深基坑边坡临时防护方案选择

龚国祥

(中铁四院集团房地产开发有限公司，湖北武汉　430063)

Temporary Protection Scheme Selection of the Deep Foundation Pit Slope

GONG Guoxiang

深基坑边坡临时防护方案选择

龚国祥

(中铁四院集团房地产开发有限公司，湖北武汉430063)

Temporary Protection Scheme Selection of the Deep Foundation Pit Slope

GONG Guoxiang

摘要通过工程实例对深基坑边坡临时防护方案的选择问题进行详细论述，阐明了土力学边坡稳定理论不太适合作为深基坑边坡临时防护设计的观点，并提出了“扶一扶”这一有待研究的深基坑边坡临时防护理念。

关键词深基坑边坡临时防护

深基坑边坡防护问题是工程建设中经常遇到的问题，作为临时工程，从节省投资的角度考虑，原则上深基坑边坡能不防护的(必须确保无安全隐患)一般不作防护，但对施工安全有影响或有安全隐患的边坡必须进行防护。深基坑边坡防护方式多种多样，通常按土力学边坡稳定理论[1-5]设计的边坡防护方案(如挡土墙、钢板桩等)一般都能达到安全稳定的目的。但是，对于深基坑边坡临时防护来说，这种防护方案很不经济。

1深基坑边坡临时防护方案的确定

对于深基坑边坡，如果用土力学边坡稳定理论[1-5]对其进行边坡防护设计，就等同于抬着或背着一个只要“扶一扶”就能行走的病人去医院，这是极大的浪费。为了节省这种不必要的投资，深基坑边坡临时防护设计必须抛开土力学边坡稳定理论[1-5]，寻找新的途径进行设计，但目前还没有这种“扶一扶”理论来指导我们进行深基坑边坡临时防护设计。要选择既经济又安全稳定的深基坑边坡临时防护方案，只能根据深基坑边坡土体性质及周围环境情况凭经验来选择。下面举一深基坑边坡临时防护的工程实例，希望通过这个工程实例能对其它类似工程深基坑边坡临时防护方案的选择有所帮助。

中铁四院株洲荷塘星城房地产工程处于株洲市荷塘区，地表为杂填土和粉质黏土，下卧泥质砂岩，房屋地下室基坑边坡高度大部分超过5 m，基坑边坡坡度接近垂直。该基坑边坡土体特征基本可分为三类：①边坡坡体为较稳定的泥质砂岩(如图1边坡a)，但长期暴露于空中易风化成土状；②边坡坡体虽为泥质砂岩，但岩体有裂缝，随时存在成块垮落的危险(如图1边坡b)；③边坡坡体为杂填土或较松散的粉质黏土(如附图2边坡c)。对于上述三类边坡，按土力学理论进行挡土墙(砌片石挡土墙)设计如下。

挡土墙主动土压力按下式计算[5](如图3、图4)

(1)

挡土墙各计算参数及Ea计算结果见表1。

表1　挡土墙计算参数及Ea计算结果

(1)抗滑移稳定计算

计算公式[5]

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

根据计算公式(2)～(4)推导出满足抗滑移稳定条件的每米挡土墙自重公式

(7)

根据计算公式(5)～(7)及表1中参数计算Eat、Ean及G等值，并根据图1中挡土墙(片石挡土墙自重取22 kN/m3)几何尺寸关系，推导出挡土墙底面宽度b，其计算结果见表2。

(2)抗倾覆稳定计算

计算公式[5]

(8)

(9)

(10)

式中xf=b，Zf=0.5+h/3，x0根据挡土墙截面几何尺寸求得。根据计算公式(8)～(10)抗倾覆稳定计算结果见表2。

表2　挡土墙抗滑移及抗倾覆计算计算结果

泥质砂岩在未风化前强度很高，但在受高频震动(如压路机、基岩破除机械的震动等)的情况下易成块脱落，且较长时间受雨水冲刷时，泥质砂岩表层可风化成土状。对于上述第1类较稳定的泥质砂岩边坡坡体(图1中边坡a)，只要避免出现高频震动源，在地下室施工期内(直至基坑土方回填到位)完全能保证边坡稳定，决定不作防护处理；当然，如在雨季施工，应适时观察一下坡表岩土是否有风化成土状的现象，若有此现象，在其表面洒一层水泥浆将其硬化即可。对于上述第2类已有裂缝的泥质砂岩边坡坡体(图1中边坡b)，此岩面处于似倒非倒的状态，只要有一点外力的作用(如雨水冲刷)就会垮塌，要保证其稳定，必须“扶一扶”，根据“扶一扶”的原则，在处理这类边坡时，没有大动干戈地采用土力学边坡稳定理论[1-5]，而只是砌筑了50 cm厚的砖挡墙；对于上述第3类杂填土或较松散粉质粘土边坡坡体(图2中边坡c)，该土体土质松软，在雨水的冲刷下很容易垮塌，在处理这类边坡时，同样采取“扶一扶”的原则，在边坡表面洒一层水泥浆将其硬化。另外，在第3类杂填土局部土质太差且边坡上方有施工车辆通过的地方(图2中边坡d)，适当采取了砌筑50 cm厚砖挡墙并在间隔3 m左右加设墙垛的加固措施。

图1　1号基坑平面示意

图2　3号基坑局部平面示意

按土力学稳定理论设计的挡土墙边坡临时防护方案与按“扶一扶”原则处理的边坡临时防护方案主要圬工数量比较见表3。

表3　边坡临时防护主要圬工数量比较　m3/m

注:括符内数量为泥质砂岩风化成土状时数量。

从表3可以看出，采用“扶一扶”的边坡临时防护方案可大大节省工程投资。

图3　挡土墙抗滑稳定验算示意(单位：m)

图4　挡土墙抗倾覆验算示意(单位：m)

2结束语

作为永久工程的高边坡或深坑边坡，其防护设计需考虑在长期使用过程中可能出现的各种外加荷载[6](堆土、下雪等产生的荷载)对其产生的不利影响，用土力学边坡稳定理论[1-5]作为其稳定设计的理论依据，这是无可质疑的，但作为临时工程的深基坑边坡防护，基坑内建筑物施工结束，其防护使命也随之结束，故其防护设计只需考虑在基坑内建筑物施工期内必然出现的外加荷载[6]对其产生的不利影响，有些可能出现的外加荷载[6]可通过限制的方式加以避免(如施工期间不允许车行等)，对于这类临时工程，鉴于目前还没有相应的“扶一扶”理论来指导设计，只能根据现场具体情况凭经验来确定“扶一扶”的防护方案，以达到节省工程投资的目的。

参考文献

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[2]傅裕寿.土力学与地基基础[M].北京：清华大学出版社，2009

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[5]中华人民共和国住宅和城乡建设部.GB50007—2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011

[6]中华人民共和国住宅和城乡建设部.GB50009—2012建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012

中图分类号：TU473.2； TU476+.4

文献标识码：B

文章编号：1672-7479(2015)03-0015-03

作者简介：龚国祥(1964—)，男，1986年毕业于华中科技大学(原华中工学院)工民建专业，工程师。

收稿日期：2015-03-16