岩土基坑边坡渗流稳定性研究

张尔学 王开 陈星

摘要：岩土勘查工作环境比较特殊，地表浅层能量逐渐开发，勘查工作的难度增加。岩土基坑开挖过程中，基坑周围地层的移动直接影响基坑边坡的整体稳定性。基于此，文章基于基坑降水的常见形式，结合了基坑边坡渗流的成因，分析出基坑降水对边坡稳定性的影响，提出岩土基坑边坡渗流稳定性研究对策，制定合理有序的施工流程，促进岩土基坑施工质量。

关键词：岩土；基坑；边坡渗流；边坡渗流
0引言

岩土地区地质构造复杂、地层分布广、基岩构造断裂、边坡失稳等现象。基坑边坡渗流主要是基底抬高、支护结构失稳、基坑周围地层移动等原因导致的。边坡失稳是基坑失稳的主要原因，因此保持基坑边坡的整体稳定是基坑开挖阶段的关键步骤。深基坑施工过程中，影响边坡稳定性的因素有很多，包括施工工艺、基坑周围环境、基坑的加载条件、开挖速度及开挖顺序等^[1]。而关于岩土基坑勘探工作不同于其他工作，最大的特点是工作的核心技术。岩土勘查工作环境比较特殊，地表浅层能量逐渐开发，勘查工作的难度增加。通过对基础竖井边坡稳定性和地质条件的分析，了解地质结构、分布、物理力学性质；施工场地和地质层的地下水侵蚀对施工场地进行岩土工程评估，明确基坑边坡强度，选择地基能够承受的地质层分析和论证基础设计方法，得出合理的基础方案，分析基坑边坡的稳定性。

1基坑边坡渗流的成因

基坑边坡渗流分为两个阶段。首先是线性阶段，当地下水位持续下降时，土体孔隙在入渗过程中逐渐排出，土骨架受到影响由流动和力量继续增加，使土壤处于凝结状态。其次是非线性变化阶段，土壤变形主要受土壤颗粒和孔隙水流动的影响。在正常情况下，有效应力具有一定的稳定性，随着应力的变化，土体也随之发生变化^[2]。土壤变形沉降受多种因素影响，主要体现在孔隙水压力的影响。当降水发生时，地下水通常会下降到一定水平，孔隙中的水压逐渐消散和转移，一定程度上降低了压力。在总压力不变的基础上，土颗粒的作用力将继续增加。在自然条件下，土壤中孔隙水的流动是在小坡度上进行的。一般来说，在沉淀过程中，梯度趋于上升，在这种状态下，渗透压继续上升^[3]。地入渗压力与浮力的整体之和超过摩擦力，就会产生响应变化，土体发生压缩变形，从而导致地表沉降问题。而当井点脱水时，井点管道附近的压力通常低于大气压。由于压力存在一定的间隙，土壤颗粒被挤压到压力相对较低的地方，造成变形问题。

2基坑降水类型

首先是喷射井点沉积。采用喷射井点沉降法，在井点底部通常可以形成水银柱真空，因此伴生的沉降深度比较大。与矿物油相比，两者在渗透率方面有些相似，但泵送系统和注入井管的复杂性非常明显，在应用中涉及的内容很多，导致失效。它没有得到有效控制，需要更多的能源和成本投入^[4]。其次是集水井降水，集水井的降水主要通过人工进行，人工排水主要体现在施工用水、雨水排放等方面。在地下水资源丰富的地区，基坑贯穿问题十分明显，如果采用一般难以应用于基坑的锚喷支护方式，将难以顺利进行。轻井点降水，当面积较小，基石对降雨量要求较小时，更适合采用雨点降水，一般降水深度调整为5m左右，当降水深度超过设定值时，需要在基坑周围有较大的空间，才能完成所需的多级井点设置。而关于电渗井点降水，主要适用于渗透系数相对较小的细粒土壤，如粘土或淤泥。在渗透系数较大、地下水资源较为丰富的情况下，管井点降水法较为适用。深井降水，也比较适用^[5]。在基坑工程中，深井点排水法具有非常广泛的应用。降水深度可以比较大，而且可以得到很大的排量。

3基坑降水对边坡稳定性的影响

基坑底部局部发生径流，边坡局部塌陷。基坑周围的雨水管道通常会泄漏，导致基坑底部径流并沿斜坡流下^[6]。地下水沿斜坡流动，不仅增加了土层的含水量，而且增加了自重和滑动力。由于地下水的流动和冲刷，边坡被径流不断进行，降低了坑底的滑移阻力，导致边坡断面局部塌陷。排水井收集并排出管道泄漏的水，也会在一定程度上恶化水流量，导致坡度变得不稳定^[7]。基坑开挖完成后，润湿搅拌桩的桩身。由于变形钢的二次使用和表面涂油，与水泥和土的结合不好，变形钢暴露时，提供了一个地下水排水通道。混合桩内外降水产生的水头差不仅为地下水入渗提供动力，而且对支护结构起到主动压力的作用^[8]。基坑边坡顶部和开挖深度的1倍以内出现裂缝，监测数据显示，基坑长边中心的水平和垂直位移均高于基坑长边中心。基坑支护设计忽略了三维空间效应，只考虑了二维平面效应。基坑在进行具体的施工后开挖后，路段的边坡稳定性有所提升。可见，基坑边坡的稳定性不仅与空间效应有关，还与时空效应控制有关^[9]。在理论计算中，考虑了两端的固定连接，但在工程中却接近铰链，导致实际位移大于计算值。

4基坑开挖与支护方案的选择

考虑场地周边环境、水文地质和工程地质条件等因素，拟建基坑开挖量和开挖深度较大。土壤抗剪强度低，场地地下水位高

^[10]。根据稳定性计算，在没有支撑的情况下，基坑周围墙体开挖边坡不稳定，处于极限平衡状态。基坑墙体土质较滑，影响基坑周边建筑和地下施工的安全。施工时基坑围墙必须支撑好，以免失稳破坏周边建筑物。基坑段竖向开挖，采用刚性排桩支护结构，变形不易控制时，中上部安装可回收预应力土层注浆锚索基坑的一部分，安装桩，桩端采用粘土作支撑层。坑壁地基强度较低，常用的悬吊+抹子墙支撑结构，容易产生过大的水平和垂直位移，开挖悬吊后进行回填，造成加工成本高，后期地基变形。由于不易调整，基坑墙体的首选技术相对成熟可靠。

5结论

综上所述，为适应现代建筑领域发展的需要，应用施工技术的应用价值，另为后续施工工作的推进打下坚实的基础。通过对开挖过程进行数值模拟，分析支护前后的位移、应力、塑性区。基坑的位移和变形在应用支护结构后大大减少，有效地限制了结构的变形，并且变形基本遵循变形规律。结合基坑开挖方式、基坑开挖顺序、基坑围护结构及支护形状，分析深基坑开挖阶段边坡稳定性的影响因素，选择基坑开挖阶段制度、基坑排水措施。深基坑开挖前，基坑内水位应降至坑底，开挖过程中应遵循具体的施工原则，保证整体的施工效果^[11]。遵守设计文件和施工相关规范，并且开挖边坡必须基坑开挖阶段，必须按照施工监测计划进行监测，关于具体的施工细节情况，认真总结，根据情况制定合理的措施。

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