基坑边坡滑坡的应急处理及加固方案研究

基坑边坡滑坡的应急处理及加固方案研究魏建光江西建工第二建筑有限责任公司江西南昌330001摘要：工程进行基础施工时基坑滑坡的事故时有发生,造成了经济损失及人员伤亡。本文以某工程基坑施工过程中出现的边坡滑坡事件为例，分析了事故原因,描述了其应急处理措施，并对后续施工过程中采用的加固方案从流程到施工工艺进行了整体的综合介绍。关键词：边坡滑坡;加固处理;灌浆工程;旋喷搅拌加劲桩Abstract:slideduringfoundationconstructionoffoundationpitengineeringaccidentshaveoccurred,causingeconomiclossesandcasualties.Appearinginafoundationpitengineeringconstructionprocessofthelandslideeventasanexample,analyzedthecauseoftheaccident,describesitsemergencytreatmentmeasures,andstrengtheningschemeandthesubsequentconstructionprocessadoptedfortheoverallintegratedfromtheprocesstotheconstructiontechnologyisintroduced.Keywords:landslide;Reinforcement;Groutingengineering;Rotaryjetmixingstiffeningpile中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)一、基坑工程概况1、本工程为地下1层，基坑开挖深度为5.25m～7.45m，基坑挖开挖面积为59015㎡，基坑周长为1130m；基坑安全为等级三级，环境保护等级为三级；（其中东侧安全等级为二级，环境保护等级为二级）。图1：基坑总平面图2、基坑围护及降水设计概况本工程基坑围护设计采用放坡、重力坝、钻孔灌注桩围护多种形式，局部设一道支撑体系，根据不同的位置采用不同的设计方案：2.1、止水、降水体系：（1）重力坝区域采用搅拌桩作为挡土兼止水体系；其余区域采用双排双轴水泥土搅拌桩止水。（2）降水：本工程基坑降水采用轻型井点降水，局部采用深井降水。2.2、支护体系：（1）东侧（4-4剖面）：2.2米宽水泥土搅拌桩重力坝结合放坡开挖，详见图2所示：（2）南侧：水泥土搅拌桩重力坝，宽度4.7m，后排桩内插9m［16b@1000槽钢，前排桩套打Φ600@3000灌注桩。（3）东南侧：水泥土搅拌桩重力坝，宽度5.7m，后排桩内插9m［16b@1000槽钢，前排桩套打Φ600@3000灌注桩；东南侧靠近变电房区域采用Φ750@900钻孔灌注桩结合钢管撑。（4）北侧及西侧：两级放坡，坡比均为1:1.5，中间设平台；60厚C20细石混凝土护坡；靠近坡顶设置2排水泥土搅拌桩2Φ700@1000。（5）东北角：采用Φ750@900钻孔灌注桩结合混凝土支撑。3、地质情况4、周边环境5、周边管线本工程基坑东侧、南侧围墙外分布有污水管、电线杆、电缆、上水管、信息及局部煤气管线。二、基坑施工中出现边坡滑坡的位置及过程1、边坡滑坡、基坑险情出现的部位该基坑施工过程中，高边坡区域（4-4剖面）2B段土方开挖后出现了边坡滑坡、重力坝及压顶变形过大，导致坡顶人行道及绿化带开裂、下陷，人行道开裂宽度约3~5cm，下陷高度约5~30cm，发生险情的区域沿土方开挖边线分布，长度略长于开挖区域，详见下图3所示：2、基坑险情发生的过程按照总体施工部署及基坑施工方案进行土方开挖和基坑施工，根据围护设计要求，该基坑高边坡区域（4-4剖面）从南至北共划分为8个施工段进行跳仓开挖。最先进行2B段的土方开挖，分层开挖并及时进行护坡及重力坝压顶的施工，土方开挖从上至下共分为两个阶段，如图4所示。土方开挖第①阶段：分层开挖并进行边坡护坡及重力坝压顶施工。土方开挖第②阶段：开挖重力坝支护高度范围土方并及时完成基础垫层砼浇筑。土方开挖完成24小时后，坡顶基坑监测数据开始报警，基坑顶人行道开始出现开裂和下沉，混凝土边坡开始出现外拱并有局部脱层，随后重力坝出现明显变形且压顶中部位置出现开裂。整个基坑滑坡如图5所示：3、原因分析（1）岩土体性质及结构是边坡稳定性判断分析的地质基础，是产生滑坡等地质灾害的内因。对于风化破碎岩石边坡，其稳定性主要受坡高及软弱结构面的控制。勘察钻孔资料、边坡开挖断面及塌方坡面均揭示:边坡以砂土状及碎块状强风化岩为主，局部为弱风化岩及土状全风化，差异风化造成软硬互层，并夹厚约1一3cm的风化高岭土软弱夹层，且产状倾向路中，对边坡稳定极为不利。综合其坡形、地层，滑坡失稳前为具软弱夹层的风化破碎岩石边坡。（2）研究区坡体风化岩石微裂隙较为发育，岩石破碎，差异风化严重，未见明显断层。土方开挖后，连续出现强降雨天气，对基坑稳定造成很大的影响。在暴雨作用下，水体人渗，潜滑体促滑力增大，软弱夹层强度迅速降低，且水体兼有润滑作用，潜滑体发生变形，最终造成了滑坡的发生，并牵引相邻坡体的变形位移。滑坡失稳后笔者通过空间投影分析、稳定安全系数法等进行反分析，亦证明了此状况下滑坡发生的必然性。本次滑坡大致沿高岭土软弱面滑动。根据现场勘查，坡顶上部滑床仍产出高岭土软弱结构面(节理)，而钻孔揭示其下及深部坡体均未发现类似软弱夹层。因此，如不及时进行防护加固，在一定条件下坡体极易发生顺该软弱面的二次滑坡。（3）该工程总体工期较紧，在围护方案设计选择上，重点考虑了围护施工、养护时间的长短及地下室施工的便利性，采用放坡+小重力坝的形式，相对灌注桩+斜抛撑、卸土+大重力坝等方案，冒险性大，是导致基坑险情出现的主要原因。三、滑坡后采取的应急措施基坑险情出现后，参建各方立即协商应急措施，采取的主要措施如下：1、支挡和灌浆工程（1）对滑坡段既有砖砌围墙进行拆除，在外围搭设临时轻质围墙，避免围墙倒塌造成人员伤害。对于滑坡规模较小，有滑坡征兆的地段，在下部修筑刚性抗滑挡墙，对滑体进行支挡加固。对于规模较大的滑坡和变形体，在滑移段实施钢轨抗滑桩或工字钢混凝土抗滑桩，增加滑移段的抗滑移变形能力。（2）及时对边坡及坡顶混凝土护坡损坏的部位进行修复或覆盖，避免雨水通过缝隙进入边坡土体。(3)锚杆加固工程。对岩性软硬相间、岩层陡倾倒转而产生倾倒滑移的区段，采用锚杆加固，增加岩层迭层总厚度，从而达到增加复合抗弯刚度能力，减少倾倒滑移变形。(4)双液灌浆工程。利用气压、液压或电化学原理，把某些(例如：水玻璃、氯化镁、水)能起化学反应而固化的浆液，注入到滑移变形的岩体的裂缝和孔隙中，来增加岩体的力学强度，从而提高岩体的抗滑移变形能力。(5)上部减重工程。通过在上部减重，改变滑体外形，减少下滑力，使滑体重心向下部转移，来改善边坡稳定状况。2、反压土回填（1）反压土回填是处理基坑问题最有效的措施，但回填对工程正常施工影响较大，在什么情况下回填、回填多少量却很难界定，应根据不同的施工情况（监测数据的变化、围护的类型、周边环境敏感性等）采取措施。（2）本工程采取反压土回填共进行了2次：第1次回填至压顶标高并沿坡底插入9米长拉森钢板桩；根据监测数据的变化进行了第2次土方回填，回至离地面3米标高处。监测数据（监测点WL31）变化及回填过程如图6所示：3、加强边坡降水与排水路基范围内的排水系统通过截水沟、平台水沟、边坡的排水，以及纵向边沟和路拱横坡收集路基范围内的雨水，再通过边沟或涵洞把水尽快引出路基以外，使路基范围内的土体保持相对的干燥状态。修筑地面沿帮固定水沟，尽最大可能将地面水在顶部实施拦截。截水沟根据地质地形条件的不同分区设立，有条件的尽可能将水排到边坡之外，不具备外排条件的放入边坡浅部的排水系统，做到浅水浅排。在不同地段，不同水平修筑水沟、蓄水消能池、捣泵站等，使水流有序，排放合理，消除和减少其对边坡的不良影响。地面截水沟是防止地面水对边坡造成破坏的最重要屏障。4、其余坡面防护工程其余坡面视坡率及地质条件分别采用变截面护面墙、孔窗式护面墙、拱型骨架植草、三维网植草等措施进行防护。5、人行道及绿化带裂缝及沉陷的处理（1）对出现沉陷的人行道部位采用临时围挡封闭，避免对行人造成伤害。（2）对沉陷部位的人行道及时进行修复，将缝隙采用黄砂灌实，再将面层恢复。（3）对绿化带土体滑移产生的缝隙用粘土填实，再进行覆盖。四、对滑坡位置施工采取的加固方案1、根据对基坑的持续监测，在消除基坑风险的同时还要考虑后续施工如何安全进行，本着从安全、经济、对进度影响小的原则制定了如下加固方案：（1）在反压土第1次回填后，沿2B段坡脚插入9米长拉森钢板桩，但事实情况证实钢板桩整体刚度不够，不足以抵抗边坡的继续变形。图7：拉森钢板桩现场施工照片（2）钢板桩加固完成后，对2B段反压土方进行了局部开挖，挖至坑底后，监测数据表明基坑及周边环境变形呈不稳定状况，经商议决定果断进行了反压土的二次回填，并重新制定加固方案，由于原水泥土搅拌桩重力坝已全部施工完成，加固方案应考虑保持原有基本围护形式不变，重点加强对边坡的稳定性加固，根据该工程的地质情况以及整个工况情况，选择了旋喷搅拌加劲桩进行边坡加固，并根据开挖段（2B段）及未开挖段进行针对性的处理，如图8-9所示：旋喷搅拌加劲桩加固技术参数详见表3。2、加固方案的实施2.1、综合加固总体施工流程第n（1、2、3）层土方开挖→第i（1、2、3、4）排加劲桩施工及养护、护坡（压顶）施工→第i（1、2、3、4）排加劲桩施加预应力→按施工段跳仓开挖最后一层土方2.2、旋喷搅拌加劲桩施工工艺流程施工准备→开挖作业面→定位放线→加劲桩二喷二搅施工→插钢绞线及锚盘→锚杆(索)地梁工程2.3、主要施工工艺及要点旋喷搅拌加劲桩就是在土层中利用旋喷搅拌法形成变径水泥桩体，并加入钢绞线制成加劲桩，对基坑起到支护的效果。对于淤泥质土质，且地下水位较高的基坑的加固效果强于一般的锚杆。旋喷搅拌加劲桩加固与支护有如下特点：（1）施工水泥土加劲桩，其施工工艺采用一次性成桩的方法，即：钻进、搅拌、插筋一次完成；（2）旋喷搅拌加劲桩施工作业所需空间不大，适用于各种地形和场地；（3）由旋喷搅拌加劲桩代替内支撑，可降低围护结构造价30%左右，使基坑内空旷，改善施工作业条件，缩短工期30%左右；（4）加劲桩内插钢绞线，应进入旋喷桩底，待旋喷桩养护7天后施加张拉力锁定；（5）通过施加预拉力，有效控制支护结构的侧向位移；（6）施工形成的扩大径桩头能有效增大抗拔力。2.3.1、施工准备（1）机械设备准备表4：机械设备配备表（2）后台建立、材料进场根据现场情况，在合适位置建立加劲桩施工后台，主要包括注浆设备、水泥罐、钢绞线及钢锚盘加工场地等。2.3.2、土方拉槽开挖（1）每排旋喷搅拌加劲桩施工前，应沿基坑边坡加固方向分层开挖土方，土方开挖宽度应满足旋喷搅拌加劲桩机施工要求，一般应大于6米，每次开挖面标高应低于待施工加劲桩标高0.3~0.5米，作业面应平整满足机械施工及行走的要求。（2）每层土方开挖时应沿坡脚挖好排水沟，以避免因泥浆随意排放影响施工。2.3.3、旋喷搅拌加劲桩定位当土方开挖沟槽后，应测量标高，并在围护桩上拉线做记号。钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于3度，高差不超过5cm。2.3.4、加劲桩成孔、搅拌、注浆旋喷搅拌加劲桩采用专用钻机成孔，采用一次性成桩的方法，即钻进、提升后完成成孔，钻进与提升工序连续进行，过程中均同时进行搅拌和注浆，钻进及提升的速度以及注浆压力满足设计要求，加劲桩桩径以及扩大头的形成主要由注浆压力控制。2.3.5、锚杆(索)地梁工程边坡的主体加固工程为预应力锚杆(索)框架。锚杆(索)地梁为竖直顺坡方向的一根钢筋硷竖梁，在竖梁的节点处打人预应力锚杆(索)，锚固段应穿过浅部高岭土夹层并深人到稳定的坡体中一定深度。(1)锚杆框架单片水平长度6m，单孔锚杆长度为1624m，水平倾角20“一