昆明某深基坑工程土体渗透破坏分析及治理

燕继宇

摘要： 昆明某深基坑工程采用土钉墙作为支护形式，在基坑开挖至粉土层时，局部坡体发生滑塌破坏。本文详细介绍了该工程的特点和支护方案，分析粉土层发生渗透破坏的原因，并提出相应的防治措施，供其它相类似工程参考。

Abstract： The soil-nailing wall was adopted as the pit-protection system of a deep foundation pit in Kunming. When pit excavation was taken in silt layer， slope collapse occurred locally. The characteristics of the project and the support scheme are introduced in detail. The reasons of seepage failure in silt layer are analyzed and related treatments are proposed to let other similar projects refer to.

关键词： 土钉墙;粉土;渗透破坏

Key words： soil-nailing wall;silt;seepage failure

中图分类号：U452.1+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）13-0093-02

0 引言

伴随日益发展的城市经济，高层及超高层建筑物的数量正在不断增加，深基坑工程变得越来越普遍。土钉墙作为一种常见的基坑支护结构，因其工艺简单、施工便捷、成本低廉等特点而广泛应用[1]。边开挖、边支护是土钉墙支护的一个显著特点，该特点对土钉施工和开挖施工提出较高的要求[2][3]。粉土层孔隙较多，透水性较强，是主要的含水层。在粉土层中开挖时，渗流导致土体渗透变形常引起边坡发生滑塌破坏。因此分析粉土层渗透破坏机制，提出相应的防治措施，对于粉土层中土钉墙支护的设计和施工具有一定的指导意义。

1 某深基坑工程土体渗透破坏

1.1 工程概况及地质条件

某工程位于云南省昆明市，主体结构包括上部3幢33F高层住宅和下部2层整体地下车库。场地原为当地村民住宅用地及耕地，施工前已进行拆除。

场地所处区域为昆明盆地中冲湖积形成的准平原地貌，地形平坦开阔。场地表层为人工填土，上部为冲洪积的粘土层，下部为冲湖积的粘性土、泥炭质粘土、粉土（砂）互层局部夹圆砾层透镜体等，土层主要物理力学参数如表1所示。基坑底主要落在③粉质粘土和③2粉土层。场地内地下水主要为潜水，地下水位平均埋深约1m，③2粉土层为主要的潜水含水层，含水量较大。（表1）

1.2 基坑围护

基坑平面形状近似成方形，长宽尺寸约为133m×123m，面积约15774m2，基坑深度为9.2m，局部挖深9.8m～13.1m。

基坑采用分级放坡+土钉墙支护，第一级放坡高度为4.5m，第二级放坡高度为4.67m，坡比为1：0.5，两级边坡之间设置2m宽平台，坡面采用喷射混凝土防护。边坡上部和下部各采用四道土钉支护，土钉成孔直径110mm，土钉长度9m，与水平面夹角15°，土钉水平间距1.4m，竖向间距1.2m，在坡面上呈梅花形布置，土钉材料采用φ22mm的HRB400钢筋制作而成。土钉面层为100mm厚C20喷射混凝土，中间铺设φ8@200×200mm钢筋网片。基坑坡顶后方采用？准850@600三轴水泥土搅拌桩做止水。

1.3 土体渗透破坏

根据现场情况，基坑东北侧在第二级边坡第三道土钉的开挖和打设过程中，多处坡面出现明显的局部滑塌，如图1和2所示。

由图1和2可知，滑塌出现于坡体浅表层，滑塌体底边界位于开挖底面，距坑顶约8m，顶边界主要位于第二级边坡第二道土钉处，距坑顶约6m，则滑塌体竖向高度约2m，向坡体内最大延伸厚度约0.5m，滑塌体形状近似呈扇形。另外从剖面上可见，第二级边坡第二道土钉上部土体为褐黄色粘土，下部土体为灰色粉土，新开挖坡面处较潮湿，有水渗出。

1.4 土体渗透破坏原因分析

根据现场情况，滑塌主要发生在③2粉土层中，其孔隙率n=0.41，土颗粒级配曲线如图3所示，查得d85=2mm，d15=0.005 mm。

国内外很多学者都提出过土体渗透破坏类型判别方法，其中毛昶熙[4]在对前苏联学者提出的判定方法进行归纳总结后，结合室内试验提出填料的最大粒径df法则：

基坑东北侧第二级边坡第二道土钉至坑底间分布③2粉土，虽然止水帷幕切断粉土层中潜水与外部的水力联系，但由于未事先在坑内进行井点降水，仅利用抽水泵对坑内渗水进行疏干，因此③2粉土中仍存在一定量的潜水。当开挖至该层土时，在水头差作用下坡内剩余潜水向坑内渗流，且坡面处渗流路径最短，渗流坡降最先达到临界值，随即发生渗透变形即流土。

开挖后土体侧向约束消失，坡体向临空面发生侧向变形，边坡表层土体内出现较多拉裂隙，促进渗流，加剧渗透变形，而渗透变形不断扩大使得土体强度不断降低，最终导致土体发生剪切破坏，引起坡體表层滑塌破坏。

1.5 治理措施

坡体发生局部滑塌后，现场应及时采取有效措施防止滑塌进一步向坡内发展而引起上部坡体大规模滑动破坏，应急措施主要为：

①及时回填，增加坡底反压;

②平台处打孔降水，疏干粉土层中剩余潜水。同时对于已发生滑塌破坏的局部坡体，应将原土钉墙支护改为钢板桩支护。

基于本工程实例，在粉土层中开挖基坑时应注意渗透变形，建议事先采取如下预防措施：

①开挖前坑外设止水帷幕，坑内做井点降水;

②当开挖至粉土层时，减小单次挖深，且离开坡面一定距离开挖，保留部分土体作为反压;

③观察坡面渗水情况，若渗水严重应静置一段时间用于排水。

2 结论

在粉土层中采用土钉墙支护进行基坑开挖时，应注意粉土层的渗透变形。特别是基坑内未采取井点降水，开挖至粉土层时，水沿坡面渗流，易引起坡面表层土体发生渗透变形，降低土体强度，土体发生剪切破坏而导致滑塌。

为避免渗透变形引起滑塌破坏，应先降水后开挖，或开挖至粉土层时，减小单次挖深，预留部分土体作为反压，观察坡面渗水情况，若渗水严重应静置一段时间用于排水。

参考文献：

[1]陈东，黄博，刘兴旺，曹国强. 土钉墙支护技术在杭州某深基坑工程中的应用[J]. 岩土工程学报，2006（S1）：1748-1751.

[2]胡琦，凌道盛，陈仁朋，陈云敏，贾官伟.粉砂地基深基坑工程土体渗透破坏机理及其影响研究[J].岩土力学，2008（11）：2967-2972.

[3]陈仁朋，陈云敏，蔡袁强. 粉砂性土体中基坑开挖工程实践[J]. 建筑结构学报，2001（04）：90-95.

[4]毛昶熙.管涌与滤层的研究：管涌部分[J].岩土力学，2005，26（2）：209-215.

[5]TERZAGHI K. Simple tests determine hydrostatic uplift [J]. Engineering News Record， 1936， 116： 872-875.