山區(qū)邊坡工程及基坑支護(hù)事故原因分析及預(yù)防措施

1、山區(qū)邊坡工程及基坑支護(hù)事故原因分析及預(yù)防措施0概述我國地形地貌變化大，工程地質(zhì)條件復(fù)雜。一方面， 高等級公路為滿足直線長度、轉(zhuǎn)彎半徑及縱坡的坡度等要 求，不得不劈山填谷，從而形成大量的高邊坡。高層建筑 為滿足房屋穩(wěn)定性的要求，將基礎(chǔ)埋入地下很深，約為 h/10 （h為地面以上建筑物的高度），且在實(shí)際工程中，為 了節(jié)省用地，也常常充分利用地下空間作空調(diào)機(jī)房、倉庫 和車庫，往往將地下室作成二至三層高，基坑深度常達(dá) 一、二十米，形成大量的深基坑。另一方面，由于邊坡支 護(hù)工程的施工涉及面廣，影響施工質(zhì)量的因素較復(fù)雜，邊 坡支護(hù)工程事故發(fā)生率也呈上升趨勢。下文討論我省一些 邊坡工程及基坑支護(hù)事故的原因及

2、其預(yù)防措施。1事故原因 分析 對邊坡不利因素考慮較少不論是建筑物基坑還是公路路塹都同屬邊坡工程，它 主要受側(cè)向土壓力的作用。所不同的是路塹的支護(hù)是永久 性結(jié)構(gòu)，而基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)卻大多是臨時性的。就深基坑而 言，在設(shè)計和施工人員中存在著一種誤解，認(rèn)為其支護(hù)是 臨時性的，因而在考慮土體物理力學(xué)指標(biāo)時，隨意性很大, 在確定安全系數(shù)時，也比永久性結(jié)構(gòu)小得多。如某大廈二 層地下室的深基坑，距基坑邊僅3m處有一六層高的居民 樓，邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算時，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)只有左右。 但基坑開挖時卻未見作任何防護(hù)措施，結(jié)果導(dǎo)致居民樓基 礎(chǔ)下沉、墻體開裂。對基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限及由 環(huán)境改變所引起的

3、變化也考慮甚少，當(dāng)外部條件或自然氣 候發(fā)生對支護(hù)結(jié)構(gòu)不利的情況時，也常導(dǎo)致一些本不該發(fā) 生的工程事故。如貴陽市某商廈十多米深的基坑，由于基 坑周圍管道布置不明，施工導(dǎo)致地下水管破裂，大量水流 滲入邊坡，因未對邊坡采取任何支護(hù)措施，造成該面邊坡 整體滑動，而且危及一相鄰居民樓的安全使用，事后不得 不用護(hù)樁進(jìn)行加固處理。對公路路塹而言，由于多為石山開挖形成，故認(rèn)為巖 石的穩(wěn)定性比土體的穩(wěn)定性強(qiáng)得多，對巖石松動或石質(zhì)較 差的（如泥巖等）邊坡僅對表層進(jìn)行簡單處理或甚至不采 取任何防護(hù)措施，邊坡經(jīng)長期日曬雨淋后，一部分石質(zhì)較 差的巖石迅速風(fēng)化崩解，雨水沿著裂隙滲入坡內(nèi)，致使土 體的重量增大，抗滑力減少。

4、而滲水又導(dǎo)致巖石的進(jìn)一步 崩解和風(fēng)化。因此滑坡、崩塌事故時有發(fā)生。如某公路收 費(fèi)站匝道邊坡高二十多米，經(jīng)1 ：放坡后，采用漿砌片石護(hù) 坡，由于護(hù)坡前巖石已經(jīng)破碎嚴(yán)重，邊坡穩(wěn)定性差，片石 護(hù)坡只能起到防止巖石表面進(jìn)一步風(fēng)化而并不能承載。結(jié) 果工程竣工不到半年，在一場不大的春雨過后，由于c、 值降低、滑動力增大等原因，即發(fā)生大范圍土坡坍塌。此 后只得將原有片石護(hù)坡改為重力式擋墻，因而增加了該邊 坡的工程費(fèi)用。因?qū)τ熊浫鯅A層的巖石邊坡（尤其是軟弱夾層對邊坡 穩(wěn)定性不利的邊坡）重視不夠，也會釀成工程事故。某公 路一巖石邊坡，其中夾層有一層不厚但較明顯的軟弱夾層。 如圖1所示，由于地勘部門的疏忽，對其未

5、作任何描述及 處理意見。因而設(shè)計時對此也未采取任何支護(hù)措施。當(dāng)工 程即將完工時發(fā)生了大面積垮塌事故。圖1貴州地區(qū)土質(zhì)多為紅粘土，因其粘聚力大、強(qiáng)度高、 壓縮性小而成為特殊土，其邊坡開挖的臨時直立高度也較 一般粘性土為大。但紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)由于基坑長期 暴露，氣候及周圍環(huán)境變化而發(fā)生較大變化。這是因?yàn)榧t 粘土粘粒含量大，而且含有較多的粘土礦物成分，因而極 易吸水膨脹失水收縮，地表下23m內(nèi)土體裂隙發(fā)達(dá)。地 表水從裂隙中滲入土層，使土體重度增大，土質(zhì)軟化，c、 值減少，水土壓力增大，而抗滑力降低。另外，施工降 低地下水位時增加的滲透力，及坡頂上施工堆載或由于施 工振動引起的動荷載等，都將使滑動

6、力大大增加，引發(fā)滑 坡。1. 2設(shè)計不當(dāng)我省高等級公路設(shè)計中，由于線路等級高，線形標(biāo)準(zhǔn) 要求較嚴(yán)。為了滿足線形要求，只有高填深挖。在某條新 建高速路上，最高邊坡達(dá)100m高。在這些高邊坡地段，由 于最初設(shè)計采用放坡方式開挖，當(dāng)開挖進(jìn)行后，由于破壞 了原有山體的平衡，使得出現(xiàn)了好幾處大范圍滑坡。滑坡 出現(xiàn)后，才不得不對滑坡進(jìn)行處理，既增加了處理難度， 也使投資額大幅增加。又如貴陽市某高層建筑深達(dá)15 m的 基礎(chǔ)，自行設(shè)計邊坡支護(hù)為土釘墻。由于設(shè)計中c、的取 值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際的c、值，因此土釘設(shè)計長度不夠，土釘 在土體中未能發(fā)揮其應(yīng)有的作用，從而導(dǎo)致土體整體下 滑，如圖2所示。根據(jù)朗金主動土壓力理論

7、，可知c、值 越大，主動土壓力越小，滑動土體范圍也越小。因此c、 值的正確選定是使支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計有效的保證。圖2圖3設(shè)計中，支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的不合理也將導(dǎo)致工程事故。 如某15m高的邊坡工程，采用漿砌塊石擋墻并加錨定板方 案。由于結(jié)構(gòu)型式選擇的不合理而造成墻身斷裂（如圖3 所示）。從圖中可以看出，擋墻在錨定板的作用下，相當(dāng)于一簡支梁，在土壓力作用下發(fā)生彎曲變形，由于漿 砌塊石擋墻的抗剪抗彎能力差，承受不了其上的彎曲應(yīng)力, 因而發(fā)生墻體斷裂破壞。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)插入土體的深度不夠 時，也將導(dǎo)致工程事故。因護(hù)坡樁入土深度不夠，被動土 壓力過小，不足以抵抗土坡滑動，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)隨土坡一 起下滑，形成“踢腳”，如

8、圖4 (a)所示?；蛴捎阱^定板長 度不足，未能伸入滑裂面以外一定深度，致使錨定板在土體中不起作用而導(dǎo)致土坡下滑。 如圖4 (b)所示。圖4另外，采用直接抽水降低地下水位，對于地下溶洞、 裂隙發(fā)育的喀斯特地區(qū)來說，也極易造成流砂現(xiàn)象及沖刷 溶蝕強(qiáng)化，導(dǎo)致坡頂?shù)乇硭?。如市中心某工程為降低?位而導(dǎo)致臨近交通主干道路面塌陷嚴(yán)重的工程事故。因采 用直接抽水降低地下水位，導(dǎo)致基坑內(nèi)水由下向上滲流， 當(dāng)向上的滲透力大于土的浮重度時，土粒便被滲流挾帶向 上涌出地面，產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。1. 3施工質(zhì)量問題施工質(zhì)量方面所引發(fā)的工程事故不容忽視。施工質(zhì)量 差，是邊坡工程的一大隱患。如某工程施工單位將設(shè)計的 15m長

9、的護(hù)坡樁減至13m左右，且多數(shù)樁的強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計 要求，造成幾十根樁嚴(yán)重傾斜的事故。2預(yù)防措施邊坡支護(hù)設(shè)計與施工應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì) 條件、邊坡開挖深度、降排水條件、周邊環(huán)境對邊坡位移 的要求、邊坡坡頂荷載、施工季節(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限等 因素，因地制宜，因時制宜，合理設(shè)計，精心施工，嚴(yán)格 監(jiān)控。2. 1工程勘察方面地勘資料是邊坡支護(hù)工程設(shè)計與施工的主要依據(jù)，勘 察范圍應(yīng)根據(jù)邊坡開挖深度及場地的巖土工程條件確定， 并宜在開挖邊界外按開挖深度12倍范圍內(nèi)布置勘探點(diǎn)。 查明基坑周邊的地層結(jié)構(gòu)及土的物理力學(xué)性質(zhì)，查明地下 水類型、埋藏條件及滲透性，分析地下水對基坑開挖、基 底隆起和支護(hù)結(jié)構(gòu)的影

10、響，判斷人工降低地下水位的可能 性并評價對已有建筑物和地面沉降的影響，提供降低地下 水位設(shè)計、施工所需的有關(guān)資料。對基坑周邊建筑物、管 線、道路的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，判斷基坑開挖對其影響程度。 2. 2設(shè)計方面邊坡支護(hù)方案的選擇取決于工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件, 邊坡開挖深度、降排水條件、周邊環(huán)境（相鄰建筑物、構(gòu) 筑物的重要性、道路、地下管線的影響程度），邊坡位移的 要求、施工季節(jié)、施工技術(shù)及設(shè)備能力、工期、結(jié)構(gòu)使用 期限等因素。支護(hù)結(jié)構(gòu)可選用排樁、地下連續(xù)墻、水泥土 墻、土釘墻、逆作拱墻、原狀土放坡或其組合型式（也可 嘗試采用一些新的方法，如已在其它地區(qū)采用的“逆作法”, 此法的優(yōu)點(diǎn)是將圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體

11、承重結(jié)構(gòu)合二為一，變臨 時性結(jié)構(gòu)為永久性結(jié)構(gòu)、節(jié)省造價、節(jié)省工期）。應(yīng)對支護(hù) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、邊坡整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)和地面變 形對相鄰建筑物的影響等諸方面的驗(yàn)算。除方案選擇及計 算方法正確外，計算公式中土的物理力學(xué)指標(biāo)取值應(yīng)慎重。 在具體工程設(shè)計計算中，基坑支護(hù)擋土墻上的土壓力應(yīng)根 據(jù)不同土層和排水條件分別采用以下兩種方法：1對粉土 和砂性土，按土的有效重度計算土壓力、并加水壓力。土 的強(qiáng)度指標(biāo)采用固結(jié)不排水試驗(yàn)指標(biāo)。2.對飽和粘性土, 按土的飽和重度計算土壓力，不另計算水壓力，土的強(qiáng)度 指標(biāo)采用不排水試驗(yàn)指標(biāo)。2. 3設(shè)計荷載取值方面土壓力及水壓力的計算是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的前提,必須注意到實(shí)際的土壓力在基坑開挖到地下結(jié)構(gòu)完工期間, 并不是一常數(shù)，土壓力隨周邊環(huán)境條件改變而改變。如施 工降水、雨季、地下管道、施工管道漏水等都會引起土壓 力、水壓力的變化，坡頂施工堆載，臨時建筑也會引起土 中內(nèi)力的增加，設(shè)計時必須將諸類因素考慮進(jìn)去，應(yīng)按有 關(guān)規(guī)范參照執(zhí)行。2. 4