岩土工程施工中基坑边坡失稳问题及加固处理技术_周银之.pdf

岩土工程施工中基坑边坡失稳问题及加固处理技术周银之(广东省珠海工程勘察院 广东 珠海 5 1 9 0 0 0)作者简介周银之(1 9 9 1年),男,江苏淮安人,助理工程师,本科,从事建筑工程施工。摘 要 常规的岩土工程涵盖地基与基础、边坡和地下工程等分项施工作业,其中边坡失稳现象会给整个工程带来巨大的安全隐患,不利于后续作业的顺利开展。在具体的基坑开挖施工中,为保证工程质量处于优良状态,技术人员会提前对基坑周边的边坡开展相应的加固处理,以起到提升稳定和牢固的双重效果。文章以实际工程为分析对象,就岩土工程施工中的边坡失稳现象展开分析,同时给出专业的加固处理措施,内容可供参考。关键词 岩土工程;基坑开挖;边坡失稳 1.基坑支护工程的主要特点受限于地质地貌等自然环境因素的制约,基坑的开挖及支护均存在不稳定的特性,这也决定了施工经常会出现技术临时调整等现象,由此产生调查和数据分析上的误差以及一定的离散性,对施工作业中的安全事故、运作周期以及成本管控具有较大影响。同时,介于基坑支护作业的操作性和地域性等特点,在具体施工中,如何正确合理地划分作业场地是对技术人员的一个重大考验,这也会直接关联到后期的勘察设计工作以及方案的初步拟定和应急措施的制定等。故在实践作业中,技术人员要因地制宜,选择正确的支护方式,并对施工场地内的岩土地质地貌、内部结构乃至地下水的存储状况及时展开勘测并全面了解,最终给出 对 应 的 处 理 措 施,确 保 工 程 安 全 顺 利 地开展。2.影响基坑边坡失稳的主要因素2.1土质因素作为影响边坡失稳的基础因素,土质本身的内部结构处于何种状态尤为关键1。以往的岩土工程中,基坑作业中最常遇见的土质均为软土地层,兼具一定的渗透能力且土层多半为砂土,较为疏松,加之地层原有地下水的渗透,开挖周遭的边坡承载力并不高,这在开挖过程中极易出现大于承载力的现象,由此产生滑移和沉降的后果,不利于工程基坑的稳定性。2.2人为因素支护方案作为岩土工程操作的基础和前提,起着重要的作用。在支护方案制定之前,介于技术人员的准备工作没有达到充分的要求和标准,会出现不熟悉施工区域内的岩土地层结构、地下含水量以及周围环境等状况,进而使支护方案缺少一定的专业性和可靠性,这对项目本身来说是一个非常不利的因素。在后期的勘察作业中,加之技术人员专业性薄弱等问题,实际的支护方式和强度与前期方案内选定的内容出现较大误差,会直接影响到工程的质量,同时不利于保证施工安全2。3.岩土基坑边坡加固处理技术3.1传统HD P E防渗膜加固技术HD P E防渗膜加固技术兼具一定的耐热性、防渗透性以及抗寒性,在边坡加固中应用该项技术可以起到防止外部大量雨水沉积和因冲刷而导致基坑边坡失稳的双重效果。该技术的应用依靠专业的防渗透膜来完成,因防渗透膜可对雨水和外来水起完全隔离的作用,很好地控制雨水的实际渗透情况1-2。该保护膜还能有效避免基坑边坡出现长短不一的大小裂缝,将边坡的位移控制在规定范围内,再结合沟槽锚固法,可大大提升边坡周边的稳定性,做到真正的技术加固。在具体的操作中,沟槽锚固法中的槽沟深度要控制在0.5 m以内,以保证HD P E防渗膜的宽度在1 m左右,确保覆盖范围广,由此提升该防渗膜的加固效果。3.2抗滑桩支护技术在基坑支护技术中,使用抗滑桩做支撑的工程项目一般是施工环境处于较为复杂的条件下,而该方式的加固处理可以很好地避免基坑边坡周遭的破碎带产生不定向的移动,以此对边坡的塑性变形现象进行控制,做到真正的增稳结果。介于外来雨水及地下水冲刷时产生边坡结构不稳状况,选择抗滑桩在基坑周边进行支护,可提升边坡自身的牢固性,使其在遇自然条件下的不利因素时也能保持较好的稳定性,对工程本身的安全提供了可靠的保障。该支护技术在使用时需要技术人员严格按照科学合理的方式予以布置,确保成桩后的挖孔和浇筑作业顺利完成,从而达到真正加固边坡的终极效果3。130 水文地质、环境地质、工程地质DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.0483.3排水加固技术由于基坑开挖属于半地下施工作业,在遇到地下水较为丰富的地段,技术人员需专门针对该区域内的地下水做排水处理,由此对边坡起到特定的加固效果3。常规的排水加固技术是针对存在于基坑内部的地表水和边坡水这两种情况,在前者的排水作业中,需要技术人员在滑坡的外部布置多条专业排水沟,由此对滑坡中地表水的流量予以良好的控制;后者排水作业中则需要依据现有的排水沟结构,在其基础上开挖新的排水盲沟、水平排水孔以及廊道,由此对滑坡内部存在的积水予以彻底排除,降低边坡受水体冲刷的不利影响。最后为保证该技术的有效性,在具体的排水加固处理中,技术人员要因地制宜,科学制定排水方案,不可生搬硬套,导致方案和实际操作出现较大误差,进而影响工程的整体质量。3.4复合型加固技术受限于施工区域的自然环境差异等复杂情况,在基坑边坡的加固技术处理中,技术人员需要结合项目的自身情况,在必要时选择多种加固形式相结合的复合型方法对边坡予以稳固处理,以此降低边坡失稳现象的概率4。相比传统的加固方法,复合型加固法在实际操作中更兼具一定的整合性,该加固方式可对施工区域内的地质条件以及地下含水量的状态给予全方位的掌握,在对边坡稳定性展开监测的同时,也可对其进行专业的监控工作,并给出相应的处理措施,为后续施工提供有力的保障。在实际应用中,复合型加固技术以基坑边坡的整体稳定性作为出发点,对边坡周边的地质条件、土层结构的相互适应性等因素展开综合的分析和评判。在目前常规的岩土工程项目中,复合型加固处理技术主要分为挂网喷射混凝土支护和三维网植草支护两种。前者的操作条件是在基坑边坡周围进行打孔,然后采取支护加固处理的方法以保证边坡的稳定性。后者则是在边坡周围种植相应的绿植,起到增强边坡稳固的效果。在该加固技术的操作中,施工人员要全程对边坡的情况展开监控工作,应急情况下及时处理,为下一步施工提供基础条件。4.具体案例应用4.1工程概况该项目建设深度较大,含地上地下共5层建筑范围,基坑整体开挖标高数量在1 0 5 6.5 2 m左右,其中会出现失稳现象的地段均在基坑右侧范围,除此之外,基坑外侧周边还有一栋居民楼,长度为2 1.0 m左右。据相关资料显示,该基坑的边坡工程安全等级为1级,边坡高度在2 4.5 m,土层高1 0.0 m,基岩高1 4.5 m,岩体破裂角为5 6.2,所触及的岩体对内摩擦风化及中风化角度各不相同,并采用格构式锚杆做挡墙支护,上阶锚索水平和垂直间距均为2.5 m(3排),所包含的下阶锚索水平间距与上阶间距略存在差异。针对出现失稳现象的边坡地段,技术人员通过实际勘察分析后得出,上阶部位可设置3排锚索用以后续的张拉作业,同时受节约成本和赶施工进度的影响,下阶部位在混凝土喷至5 c m左右时,一步开挖到方案设计内的1 0 5 6.5 0 m标高,边坡未出现明显变形现象。此外,在电梯井的基槽回填作业期间,出现一定程度的超挖现象,具体在边坡一侧的槽壁位置有不同程度的塌方现象。针对此问题,技术人员决定采用一定数量的混凝土进行回填,并对下阶周边的剪切和掉块情况予以处理。还有不同部位的开裂现象,根据裂缝的宽窄程度做出及时的处理。4.2边坡体工程地质条件概况4.2.1地形地貌介于本项目的实际情况和基础条件,施工过程中出现的失稳地段均在边坡两侧标高为1 0 8 1 m位置,因地势较为平坦,故在坡顶的居民楼地基的埋深作业期间,特将深度定为1 m,并对渗漏的地下水予以专业的排除处理,避免楼体不稳现象的再次发生。需要注意的是,在实际操作当中施工人员要严格按照两阶同时放坡的形式展开开挖作业,并在坡顶设置专业的施工房屋,用于材料的堆放和储存,预防雨天对施工进度的不良影响。4.2.2地层岩性众所周知,岩土工程本身兼具一定的地域特殊性,其对地下工程及基础和边坡作业均有一定的分解作用。就本工程而言,此次地基开挖作业所出现的边坡失稳等现象,均与施工场地内的土层及岩层分布有很大的关系。场地内岩层分布复杂,自上而下呈多层结构,涵盖杂质土、红黏土等不同土层,其中上部土层与中部及下部的各土层厚度大不相同,加之少量的白云岩及风化岩,使整个施工场地的土层结构趋于多样性的状态。又因岩质不是偏硬,故该区域内的质量等级为级软岩类别。4.2.3地质构造施工区域位于西南地段,岩层具有较明显的单斜特性,且基坑边坡失稳地段所展现出的岩层产状为1 0 5 3 9。涵盖3组不同程度的节理裂隙现象,各组的产状及直线连通率均可达7 0%以上,且大部分为综合性结构,材质偏软,便于施工人员再次展开相关作业。4.2.4水文地质条件边坡失稳地段有大量的地下水,经过实际探测后230可知,所含地下水类型为松散型的孔隙水和溶洞裂隙水。其中原有的管网破损漏水汇集在土层的孔隙中,已形成滞水现象,无统一的分布水位;基岩溶洞裂隙水位则低于坑底,数量不多但也需要及时排除。4.3边坡稳定性分析此次基坑中的边坡失稳存在上阶和下阶两处,其中上阶边坡失稳直接导致基坑土层的圆弧滑移现象,下阶则主要为平面滑动现象。介于边坡不稳定的特殊性,施工人员在对其展开及时的处理工作之后,需对其的稳定性展开专业分析,还可从本区域内的岩层边坡的内视及外视两种角度予以了解,并对3组节理裂隙现象的结构面做详细说明,对于角度不合格现象及裂纹宽窄程度要给予及时的记录,便于对失稳现象的良好控制,确保基础工程开挖的安全与顺利。4.3.1稳定性评价在对于边坡的稳定判断,技术人员需要借助边坡支护时的状态和不支护的状态来做比较和评判。在不支护的情况下,边坡的上阶稳定性系数K s1=0.9 51.3 0,存在不稳定现象,下阶稳定性系数K s岩1=1.0 41.3 0,处于稳定状态,下阶的稳定性也趋于安全状态。在突发的因超挖导致槽壁坍塌现象后,此时边坡的下阶稳定性系数发生较大改变,K s岩2=0.8 8 1.3 5,明显降低1 5%左右,变得极为不稳定,并在失稳后,上阶的稳定性系数也会被直接降到3 1%,二者存在明显的相互制约和影响情况。4.3.2边坡失稳成因分析技术人员根据项目的实际情况,对此次的边坡失稳原因展开进一步分析。首先在坡顶居民楼墙外1 m左右的位置,存在一定的裂缝,此乃上阶滑动形成的主要因素,下部裂缝则是下阶平面滑动形成的主要原因。根据之前分析所得的稳定参数及程度可知晓,造成上阶滑动的主体因素为下阶滑动,二者皆为一体,而下阶产生的滑动则是因为电梯井超挖。彼时下阶的稳定系数由之前的1.0 4上升至1.1 1,由此产生的结构面也出现不同程度的破坏现象,且出现大小不一的倾斜角度。此外,该现象一直持续到槽壁出现坍塌后才彻底停止,由此可知导致下阶失稳的主要原因为前期的设计方案不详细,出现设备短缺的实际情况,而在电梯井超挖后槽壁出现坍塌,在槽壁坍塌后岩质周边的边坡也显现出抗滑段的滑落,且范围不断扩大,最终降低岩土的强硬度,导致下阶失稳,继而诱发上阶边坡土质疏松,由此产生极为不稳的状况。4.4边坡加固处理此次边坡加固处理中,为控制下阶变形破坏进一步发展,技术人员首先在边坡的下阶位置展开基槽回填工作,坡脚处用砂袋反压至1 0 6 1 m标高,反压体断面呈梯形且顶宽在3 m、底宽5 m。与此同时要对存在于边坡顶部及水平位置台阶处的荷载予以清除工作,对整体边坡的加固处理和张拉所用的锚索给以辅助,起到修补排水沟和排除渗漏地下水的终极作用。加固下阶后,技术人员紧接着对上阶丧失预应力的最底排锚索展开修复和弥补,由此测得该时间段的上阶滑动稳定性系数在1.3 0以下,在稳定的状态下,但下阶稳定性系数由之前的1.0 4降低至0.8 8,设计要求内的预应力锚索垂直间距以及相关的预应力值都没发生明显的变化,但水平间距要达到缩短的目的。在应急抢险和加固处理过程中,基坑回填之前边坡的变形也逐渐停止,地面修补后的地段再未出现开裂现象,坡顶与水平台阶上的附加荷载也慢慢恢复,此时的边坡极为稳定4。4.5加固效果施工开始前对原有裂缝使用碎石填充并用水泥浆灌注,为了评价加固效果,在原有主裂缝(在坡顶距离坡面1 6.0 m)靠坡顶的一侧设置