齊權(quán) 李銘杰 夏彤

（江蘇省淮沭新河管理處 江蘇淮安 223005）

工程施工中，場地樁基施工是基礎(chǔ)部分，能夠影響到后續(xù)的所有工程質(zhì)量，邊坡穩(wěn)定性就是其中一種。邊坡的穩(wěn)定性是滿足后續(xù)工程建設(shè)的基本要求，實現(xiàn)對工程質(zhì)量的保障。因此，探尋場地樁基施工對邊坡穩(wěn)定性的影響，需要從樁基施工各方面出發(fā)，保證邊坡穩(wěn)定性能夠達(dá)到實際要求。

1 場地樁基施工對邊坡穩(wěn)定性的影響分析方法

1.1 定性分析法

定性分析法是在實際的施工前對各種可能影響到邊坡穩(wěn)定性的因素進(jìn)行勘察與分析，一般會涉及地質(zhì)條件、氣候條件、現(xiàn)場環(huán)境等，樁基施工也是其中一種。定性分析法中還包括以下幾種分析方法。

第一種是圖解分析法。圖解分析法會根據(jù)投影原理，在實際的巖土層中分析出相應(yīng)的空間剖面與排列組合，依據(jù)這些圖像信息來對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，還能夠通過對巖土層的標(biāo)識獲取相應(yīng)的安全參數(shù)，從而對邊坡的坡度、結(jié)構(gòu)面、坡角、坡高等方面的參數(shù)進(jìn)行計算，能夠比較直觀地計算出邊坡的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，有利于在場地樁基施工時依據(jù)數(shù)據(jù)來調(diào)整施工情況［1］。

第二種方法是工程類比法。該類方法的重心是對過往的典型相似工程的參數(shù)與施工方法進(jìn)行參考與借鑒，從而對現(xiàn)有的邊坡穩(wěn)定性做出調(diào)整。工程類比法只能借鑒相應(yīng)的工程的經(jīng)驗與數(shù)據(jù)，并不能直接將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的工程畫上等號。該種方法只對中小型工程有效果，且評價結(jié)果比較單一。

第三種方法是自然歷史分析方法。這種方法一般用于邊坡穩(wěn)定性的自然影響因素的分析方面，且對于場地樁基施工方面的研究與分析也有著一定的幫助。通過邊坡的形變及破壞的演變過程，相關(guān)人員能夠分析出邊坡穩(wěn)定性的影響因素，根據(jù)這部分影響因素，能夠?qū)⑵渑c場地樁基施工的各類因素結(jié)合在一起，從而起到對邊坡穩(wěn)定性的改善［2］。

1.2 定量分析法

定量分析法涉及對固定數(shù)值的計算與分析。

其中，極限平衡法是最早的方法，其能夠計算出邊坡穩(wěn)定性的系數(shù)，通過穩(wěn)定性系數(shù)，就可以對場地樁基施工對邊坡穩(wěn)定性的影響因素開展分析，并調(diào)整相應(yīng)的場地樁基施工因素。極限平衡法在現(xiàn)今對于邊坡的穩(wěn)定性方面的計算依然起到重要作用。

定量分析方法是數(shù)值分析法，這類方法中包含了許多的數(shù)值分析方法，包括離散元法、有限元法、運動元法等，這些方法都能對邊坡施工時的各類影響數(shù)值進(jìn)行模擬與計算，從而得出邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)，對于后續(xù)的場地樁基施工調(diào)整具有數(shù)據(jù)意義，其中，有限元法使用相對廣泛。

強度折減法是在1974年提出的一種定量分析法，其對于數(shù)值的計算過程比較復(fù)雜，所以在應(yīng)用范圍方面較小。其在計算數(shù)值方面要求相對較高，對于部分特定的施工現(xiàn)場情況來說具有比較適配的特點，能夠適應(yīng)其邊坡穩(wěn)定性的計算與測定，為場地樁基施工提供數(shù)據(jù)支撐。

1.3 非確定分析法

非確定分析法的種類較多，大多都是現(xiàn)今的技術(shù)支撐下的計算方法。

第一種非確定分析法是可靠性分析法。由于在施工過程中會產(chǎn)生多種隨機(jī)的對于邊坡穩(wěn)定性的影響因素，其中有關(guān)場地施工的因素也很多，且大多并不可控。因此，可靠性分析法通過對各類邊坡穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行概率的測算與排列，確認(rèn)出其中能夠?qū)吰路€(wěn)定性造成最大影響的因素，依據(jù)發(fā)生概率及對邊坡穩(wěn)定性造成的破壞程度，就能鎖定影響因素。

第二種是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。其能夠模仿人腦的思維與處理信息的方式，對巖土層及邊坡穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行無模型的線性分析，通過對邊坡數(shù)據(jù)的線性分析，就能夠解決工程中的非線性問題。

第三種是灰色系統(tǒng)評論法。這種方法是依據(jù)朦朧理論對邊坡穩(wěn)定性中確定與不確定的影響因素進(jìn)行分析與確認(rèn)，通過已知的信息，對各類未知不確定的信息因素進(jìn)行計算與預(yù)測，由此來判斷邊坡的穩(wěn)定程度。

第四種是模糊分級方法。這種方法能夠?qū)吰路€(wěn)定性的影響因素進(jìn)行分析，并對已知的影響因素進(jìn)行賦值，建立邊坡模型，以此來判斷邊坡的穩(wěn)定程度。

第五種是模型搜索法。其會假設(shè)一個圓中心點，并以一定的步長對周圍半徑范圍內(nèi)的所有邊坡的安全系數(shù)進(jìn)行測算，得出其中的各個點位的安全系數(shù)，之后挑選出安全系數(shù)最小的一個點，再次重復(fù)該步驟，直到安全系數(shù)不再發(fā)生變化為止。

2 邊坡穩(wěn)定性的場地樁基施工影響分析

2.1 建筑荷載

樁基的施工影響到后續(xù)所有工程的進(jìn)程及建筑物的最終質(zhì)量，建筑荷載就是樁基在施工過程中對后續(xù)工程的影響結(jié)果之一，其能夠?qū)吰碌姆€(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。在相應(yīng)模型建立中，假設(shè)邊坡的荷載為300～1300kN，壓板的面積為0.07m2，且邊坡的剖面長84m，高29m，在該邊坡及建筑中，想要分析建筑荷載對于邊坡穩(wěn)定性的影響，可以從自然條件、條形基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)幾個方面對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析［3］。在自然條件下，對于邊坡穩(wěn)定性的影響最大的是人為的破壞，通過建設(shè)巖土層在自然條件下的應(yīng)力土層，能夠得知邊坡穩(wěn)定性。在自然重力的作用下，邊坡隨著深度的增加，豎向應(yīng)力會不斷地增大，從而導(dǎo)致邊坡的形狀位置發(fā)生改變，由于切應(yīng)力與拉應(yīng)力之間的互相轉(zhuǎn)換，會造成邊坡的區(qū)域坡角部分出現(xiàn)拉應(yīng)力破壞帶，不利于邊坡的穩(wěn)定。

在條形基礎(chǔ)上，依據(jù)邊坡模型中的建筑荷載變量，可知建筑荷載一直在300～1300kN 之間變化。在條形基礎(chǔ)下，邊坡的應(yīng)力也會隨著建筑荷載的變化發(fā)生改變，其中，隨著深度的不斷加大，邊坡的中部應(yīng)力相對穩(wěn)定，兩邊的應(yīng)力減小。但是，在坡頂荷載從300kN開始遞增時，邊坡整體的應(yīng)力發(fā)生偏移，導(dǎo)致其容易發(fā)生扭曲，整體的邊坡穩(wěn)定性趨于危險。

在樁基礎(chǔ)條件下，將深度劃分為6m、8m、10m，對比3 種不同深度的情況下，根據(jù)樁基礎(chǔ)條件的邊坡在建筑荷載從300～1300kN之間的應(yīng)力變化，從而得知邊坡的穩(wěn)定性情況。在深度為6m 時，邊坡的穩(wěn)定性減小，主應(yīng)力發(fā)生變化，邊坡的坡頂應(yīng)力增大，中部應(yīng)力減小。隨著坡頂?shù)膽?yīng)力逐漸加大，邊坡開始不穩(wěn)定。在樁基的深度為8m 時，坡腳的應(yīng)力增大，會導(dǎo)致邊坡的兩側(cè)應(yīng)力軌跡發(fā)生偏移，坡頂應(yīng)力逐漸增大。在樁基的深度為10m時，隨著荷載的逐漸增大，樁基頂部的應(yīng)力也隨之增大，邊坡坡腳處出現(xiàn)應(yīng)力集中，坡頂?shù)膽?yīng)力增大，整體的邊坡穩(wěn)定性不佳。但是，在整體的過程中，樁基的埋深越大，邊坡的坡頂?shù)膽?yīng)力就越少，對于建筑荷載的能力也就越強。為了保證邊坡的穩(wěn)定性，可以在場地樁基施工方面合理地加深樁基的埋深度，提升邊坡的穩(wěn)定性。

2.2 沖孔灌注樁

沖孔灌注樁是場地樁基施工過程中比較常見的一種樁基施工方式，其采用沖擊鉆機(jī)或者卷揚機(jī)帶動沖擊鉆頭在一定高度下落，利用其沖擊力進(jìn)行打樁，讓樁孔為規(guī)則的圓形斷面。在邊坡穩(wěn)定性的影響方面，沖孔灌注樁這種場地樁基施工技術(shù)的影響程度需要通過測量來確認(rèn)。將邊坡的條件設(shè)置為南側(cè)高51m，邊坡坡頂標(biāo)高117m，坡率為1∶1.75～1∶2.0，沖孔灌注樁采用的是嵌巖樁為樁基，沖擊鉆頭的重量約為3000kg。在實際的觀測過程中，要將沖擊灌注樁的沖擊點選擇在距離坡頂10m、24m的部位，由此來觀察沖擊灌注樁對邊坡的穩(wěn)定性的影響程度。通過觀察，沖孔灌注樁在沖孔0.5s后的邊坡最大振動檢測數(shù)值為0.9mm/s，豎向水平振動數(shù)值也僅為5mm/s。通過對沖孔灌注樁對邊坡振動數(shù)值的影響進(jìn)行測量，能夠發(fā)現(xiàn)各個點位的振動數(shù)值一直在5mm/s 以下，不會給邊坡穩(wěn)定性造成較大的不良影響［4］。

2.3 樁基托梁擋土墻

樁基托梁擋土墻對于邊坡穩(wěn)定性來說能夠起到重要作用，在邊坡的支撐作用方面能夠起到較好的作用。在現(xiàn)階段，由于邊坡的穩(wěn)定性不足，很容易引起部分地質(zhì)災(zāi)害，會影響到人民的生命和財產(chǎn)安全，因此，需要設(shè)計相關(guān)的樁基托梁擋土墻，對邊坡的穩(wěn)定性起到一定的支持作用。在樁基托梁擋土墻的建造方面，需要最先打好支護(hù)樁基，確認(rèn)其能夠與邊坡的具體情況起到相互連接的作用，之后，在樁基的基礎(chǔ)上，對樁基托梁擋土墻進(jìn)行挖孔與護(hù)壁的工程。在樁基托梁擋土墻中，主要的墻體結(jié)構(gòu)采用的是鋼筋混凝土的材料，其中，一般采用扶壁式的托梁擋土墻，使用C30的混凝土為原材料澆筑。在施工時，還會對樁間土進(jìn)行C20 混凝土的噴灑，確保混凝土能夠與樁間緊密聯(lián)合，厚度約為10cm，能夠起到良好的支撐作用，保證樁基托梁擋土墻的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)可靠性［5］。在建造托梁擋土墻完成后，需要將其與邊坡進(jìn)行聯(lián)合，起到對邊坡的支撐作用。當(dāng)樁基托梁擋土墻的壓實度超過0.8之后，就要對樁基托梁擋土墻采用靜壓注漿技術(shù)作為加固處理，保證樁基托梁擋土墻的強度進(jìn)一步加強。在完成對邊坡的支護(hù)之后，需要對其中的樁基托梁擋土墻及對邊坡的支護(hù)程度進(jìn)行觀察。在大部分的樁基托梁擋土墻的支護(hù)過程中，邊坡并沒有出現(xiàn)相關(guān)的沉陷與位移，穩(wěn)定性一直保持在較好的范圍，能夠滿足對邊坡的穩(wěn)定性的保護(hù)作用。

2.4 樁徑的影響

樁徑在樁基的應(yīng)力與變化方面具有重要的作用，在樁徑的變化過程中，會對自由段的長度一起發(fā)生變化，其中，隨著樁徑的數(shù)值不斷地增長，相應(yīng)的自由段的數(shù)值也會隨之增加。但是，在荷載臨界數(shù)值方面，相應(yīng)的數(shù)值會隨著樁徑的長度不斷變化而隨之降低，并且降低的速度會隨著樁徑的數(shù)值增長而越發(fā)加快。可以將樁徑的長度取0.5 倍、1 倍、1.5 倍、2 倍、2.5 倍，將臨界荷載值代入到相應(yīng)的樁徑數(shù)值的變化中，能夠得出其中對于樁基的影響數(shù)值，從而根據(jù)該數(shù)值確定能夠起到最穩(wěn)定作用的樁徑數(shù)值，在相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性的保證中，就能夠采用該樁徑數(shù)值，使邊坡的穩(wěn)定性得到保障。

2.5 樁體嵌固深度

樁體的嵌固深度與自由段長度及臨界荷載值有關(guān)系，其中，在樁體的嵌固深度增長時，相應(yīng)的自由段長度會減小，嵌固段長度會增加。當(dāng)嵌固段長度達(dá)到4m時，樁基的應(yīng)力點會轉(zhuǎn)移到自由段上，此時的穩(wěn)定程度不高，很容易發(fā)生位置的偏移。隨著樁體嵌固深度的增長，當(dāng)樁體嵌固深度達(dá)到15m時，樁基的整體達(dá)到穩(wěn)定。想要細(xì)致地了解樁體嵌固深度與樁基臨界荷載值之間的關(guān)系，就需要對其做定量分析。將樁體的嵌固深度在0～16m 之間逐漸增長，增長速度以4m 為區(qū)間。經(jīng)過觀察與計算發(fā)現(xiàn)，樁體的嵌固深度增長時，相應(yīng)的臨界荷載值會逐漸下降，樁體嵌固深度與臨界荷載值呈現(xiàn)反比例關(guān)系［6］。但是，當(dāng)樁體嵌固深度到達(dá)16m時，對于臨界荷載值的影響微乎其微。因此，在樁體的嵌固深度在0～16m 的范圍中時，能夠降低邊坡的荷載值，提升邊坡的穩(wěn)定性。

2.6 地基橫坡

地基橫坡對于邊坡的影響主要在于其坡度大小的影響，在類似于路堤的邊坡建造時，需要考慮到其對應(yīng)的樁基的坡度建造，其中，要設(shè)置好邊坡模型，并且將相應(yīng)的地基橫坡的比例進(jìn)行分別運算，分別為1∶3、1∶3.5、1∶4、1∶4.5。在對其進(jìn)行計算的過程中，能夠發(fā)現(xiàn)其中的地基橫坡越陡，邊坡的穩(wěn)定性就會逐漸下降，因此，想要保證邊坡的穩(wěn)定性，就要減少地基橫坡的陡峭程度?？梢栽跇痘┕ず髮Φ鼗糠诌M(jìn)行弱質(zhì)土的挖除，使用強度更大的材料進(jìn)行回填，保證地基的強度。在邊坡的整體穩(wěn)定性方面，通過對具體的數(shù)值的計算，能夠得出最適合的邊坡穩(wěn)定性的比例，約為1∶5.5，在這種地基橫坡的坡度比例下，能夠最大限度地保證邊坡的穩(wěn)定性。

2.7 樁基設(shè)計方案

在邊坡的穩(wěn)定性方面，樁基的各個方面都能夠起到重要的影響作用，但在總體的設(shè)計方面，對于樁基及邊坡的穩(wěn)定性影響能夠起到很大的作用。對于樁基的設(shè)計方案，能夠決定樁基的主體規(guī)劃，將人為影響邊坡穩(wěn)定性的因素加入到其中。因此，在實際的樁基的設(shè)計過程中，要注意對樁基各方面數(shù)據(jù)的計算與清晰標(biāo)志。由于在實際的操作過程中邊坡也會分為許多類型，包括路堤邊坡、路基邊坡等，因此，設(shè)計人員要根據(jù)不同的邊坡類型設(shè)計不同的樁基、具體施工措施及施工技術(shù)，以實現(xiàn)樁基的各項數(shù)據(jù)都能在最大限度上保證邊坡的穩(wěn)定性。例如，在設(shè)計時，設(shè)計人員可以考慮邊坡的排水問題，在樁基的實際施工過程中，將相關(guān)的排水設(shè)施建造好，并且在樁基建造時選取滲透性較好的材料，避免在雨水天氣里邊坡發(fā)生積水情況，導(dǎo)致滑坡現(xiàn)象發(fā)生，而是要保證邊坡的穩(wěn)定性

3 樁基施工對邊坡穩(wěn)定性影響的試驗分析

3.1 邊坡地質(zhì)條件

某廣場邊坡位于嘉陵江岸坡，主要采用回填的方式，原本的岸坡坡度較大，且岸坡區(qū)域土層深厚，江水和擬建物的荷載會對邊坡造成破壞，產(chǎn)生滑動或剪切等情況。邊坡的土體為沖洪積黏性土和砂卵石，同時還包含一部分人工填土和粉土，各類土體的分布并不均勻，而且厚度也有很大差異。場地區(qū)域的地下水是基巖裂隙水，標(biāo)高在183.09～184.33m 之間，地下水較深，與地表距離較大。在樁基施工中，主要采用了鋼筋混凝土沖孔灌注抗滑樁，抗滑樁的直徑為3.1m。施工期間，利用沖擊鉆進(jìn)行鉆孔，使用沖擊鉆時，往往會形成非常大的振動，在護(hù)臂施工中，使用泥漿，同樣會影響邊坡的穩(wěn)定性。

3.2 振動測試

測試期間使用NUBOX-6016 測振儀和TP3V-1 型低頻傳感器，樁基施工的工具主要是10t 沖擊鉆，兩次沖擊的間隔時間為4s，按照15 次/min 的頻率進(jìn)行沖擊，提錘的高度為2m。在鉆孔施工中，記錄鉆進(jìn)的深度，選幾處與樁孔距離不同的地點，安裝振動傳感器，記錄各個點位的振動波。所測抗滑樁最低處和地表的距離為36m，抗滑樁樁尖為泥巖，安排了10個測點，對20 多條振動波進(jìn)行記錄，得到振動速度和時間記錄，繪制時程曲線，每次錘擊的能量并不相同，所以各個測試點的峰值速度呈現(xiàn)出離散型的特征?？傮w來說，測試點和樁基越遠(yuǎn)，振動速度越慢，沖擊鉆為震源，振動波會向四周擴(kuò)散，距離越遠(yuǎn)，能量密度和振幅越小。所以，邊坡和樁基施工位置的距離決定了樁基施工期間邊坡受到的影響，邊坡和樁基中心點的距離越遠(yuǎn)，邊坡越穩(wěn)定。經(jīng)過測試，對深度為36m 的區(qū)域進(jìn)行錘擊時，地表最大振動速度為2cm/s。錘擊的過程中，如果所在區(qū)域靠近基巖，振動幅度較大；如果所在區(qū)域靠近軟土，振動幅度較小，所以，樁基施工的場地條件也會對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》從建筑的角度進(jìn)行了規(guī)定，避免打樁施工對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，但是，針對打樁施工對邊坡穩(wěn)定性的影響，還沒有制定相應(yīng)的規(guī)范，沒有確切的容許振動峰值規(guī)范。為了進(jìn)一步分析邊坡強度的變化，繼續(xù)進(jìn)行靜動三軸試驗，在不同的動—靜應(yīng)力情況下，分析邊坡受到的影響。

3.3 靜動力三軸試驗

在制備試樣期間，參考粗細(xì)?；旌贤量辜魪姸鹊南嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如果粗顆粒含量低于70%，則細(xì)顆粒就會變成抗剪強度的主要影響因素。試驗中的土樣為邊坡的粉質(zhì)黏土，粉質(zhì)黏土密度在1.83～2.02g/cm3之間，含水量在21.7%～31.3%之間，制樣干密度為1.3g/cm3。運用擊實法進(jìn)行制備，為了加快排水固結(jié)速度，將濾紙條貼到試樣上，放到三軸壓力室中，增加壓力，使打孔系數(shù)超過0.95。

在三軸靜強度試驗中，采用等壓固結(jié)方式，固結(jié)壓力分別設(shè)置為50kPa、100kPa、200kPa，天然密度和干密度分別為1.83g/cm3和1.3g/cm3，液限和含水量分別為28.7%和26.5%，塑性指數(shù)為12.5。試樣徹底固結(jié)后，將排水的閥門關(guān)閉，調(diào)整軸向剪切速率，在操作中進(jìn)行不排水剪切，試驗期間記錄軸向壓力、變形情況和孔壓數(shù)據(jù)。試驗的過程中，發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)力和軸向應(yīng)變呈正相關(guān)的關(guān)系，應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系沒有峰值，在軸向應(yīng)變?yōu)?5%的情況下，試樣開始受到破壞。

在靜動力聯(lián)合作用的情況下，分析試樣的剪切強度，找到邊坡中的潛在滑裂面，對其進(jìn)行觀察。該區(qū)域的土體始終在初始固結(jié)應(yīng)力和靜驅(qū)動剪應(yīng)力的作用下，施工會形成附加的動應(yīng)力，在靜應(yīng)力和動應(yīng)力的綜合作用下，邊坡土體會出現(xiàn)變形的情況，甚至?xí)獾狡茐?。面對不同的?yīng)力時，試樣受到影響后，主要有兩種狀態(tài)，一種是穩(wěn)定型，另一種是破壞型。當(dāng)樁基鉆孔施工的位置和邊坡滑動面距離較遠(yuǎn)時，邊坡受到的影響較小，符合強度折減原理，如果折減系數(shù)為0，說明邊坡已經(jīng)遭到破壞。通過試驗可知，當(dāng)各靜動應(yīng)力取不同的數(shù)值時，廣場邊坡的綜合強度折減系數(shù)在0.7～0.8 之間?？傮w來說，樁基施工對邊坡穩(wěn)定性的影響與某些因素有關(guān)，如邊坡樁基距離、土體軟硬程度、錘擊重量、振動深度、護(hù)臂泥漿等，為了避免邊坡受到破壞，需要在樁基施工之前綜合考慮各種影響因素，進(jìn)行計算和監(jiān)測，確保邊坡穩(wěn)定和安全。

4 結(jié)語

在場地樁基施工過程中，需要對施工的各個方面都重視起來。由于樁基施工的質(zhì)量能夠影響整個工程后續(xù)的質(zhì)量與進(jìn)程，邊坡的穩(wěn)定性決定工程建成時的實際應(yīng)用效果，因此要對場地樁基施工時對邊坡穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行分析，找出影響較大的因素，并將影響效果轉(zhuǎn)換為正向，增強邊坡的穩(wěn)定性與工程質(zhì)量。