人员配置，施工期间，监理单位和施工单位分配专有的安全巡查人员对井点运行状况和边坡土体进行密切关注，如发现井点运行异常和边坡土体不稳及时通知监理组和现场施工人员进行应急处理，并第一时间通知槽底作业工人撤离。

（4）设备配置，主要是应急发电设备，沟槽开挖及槽底施工期间停电对沟槽边坡影响很大，停电引起的地下水位上升和回流会导致土体中的含水量升高，因存在与滑动方向一致的渗透力而产生流沙现象，从而导致边坡失稳，因此施工期间必须保证井点有足够的电力供应，临时发电设备是必不可少的。

（5）准备必要的短木桩和沙袋，在平基浇筑和管道安装过程中，振动是难免的，为了安全起见，我们要求施工单位施工前在坡脚处打下木桩并在木桩与坡面之间堆载沙袋，以确保坡脚土体的稳定。

（6）防止水患对边坡的影响，增加临时排水设施，基坑边界周围地面应设置临时排水沟，应避免井点设备漏水、雨水进入坑内，以及地下管道漏水对边坡的冲刷。如发现上述水患，监理工程师应要求施工单位及时采取措施，防止边坡含水量过大引起边坡失稳。

4 结语

在实际施工过程中，在理论验证的基础上，建议要充分考虑土体特征及其力学性质，并考虑施工过程的可能遇到的断电、暴雨等突发情况，对开挖断面的坡比进行调整放大，增加施工的安全系数，此外考虑到监理和施工单位在边坡稳定设计方面必然存在严重的技术不足现象，因此建设单位有必要也有责任对涉及深基坑施工的工程进行专业的设计委托，以减少施工风险。

参考文献：

[1]李智毅。《工程地质学》[M]. 中国地质大学出版社；2010年10月。