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影响基坑边坡的稳定的几个因素

629 2021-11-30 11:04:27

开挖基坑时,如果周围环境条件许可,放坡开挖往往要比用支护结构支挡后的垂直开挖经济。有些深基坑的开挖还可以采取放坡开挖与局部超深基坑围护开挖的复合施工方案,以求得既安全又经济的效果,例如上海东方明珠电视塔基础埋深12.5m(自然地面以下),基底面积 2700m²,电梯井部位深达 20m左右,基坑开挖即采用了放坡开挖与钢板桩围护复合施工方案。

放坡开控要正确确定土方边坡,对深度 5m 以内的基坑,土方边坡的数值可从有关规范和文献中查出,对深基坑的土方边坡,有时则需通过边坡稳定验算来确定,否则处理不当就会出现事故。

基坑边坡的稳定,主要是由土体的抗滑能力来保持。当土体下滑力超过抗滑力,土坡就会失去稳定而发生滑动。边坡的滑动是沿着一个面发展的,这个面叫滑动面。滑动面的位置与形状决定于土质和土层结构。若边坡为均质的粘性土,滑动面近似于圆柱形,并通常在坡顶有张力裂缝<如图30)。

如含有粘土夹层的土体因浸水而下滑时,滑动面往往沿夹层

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发展。可见土体的破坏是由于剪切而破坏的,土体的抗滑能力实质上就是土的抗剪能力,而土体的下滑力在土体中即产生剪应力,所以,凡是影响到土体抗剪强度的降低和土体剪应力增大的因素,都是造成边坡失稳的因素。

土体的抗剪强度为;

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从库伦公式可知,土体抗剪强度的大小主要取决于土的内摩擦角与粘聚力的大小。土的内摩擦角与土颗粒的大小、形状、粗糙程度、土的密实程度和饱和度等物理指标有关,一般来说,砂类土的抗剪强度主要来源于内摩擦力,内摩擦角是其重要的抗剪强度指标。土的粘聚力分为原始粘聚力和固化粘聚力。原始粘聚力是由土颗粒之间的分子引力形成,它随土的压密而增大。固化粘聚力是由土中化合物的胶结作用形成,随胶结物的结晶和硬化而增强,如果土的结构破坏,这部分粘聚力即丧失,而且不能恢复。粘聚力也是土的一项重要抗剪强度指标。

下列因素常使土体抗剪强度降低∶

(1)施工期间边坡土体受到受地表水<如雨水、工地用水)的影响,土体含水量增加,胶结物溶解,粘聚力变小。

<2)基坑开挖深度范围内有地下水时,未采取有效的降、排水措施,土体受地下水的影响而湿化,粘聚力降低。

(3)粘性土的夹层因浸水而产生润滑。

(4)受风化等气候影响,土质变的松软,粘聚力和内摩擦角降低。

(5)饱和的细砂和粉砂因受外力振动,发生"液化",粘聚力降低。

因此,为了减少这些不利因素对边坡土体抗剪强度的影响,保证基坑边坡的稳定。深基础施工期间,要认真做好地面排水,避免在影响边坡稳定的范围内积水;当开挖范围内有地下水时,要采取有效的降、排水措施,将水位降至基坑底面以下0.5~1.0m方可开挖;要尽量缩短深基础施工工期,基坑暴露时间过长时,可对边坡进行护面,基础施工完毕,及时组织回填土,减少风化、雨水等气候的影响;对于粉、细砂土,坡顶一定范围内禁止设置振动大的施工机械,严格控制过往车辆次数。

土体的下滑力在土体中产生剪应力,下列影响因素可使土体剪应力增大;

(1)土体剪应力与基坑深度和边坡大小有关,边坡越陡、基坑越深,土体自重也越大,剪应力也越大;

(2)基坑上边缘堆土和停放机械,增加了土体下滑力而使剪应力增大;

(3)因下雨使土的含水量增加而使土体的自重增加;4)水(地下水、雨水等)在土中渗流,对土体产生动水压力,增加了土体下滑力。

从基坑边坡的稳定性考虑,应当减小土的剪应力。为此,应当根据土的种类、物理力学性质确定适当的边坡坡度,深基坑的土方边坡要经过边坡稳定验算来确定∶对于土层性质变化较大的边坡,应根据不同土层,采用不同的边坡坡度;坡顶或坑边不宜堆土或堆载,遇有不可避免的附加荷载时,边坡稳定性验算应计入附加荷载的影响;应采取有效措施降低坑内水位和排除地表水,严禁地表水或基坑排水倒流、回渗流入基坑;深基坑放坡开挖时,软土地基宜设置多级平台分层开挖,上海地区规定,每级平台的宽度不宜小于1.5m,分层厚度不宜超过 2.5m。