深基坑邊坡臨時防護方案選擇

龔國祥

(中鐵四院集團房地產開發有限公司，湖北武漢　430063)

Temporary Protection Scheme Selection of the Deep Foundation Pit Slope

GONG Guoxiang

深基坑邊坡臨時防護方案選擇

龔國祥

(中鐵四院集團房地產開發有限公司，湖北武漢430063)

Temporary Protection Scheme Selection of the Deep Foundation Pit Slope

GONG Guoxiang

摘要通過工程實例對深基坑邊坡臨時防護方案的選擇問題進行詳細論述，闡明了土力學邊坡穩定理論不太適合作為深基坑邊坡臨時防護設計的觀點，并提出了“扶一扶”這一有待研究的深基坑邊坡臨時防護理念。

關鍵詞深基坑邊坡臨時防護

深基坑邊坡防護問題是工程建設中經常遇到的問題，作為臨時工程，從節省投資的角度考慮，原則上深基坑邊坡能不防護的(必須確保無安全隱患)一般不作防護，但對施工安全有影響或有安全隱患的邊坡必須進行防護。深基坑邊坡防護方式多種多樣，通常按土力學邊坡穩定理論[1-5]設計的邊坡防護方案(如擋土墻、鋼板樁等)一般都能達到安全穩定的目的。但是，對于深基坑邊坡臨時防護來說，這種防護方案很不經濟。

1深基坑邊坡臨時防護方案的確定

對于深基坑邊坡，如果用土力學邊坡穩定理論[1-5]對其進行邊坡防護設計，就等同于抬著或背著一個只要“扶一扶”就能行走的病人去醫院，這是極大的浪費。為了節省這種不必要的投資，深基坑邊坡臨時防護設計必須拋開土力學邊坡穩定理論[1-5]，尋找新的途徑進行設計，但目前還沒有這種“扶一扶”理論來指導我們進行深基坑邊坡臨時防護設計。要選擇既經濟又安全穩定的深基坑邊坡臨時防護方案，只能根據深基坑邊坡土體性質及周圍環境情況憑經驗來選擇。下面舉一深基坑邊坡臨時防護的工程實例，希望通過這個工程實例能對其它類似工程深基坑邊坡臨時防護方案的選擇有所幫助。

中鐵四院株洲荷塘星城房地產工程處于株洲市荷塘區，地表為雜填土和粉質黏土，下臥泥質砂巖，房屋地下室基坑邊坡高度大部分超過5 m，基坑邊坡坡度接近垂直。該基坑邊坡土體特征基本可分為三類：①邊坡坡體為較穩定的泥質砂巖(如圖1邊坡a)，但長期暴露于空中易風化成土狀；②邊坡坡體雖為泥質砂巖，但巖體有裂縫，隨時存在成塊垮落的危險(如圖1邊坡b)；③邊坡坡體為雜填土或較松散的粉質黏土(如附圖2邊坡c)。對于上述三類邊坡，按土力學理論進行擋土墻(砌片石擋土墻)設計如下。

擋土墻主動土壓力按下式計算[5](如圖3、圖4)

(1)

擋土墻各計算參數及Ea計算結果見表1。

表1　擋土墻計算參數及Ea計算結果

(1)抗滑移穩定計算

計算公式[5]

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

根據計算公式(2)～(4)推導出滿足抗滑移穩定條件的每米擋土墻自重公式

(7)

根據計算公式(5)～(7)及表1中參數計算Eat、Ean及G等值，并根據圖1中擋土墻(片石擋土墻自重取22 kN/m3)幾何尺寸關系，推導出擋土墻底面寬度b，其計算結果見表2。

(2)抗傾覆穩定計算

計算公式[5]

(8)

(9)

(10)

式中xf=b，Zf=0.5+h/3，x0根據擋土墻截面幾何尺寸求得。根據計算公式(8)～(10)抗傾覆穩定計算結果見表2。

表2　擋土墻抗滑移及抗傾覆計算計算結果

泥質砂巖在未風化前強度很高，但在受高頻震動(如壓路機、基巖破除機械的震動等)的情況下易成塊脫落，且較長時間受雨水沖刷時，泥質砂巖表層可風化成土狀。對于上述第1類較穩定的泥質砂巖邊坡坡體(圖1中邊坡a)，只要避免出現高頻震動源，在地下室施工期內(直至基坑土方回填到位)完全能保證邊坡穩定，決定不作防護處理；當然，如在雨季施工，應適時觀察一下坡表巖土是否有風化成土狀的現象，若有此現象，在其表面灑一層水泥漿將其硬化即可。對于上述第2類已有裂縫的泥質砂巖邊坡坡體(圖1中邊坡b)，此巖面處于似倒非倒的狀態，只要有一點外力的作用(如雨水沖刷)就會垮塌，要保證其穩定，必須“扶一扶”，根據“扶一扶”的原則，在處理這類邊坡時，沒有大動干戈地采用土力學邊坡穩定理論[1-5]，而只是砌筑了50 cm厚的磚擋墻；對于上述第3類雜填土或較松散粉質粘土邊坡坡體(圖2中邊坡c)，該土體土質松軟，在雨水的沖刷下很容易垮塌，在處理這類邊坡時，同樣采取“扶一扶”的原則，在邊坡表面灑一層水泥漿將其硬化。另外，在第3類雜填土局部土質太差且邊坡上方有施工車輛通過的地方(圖2中邊坡d)，適當采取了砌筑50 cm厚磚擋墻并在間隔3 m左右加設墻垛的加固措施。

圖1　1號基坑平面示意

圖2　3號基坑局部平面示意

按土力學穩定理論設計的擋土墻邊坡臨時防護方案與按“扶一扶”原則處理的邊坡臨時防護方案主要圬工數量比較見表3。

表3　邊坡臨時防護主要圬工數量比較　m3/m

注:括符內數量為泥質砂巖風化成土狀時數量。

從表3可以看出，采用“扶一扶”的邊坡臨時防護方案可大大節省工程投資。

圖3　擋土墻抗滑穩定驗算示意(單位：m)

圖4　擋土墻抗傾覆驗算示意(單位：m)

2結束語

作為永久工程的高邊坡或深坑邊坡，其防護設計需考慮在長期使用過程中可能出現的各種外加荷載[6](堆土、下雪等產生的荷載)對其產生的不利影響，用土力學邊坡穩定理論[1-5]作為其穩定設計的理論依據，這是無可質疑的，但作為臨時工程的深基坑邊坡防護，基坑內建筑物施工結束，其防護使命也隨之結束，故其防護設計只需考慮在基坑內建筑物施工期內必然出現的外加荷載[6]對其產生的不利影響，有些可能出現的外加荷載[6]可通過限制的方式加以避免(如施工期間不允許車行等)，對于這類臨時工程，鑒于目前還沒有相應的“扶一扶”理論來指導設計，只能根據現場具體情況憑經驗來確定“扶一扶”的防護方案，以達到節省工程投資的目的。

參考文獻

[1]高大釗.土力學與基礎工程[M].北京：中國建筑工業出版社，1998

[2]傅裕壽.土力學與地基基礎[M].北京：清華大學出版社，2009

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[5]中華人民共和國住宅和城鄉建設部.GB50007—2011建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2011

[6]中華人民共和國住宅和城鄉建設部.GB50009—2012建筑結構荷載規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012

中圖分類號：TU473.2； TU476+.4

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)03-0015-03

作者簡介：龔國祥(1964—)，男，1986年畢業于華中科技大學(原華中工學院)工民建專業，工程師。

收稿日期：2015-03-16