龔國祥

(中鐵四院集團(tuán)房地產(chǎn)開發(fā)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(shí)防護(hù)方案選擇

龔國祥

(中鐵四院集團(tuán)房地產(chǎn)開發(fā)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(shí)例對深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)方案的選擇問題進(jìn)行詳細(xì)論述，闡明了土力學(xué)邊坡穩(wěn)定理論不太適合作為深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，并提出了“扶一扶”這一有待研究的深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)理念。

關(guān)鍵詞深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)

深基坑邊坡防護(hù)問題是工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的問題，作為臨時(shí)工程，從節(jié)省投資的角度考慮，原則上深基坑邊坡能不防護(hù)的(必須確保無安全隱患)一般不作防護(hù)，但對施工安全有影響或有安全隱患的邊坡必須進(jìn)行防護(hù)。深基坑邊坡防護(hù)方式多種多樣，通常按土力學(xué)邊坡穩(wěn)定理論[1-5]設(shè)計(jì)的邊坡防護(hù)方案(如擋土墻、鋼板樁等)一般都能達(dá)到安全穩(wěn)定的目的。但是，對于深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)來說，這種防護(hù)方案很不經(jīng)濟(jì)。

1深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)方案的確定

對于深基坑邊坡，如果用土力學(xué)邊坡穩(wěn)定理論[1-5]對其進(jìn)行邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)，就等同于抬著或背著一個(gè)只要“扶一扶”就能行走的病人去醫(yī)院，這是極大的浪費(fèi)。為了節(jié)省這種不必要的投資，深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)設(shè)計(jì)必須拋開土力學(xué)邊坡穩(wěn)定理論[1-5]，尋找新的途徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，但目前還沒有這種“扶一扶”理論來指導(dǎo)我們進(jìn)行深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)設(shè)計(jì)。要選擇既經(jīng)濟(jì)又安全穩(wěn)定的深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)方案，只能根據(jù)深基坑邊坡土體性質(zhì)及周圍環(huán)境情況憑經(jīng)驗(yàn)來選擇。下面舉一深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)的工程實(shí)例，希望通過這個(gè)工程實(shí)例能對其它類似工程深基坑邊坡臨時(shí)防護(hù)方案的選擇有所幫助。

中鐵四院株洲荷塘星城房地產(chǎn)工程處于株洲市荷塘區(qū)，地表為雜填土和粉質(zhì)黏土，下臥泥質(zhì)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(wěn)定的泥質(zhì)砂巖(如圖1邊坡a)，但長期暴露于空中易風(fēng)化成土狀；②邊坡坡體雖為泥質(zhì)砂巖，但巖體有裂縫，隨時(shí)存在成塊垮落的危險(xiǎn)(如圖1邊坡b)；③邊坡坡體為雜填土或較松散的粉質(zhì)黏土(如附圖2邊坡c)。對于上述三類邊坡，按土力學(xué)理論進(jìn)行擋土墻(砌片石擋土墻)設(shè)計(jì)如下。

擋土墻主動(dòng)土壓力按下式計(jì)算[5](如圖3、圖4)

(1)

擋土墻各計(jì)算參數(shù)及Ea計(jì)算結(jié)果見表1。

表1　擋土墻計(jì)算參數(shù)及Ea計(jì)算結(jié)果

(1)抗滑移穩(wěn)定計(jì)算

計(jì)算公式[5]

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

根據(jù)計(jì)算公式(2)～(4)推導(dǎo)出滿足抗滑移穩(wěn)定條件的每米擋土墻自重公式

(7)

根據(jù)計(jì)算公式(5)～(7)及表1中參數(shù)計(jì)算Eat、Ean及G等值，并根據(jù)圖1中擋土墻(片石擋土墻自重取22 kN/m3)幾何尺寸關(guān)系，推導(dǎo)出擋土墻底面寬度b，其計(jì)算結(jié)果見表2。

(2)抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算

計(jì)算公式[5]

(8)

(9)

(10)

式中xf=b，Zf=0.5+h/3，x0根據(jù)擋土墻截面幾何尺寸求得。根據(jù)計(jì)算公式(8)～(10)抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表2。

表2　擋土墻抗滑移及抗傾覆計(jì)算計(jì)算結(jié)果

泥質(zhì)砂巖在未風(fēng)化前強(qiáng)度很高，但在受高頻震動(dòng)(如壓路機(jī)、基巖破除機(jī)械的震動(dòng)等)的情況下易成塊脫落，且較長時(shí)間受雨水沖刷時(shí)，泥質(zhì)砂巖表層可風(fēng)化成土狀。對于上述第1類較穩(wěn)定的泥質(zhì)砂巖邊坡坡體(圖1中邊坡a)，只要避免出現(xiàn)高頻震動(dòng)源，在地下室施工期內(nèi)(直至基坑土方回填到位)完全能保證邊坡穩(wěn)定，決定不作防護(hù)處理；當(dāng)然，如在雨季施工，應(yīng)適時(shí)觀察一下坡表巖土是否有風(fēng)化成土狀的現(xiàn)象，若有此現(xiàn)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(zhì)砂巖邊坡坡體(圖1中邊坡b)，此巖面處于似倒非倒的狀態(tài)，只要有一點(diǎn)外力的作用(如雨水沖刷)就會(huì)垮塌，要保證其穩(wěn)定，必須“扶一扶”，根據(jù)“扶一扶”的原則，在處理這類邊坡時(shí)，沒有大動(dòng)干戈地采用土力學(xué)邊坡穩(wěn)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(zhì)粘土邊坡坡體(圖2中邊坡c)，該土體土質(zhì)松軟，在雨水的沖刷下很容易垮塌，在處理這類邊坡時(shí)，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(zhì)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(dāng)采取了砌筑50 cm厚磚擋墻并在間隔3 m左右加設(shè)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(xué)穩(wěn)定理論設(shè)計(jì)的擋土墻邊坡臨時(shí)防護(hù)方案與按“扶一扶”原則處理的邊坡臨時(shí)防護(hù)方案主要圬工數(shù)量比較見表3。

表3　邊坡臨時(shí)防護(hù)主要圬工數(shù)量比較　m3/m

注:括符內(nèi)數(shù)量為泥質(zhì)砂巖風(fēng)化成土狀時(shí)數(shù)量。

從表3可以看出，采用“扶一扶”的邊坡臨時(shí)防護(hù)方案可大大節(jié)省工程投資。

圖3　擋土墻抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算示意(單位：m)

圖4　擋土墻抗傾覆驗(yàn)算示意(單位：m)

2結(jié)束語

作為永久工程的高邊坡或深坑邊坡，其防護(hù)設(shè)計(jì)需考慮在長期使用過程中可能出現(xiàn)的各種外加荷載[6](堆土、下雪等產(chǎn)生的荷載)對其產(chǎn)生的不利影響，用土力學(xué)邊坡穩(wěn)定理論[1-5]作為其穩(wěn)定設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，這是無可質(zhì)疑的，但作為臨時(shí)工程的深基坑邊坡防護(hù)，基坑內(nèi)建筑物施工結(jié)束，其防護(hù)使命也隨之結(jié)束，故其防護(hù)設(shè)計(jì)只需考慮在基坑內(nèi)建筑物施工期內(nèi)必然出現(xiàn)的外加荷載[6]對其產(chǎn)生的不利影響，有些可能出現(xiàn)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(shí)工程，鑒于目前還沒有相應(yīng)的“扶一扶”理論來指導(dǎo)設(shè)計(jì)，只能根據(jù)現(xiàn)場具體情況憑經(jīng)驗(yàn)來確定“扶一扶”的防護(hù)方案，以達(dá)到節(jié)省工程投資的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]高大釗.土力學(xué)與基礎(chǔ)工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998

[2]傅裕壽.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009

[3]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ120—99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009

[4]重慶市建設(shè)委員會(huì).GB50330—2002建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009

[5]中華人民共和國住宅和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

[6]中華人民共和國住宅和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012

中圖分類號：TU473.2； TU476+.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yè)于華中科技大學(xué)(原華中工學(xué)院)工民建專業(yè)，工程師。

收稿日期：2015-03-16