深基坑边坡支护失稳的实例分析与评价
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摘要: 密集的建筑群、复杂的地质条件使得基坑的施工条件变得异常复杂，在深基坑开挖和开挖后地下室施工过程中,由于基坑边坡失稳,易造成局部或大面积塌陷、滑塌,甚至影响周边建筑物及管线的安全。本文拟通过具体实例,对边坡支护失稳原因及补救加固措施进行分析阐述,希望对类似工程施工提供一些参考。
关键词：工程 深基坑边坡支护 分析
引 言
随着我国经济高速发展,城市中地铁、高层和超高层建筑物大量出现,其共同特点是地下和地面空间得到充分利用,但城市中密集的建筑群、复杂的地质条件使得基坑的施工条件变得异常复杂。 虽然通过工程实践与科研,在基坑支护理论与技术上有了进一步的发展,但因深基坑开挖和开挖后地下室施工过程中基坑边坡失稳,造成局部或大面积塌陷、滑塌,使地基土扰动、承载力降低,甚至影响到周边建筑物及管线的安全。 由于基坑支护是临时性结构,一旦地下室施工完毕就作废,因此在进行基坑支护方案选择时,如何达到可靠性和经济性的平衡是其研究重点。
1 边坡支护失稳原因分析
1. 1 工程概况
某市大型商住楼,20 层,两层地下室,开挖深度8. 4 m ,地下水位距地表- 2 m. 东邻一超市,南邻交通主干道,北邻居民住宅楼。其主要土层物理力学性能指标如下：
基坑东、西侧段支护采用复合土钉(管钉) 墙形式(注:笔者认为地表以下4 m 范围内为杂填土,孔隙率大、地下水位高,不宜采用土钉墙支护,业主则从经济角度考虑,以支护方案专家组已审核通过而未予采纳) ,设置6 道土钉,挂Φ6. 5 @200 钢筋网. 喷射80 厚C20 细石混凝土;南、北两侧采用C30 混凝土灌注桩加锚钉;止水桩采用Φ700 @900 深层搅拌桩. 边坡支护情况如图1：
1. 2 边坡支护失稳过程
基坑东侧段自2008年9月20 日开始进行土钉墙施工,施工时按分段、分层开挖坡面土并逐段、逐层进行土钉墙喷锚施工. 整个东侧段在1～4 层土钉墙(坡底标高为- 6. 50) 的施工过程中均处于稳定安全状态。
2008年9 月25日下午开挖东侧N ―F 轴第5 层边坡土时,开始连续下大雨,所开挖的坡面土受雨水冲刷,并有坡底积水.开始对所有开挖暴露部分进行护坡处理.发现受雨水冲刷的第5 层坡底有出水点,水流量达5 m3 / h ,水有臭味。30号位于新一佳西侧的路面出现南北向通长裂缝,裂缝基本处于路中(新一佳下水道位置) ,裂缝长约30 m ,裂缝最大达12 cm ,裂缝西侧路面明显下沉,最大下沉量为5 cm. 围墙被拉裂。
1. 3 原因分析
基坑东侧段出现的整体滑移边坡,造成边坡失稳,其原因主要有:
(1) 施工原因. 1～4 层土钉墙边坡坡度与设计不符,设计为45°,实际为50～60°;施工不当,对暴露的第5 层N ―F 轴线范围坡面土体未覆盖,直接受雨水淋浸冲刷。 更为严重的是坡底积水未及时抽排,使临时支撑稳定边坡的坡脚土层(粉土层) 泡水软化;土钉长度为7 m、9 m、12 m. 个别土钉孔注浆不饱满,导致第一二三层的土钉穿透止水桩形成渗水通道,引起大量积水并携带土粒渗进坑内。
(2) 周边环境原因. 1) 止水桩桩顶设置的下水道(排水沟) 检查井接口未做软处理,而在逐层向下开挖过程中有一定的位移变形,因此造成下水道接口处错裂(即伸出止水桩部分的检查井) ,地下水渗入坑内土层中. 另外因止水桩上埋设的下水道高于坡顶面,对基坑整体放坡坡角造成影响。 2) 坑外新一佳西侧正在使用的(距基坑8 m 处) 下水道年久失修、损坏,导致污水直接流到止水桩外侧,由于一排止水桩在施工中可能局部搭接部位出现漏水,致使下水道流水对坑外侧土体产生危害。
(3) 不可抗力 .由于连续大雨,直接造成未能及时护坡的部位受到自然破坏,引起失稳,对后续土钉墙边坡支护施工带来很大困难。
2边坡支护失稳的补救加固措施
针对东侧基础边坡滑移、失稳现象,提出如下处理方案:
(1) 增设两排管钉. 因边坡滑移后,部分或全部土钉抗拉失效。为确保滑坡体的稳定,需采取补强,补强位置设在第二三四排之间,长度为12. 0 m。
(2) 坡顶注浆处理. 边坡滑移,对止水桩产生拉裂,因此需进行注浆防渗堵漏。注浆采用双液法, Ⅲ序孔施工,水灰比为0. 5 ,水玻璃掺入量为5 %:注浆压力控制在0. 30～0. 50 MPa ,深度为6. 0～8. 0 m.。
(3) 裂缝灌浆处理. 为防止地表水、雨水渗入土层对土体结构造成破坏,应对裂缝实施灌浆. 采用普通法注浆,水灰比为0. 50。
(4) 坡脚稳定处理. 现坡底与设计基坑底差为1. 50 m 左右,如不进行处理,在后续开挖时有可能引起边坡继续滑移. 因此,要求在坡脚处增加两排木桩进行支撑固定,木桩尾径为Ф50 ,桩长为3 m.。
(5) 增设降水井. 沿南北向均布3 口降水井,采用人工挖孔,孔径为Φ1000 ,其他按原设计处理。
(6) 其他要求. 1) 场区所有降水井应及时抽降.2) 对东侧基坑面的水泥材料、砖块等进行拆除,减少荷载. 3) 加强对沿滑裂面的监测. 新一佳商场等周边建筑物增设沉降、位移观测点,每10 m 设点,观测周期为2 h/ 次. 发现异常,及时处理. 4) 加强对井水位的观测,每天两次。
3 结束语
(1) 土钉墙虽然具有施工设备轻便、操作方法简单、经济实惠的优点,但其缺点同样明显. 由于土钉一般通过钻孔、插筋、注浆来完成,因此现场需要有允许设置土钉的地下空间. 同时,在杂填土、松散砂土、软塑、流塑粘性土以及有丰富地下水源的情况下不能单独使用土钉支护,必须与其他的土体加固支护方法结合使用。
(2) 止水帷幕至关重要,其作用是防止基坑周边地下水向基坑内渗透,保证边坡土体含水量维持在合理范围内,从而确保边坡土体的稳定性. 因止水桩施工质量差或土方开挖过程中受到破坏,难以起到止水帷幕的效果,导致基坑周边地下水携带泥土冲蚀边坡,这是基坑失稳的重要原因。
(3) 深基坑边坡坡脚部位土压力较大,支护方案设计时须注意坡脚土层的强度是否满足上覆荷载的要求. 当基坑较深、坡脚土层较软时,应采取加强处理措施,施工时须保证坡脚土体不被破坏。
(4) 深基坑采用土钉墙支护须高度重视管线渗漏,一定要将渗漏源彻底排除. 边坡土体含水量大时要重新调整支护设计方案。
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