软土基坑滑坡分析及治理措施论文_黄有华

黄有华深圳市勘察研究院有限公司

摘要:滑坡是在一定的内因、外因等地质环境条件和其他因素综合作用下产生的,影响因素包括:地质条件、地形地貌、人类活动、气候及径流条件以及其他因素。本文结合工程实际,对其软土基坑滑坡分析及治理措施进行探讨。

关键词:滑坡;软土基坑;影响因素;措施

以某基坑为例,基坑开挖深度约 12m,基坑西南侧为堆土区,堆土高度约 6 m。基坑采用放坡式开挖,在无任何围护措施的情况下,基坑侧壁软土失稳形成滑坡,导致基坑南侧小区围墙倒塌,路面出现裂缝,裂缝宽度 2~5cm,小区紧邻基坑的2 幢楼房倾斜,墙面出现裂缝,住户全部迁出。

1 工程地质概况场区地貌类型属于海积平原地貌,地面标高约4.40 m。基坑开挖深度内土层主要为杂填土、淤泥质黏土、淤泥及黏土,基坑侧壁以软土为主,下伏前震旦系片麻岩(图 1)。① 层杂填土,杂色,潮湿,松散,平均厚度 2.26 m。②1 层淤泥质黏土,灰色-灰黄色,流塑,平均厚度 3.09 m。

② 层淤泥,灰色,流塑,平均厚度6.09 m。③ 层黏土,灰黄色-黄色,可塑-硬塑,平均厚度 10.34 m。④ 层残积土,棕黄色,硬塑-坚硬,平均厚度 2.42 m。⑤ 层全风化片麻岩,灰白色,坚硬,平均厚度 0.77 m。

图 1 研究区工程地质剖面图场区地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙潜水,主要赋存于上部①层杂填土中,潜水水位埋深0.89 m,标高 3.57 m。

2 滑坡产生的原因滑坡是斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移地质现象。滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致,产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间,两侧有切割面[1]。

该工程产生滑坡的条件主要分为:地质条件,内外营力(动力) 和人为作用的影响。

(1) 地质条件:基坑侧壁以软土为主,滨海地区软土由于其成因、物质成分及结构的特殊性,具有天然含水率高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高、扰动性大及流变性等特点,是滑坡形成的物质基础[6]。场区地下水位偏高,基坑开挖时正值雨季,地下水作用主要为软化土体、降低土体的强度、产生动水压力和孔隙水压力、潜蚀土体及增大土体重度等。尤其是对滑带的软化作用和降低强度的作用最为突出,在滑坡形成中起着主要作用(表 1)。

表 1 土层部分物理力学指标

(2) 内外营力(动力) 和人为作用:基坑采用放坡式开挖,形成具有一定坡度的斜坡。开挖坡脚,使坡体下部失去支撑而发生下滑。基坑西侧堆土,地面超载增大,加速了滑坡体下滑。由此可见,基坑采用放坡式开挖,侧壁土体抗剪强度低、地下水活动及坑外堆土是滑坡产生的根本原因。

3 滑动带位置及滑坡体形态的确定3.1 滑动带位置的确定滑动带为滑坡体与滑床之间具有一定厚度的剪切带。软土边坡在失稳破坏前,一般都存在较大的塑形变形,往往形成塑形的局部滑动带。通过深层水平位移监测(测斜)、钻探取芯观测及室内土工试验等多种手段,综合确定滑动带位置[8]。

(1) 深层水平位移监测法(测斜法):垂直基坑方向预埋 5 根测斜管,测斜管安装在穿过不稳定土层至下部稳定地层的垂直钻孔内。通过便携式数字测斜仪监测滑坡区的侧向位移。第一次观测可以建立起测斜管位移的初始断面,其后的观测会显示当地面发生运动时断面位移的变化。探头从测斜管底部向顶部移动,测量间距为 0.50 m。对比当前与初始的观测数据,可以确定侧向偏移的变化量,显示出地层所发生的运动位移。绘制偏移的变化量可以得到 1 幅高分辨率的位移断面图[2]。此断面图有助于确定地面运动位移的大小,深度,方向和速率。通过曲线上位移变化量及速率最大点确定所对应的滑动面深度(图 2)。

图 2 测斜管深度-位移曲线图(2) 钻探取芯观测法:钻探采取全断面取芯,在预估的滑动带以上 5m 或发现滑动带迹象时,进行干钻,回次进尺不大于 0.30 m,并及时检查岩芯,确定滑动面位置。通过观测,滑动带土体明显扰动,含水量偏高,强度降低,具有滑动形成的揉皱及擦痕。将岩芯晾干,用锤轻敲或用刀沿滑面剖开,测出滑面倾角和沿擦痕方向的视倾角,用以确定滑动面。

(3) 室内试验法:钻探过程中自上而下采用薄壁取土器连续取样,通过室内试验,取得物理力学指标。将物理力学指标进行横向及纵向对比,横向为滑动前后指标对比,纵向为单层自上而下指标对比。发现滑动带处土样含水量明显偏高,抗剪强度降低,灵敏度降低。

3.2 滑坡体形态的确定通过滑坡体的形态,可以确定滑坡体厚度,进行滑坡推力计算,为滑坡整治提供依据。根据测斜成果、取芯观测及室内试验法综合确定各测斜孔滑动带的位置。并根据滑坡前缘剪出口的位置及滑坡后缘裂缝位置及产状[1],综合推断出滑坡体的基本形态(图 3)。

4 滑坡整治措施及效果对于滑坡的整治,应针对引起滑坡的主导因素进行,原则上一次根治,不留后患。在保证工程安全的前提下,采取经济合理的工程措施。根据本工程滑坡产生的原因,滑坡的整治措施主要为排水、支挡、卸载及反压[1]。

(1)排水:场区位于滨海地区,地下水位较高,采取堵截和分级排水相结合的施工方案,在滑坡体外设置截水盲沟和泄水隧洞,在滑坡体后缘稳定的地层上设置排水沟。对已经产生的地表裂缝用水泥浆进行封堵,防止地表水侵入滑坡地段,必要时采取防渗措施。

(2)支挡:常用的抗滑工程主要分为抗滑挡土墙和抗滑桩。基坑滑坡体以软土为主,呈流塑状,不宜采用抗滑桩。故本次支挡工程采用钢管压力注浆型抗滑挡墙[7]。将水泥浆注入钢管及钢管间土体,对桩间土体进行胶结加固,形成抗滑挡墙,提高挡墙的抗弯刚度,同时起到止水帷幕的作用[4]。压力注浆同时,水泥浆对滑动带也起到胶结加固作用,提高土体的抗剪强度。

(3)卸载与反压相结合:将场区西南侧原有堆土清除,避免事故进一步扩大。并在滑体阻滑区段堆土反压,提高抗滑体的强度及稳定性。

为确保施工安全,施工期间及施工结束后,对基坑及周边建筑物、路面、管线等进行了沉降及测斜等跟踪监测[2]。测斜管水平位移速率不超过 2mm/d,位移总量小于 10 mm,最大位移量出现在地表下2~3 m 深度处;建筑物及路面沉降速率小于 2 mm/d,总沉降量小于 20 mm,房屋差异沉降不超过2/1 000。监测结果显示,滑坡得到了有效遏制,保证了基坑后续施工的继续进行及周边建筑物的安全。基坑监测结果是验证设计合理性及施工可靠性的重要依据。

5 结 论(1)滨海地区软土厚度大、强度低,自稳能力差,是滑坡形成的物质基础。地下水对滑动带的软化作用和降低强度的作用,是产生滑坡的重要条件。基坑开挖较深,且采用放坡式开挖,坑外堆土,增加地面超载,使坡体下部失去支撑而发生下滑,是滑坡产生的根本原因。

(2)通过深层水平位移监测(测斜)、钻探取芯观测及室内土工试验等多种手段,查明了滑动带位置,推断出滑坡体形态,进行了滑坡推力计算,为滑坡整治提供了重要依据。

(3)采用钢管压力注浆型抗滑挡墙对滑坡体进行支挡,同时采取了排水、防渗、卸载、反压等措施,有效地阻止了滑坡的进一步发展,保证了基坑后续施工继续进行及周边建筑物的安全,并为类似工程事故治理提供了参考和借鉴。

参考文献:[1]工程地质手册编委会.2007.工程地质手册[M].4 版.北京:中国建筑工业出版社.[2]GB 50497—2009,建筑基坑工程监测技术规范[S].[3]GB 50007—2011,建筑地基基础设计规范[S].[4]JGJ 120—2012,建筑基坑支护技术规程[S].[5]刘国彬,王卫东.2009.基坑工程手册[M].2 版.北京:中国建筑工业出版社.[6]沈珠江.1998.软土工程特性和软土地基设计[J].岩土工程学报,20(1):100-111.[7]朱宝龙.2005.类软土滑坡工程特性及钢管压力注浆型抗滑挡墙的理论研究[D].成都:西南交通大学.[8]朱宝龙,胡厚田,张玉芳,等.2006.类软土滑波滑动带的确定[J].工程地质学报,14(1):28 -34.

论文作者:黄有华

论文发表刊物:《基层建设》2015年2期供稿

论文发表时间:2015/9/8

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