林久卿 華潤(rùn)水泥（南寧）有限公司

1 前言

在很多項(xiàng)目的實(shí)施中，深基坑與高邊坡施工是難點(diǎn)，在這些施工環(huán)節(jié)中，一旦存在技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，可能會(huì)發(fā)生各種安全事故，影響正常的施工作業(yè)開展。因此，在各種工程項(xiàng)目建設(shè)中，當(dāng)遇到深基坑與高邊坡施工條件時(shí)，施工人員要根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)查，進(jìn)行支護(hù)體系的選擇和建立，以經(jīng)由復(fù)合支護(hù)體系，給現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)創(chuàng)造更為穩(wěn)定的施工條件，避免因?yàn)榛犹⑦吰率Х€(wěn)所引發(fā)的工程問題。未來(lái)的工程建設(shè)中，應(yīng)重視對(duì)復(fù)合支護(hù)體系的設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

2 高邊坡的變形破壞類型

在開展施工作業(yè)的過程中，高邊坡變形和破壞問題時(shí)有發(fā)生，根據(jù)其變形破壞的機(jī)理，主要是由于巖土的物理力學(xué)性質(zhì)所決定，具體來(lái)說，就是巖體結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)是影響邊坡失穩(wěn)規(guī)模、持續(xù)時(shí)間的重要因素。巖土體的形成是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，在這一過程中，各種構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)，都是增大邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵性因素，伴隨著構(gòu)造的頻繁運(yùn)動(dòng)，坡體也將同步運(yùn)動(dòng)，在現(xiàn)場(chǎng)開挖作業(yè)的進(jìn)行中，如果缺乏有效的支護(hù)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和開挖作業(yè)對(duì)邊坡土體的擾動(dòng)非常大，使得土體無(wú)法維持原狀，將會(huì)出現(xiàn)邊坡土體的坍塌[1]。人工開挖環(huán)節(jié)，坡體高度與坡角大小，是決定開挖量的主要參數(shù)，如果這些參數(shù)選擇不當(dāng)，將會(huì)形成高陡邊坡。

大量的工程經(jīng)驗(yàn)表明，在高邊坡開挖以后所形成的人工邊坡，存在多種的變形破壞，如果以邊坡滑動(dòng)的特征作為依據(jù)劃分，高邊坡的變形破壞主要包含以下幾種。

（1）楔形滑坡。此類滑坡在碎裂性巖質(zhì)高邊坡中更為常見，究其原因，主要是因?yàn)檫@些區(qū)域內(nèi)的巖性脆硬且伴隨著風(fēng)化與節(jié)理發(fā)育，在頻繁的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)下，失穩(wěn)滑動(dòng)很難避免。

（2）順層滑動(dòng)。對(duì)于這種高邊坡而言，其巖性均一，巖層厚度不超2m，巖層傾角遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開挖坡角，在開挖作業(yè)的進(jìn)行中，滑動(dòng)現(xiàn)象緩緩出現(xiàn)，如果缺乏及時(shí)有效的控制，必將造成嚴(yán)重的事故。

（3）傾倒。對(duì)于山區(qū)的很多項(xiàng)目，在現(xiàn)場(chǎng)分布有一些陡傾的薄層狀巖層，隨著開挖作業(yè)的進(jìn)行或者溝谷下切卸荷，邊坡內(nèi)的應(yīng)力場(chǎng)無(wú)法保持原狀，發(fā)生了波動(dòng)，而應(yīng)力的波動(dòng)導(dǎo)致此處坡體表現(xiàn)相對(duì)松弛的狀態(tài)，沿著結(jié)構(gòu)面，這些坡體將發(fā)生一定的剪切位移，在此位移作用影響下，坡體向臨空面存在變形，一旦現(xiàn)場(chǎng)涉及了高邊坡的開挖環(huán)節(jié)，因?yàn)樾逗伤俾士?，巖層將失去了原有的支撐，必然伴隨著傾倒問題。

（4）錯(cuò)落。這種現(xiàn)象一般集中在陡傾斜坡路段，坡體中存在一組陡傾的結(jié)構(gòu)面，在結(jié)構(gòu)面以下部位，存在軟弱破碎帶分布，整體上呈現(xiàn)出基層式坡體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，受到地下水侵蝕，軟弱帶的抗壓強(qiáng)度持續(xù)減小，在開挖施工時(shí)，軟弱帶面積減小，存在壓縮變形。

3 工程概況

某工業(yè)建筑位于城郊區(qū)域，北側(cè)為原始山坡，高度大約在7.6m～9.3m之間，坡度為40°～50°，坡頂為一自西向東向下傾斜坡度約7%的市政道路，西側(cè)為城市規(guī)劃道路，結(jié)合對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的分析，地坪高26m～28m，建筑總面積25 畝。結(jié)合此工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，地上16層，裙房4層，下部連體地下室2層，地下2層為全埋式地下室，深度、周長(zhǎng)和面積分別為7.5m、400m、6050m2，地下一層?xùn)|南側(cè)呈開敞狀態(tài)，西側(cè)與北側(cè)同樣為全埋式地下室。

因?yàn)樵诖斯こ添?xiàng)目的建設(shè)施工過程中，北側(cè)路面要比場(chǎng)地高出7.6m～9.3m，建筑的上部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，為使得施工作業(yè)能夠高效、有序開展，提高結(jié)構(gòu)安全性，在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需考慮這一方面的因素，確保北側(cè)高出場(chǎng)地的道路邊坡覆土應(yīng)與建筑物完全脫離開來(lái)，嚴(yán)禁直接靠在建筑物的外墻上。

根據(jù)此工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在地下室二層周邊可以覆土，而在地下一層標(biāo)高以上的位置，采用永久性支護(hù)體系，但因?yàn)樵谥ёo(hù)體系的設(shè)計(jì)過程中，存在現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，基坑邊坡與永久性支護(hù)幾乎保持垂直布設(shè)的狀態(tài)，在基坑開挖邊坡支護(hù)的過程中，也需考慮上部填方擋土墻支護(hù)。

4 場(chǎng)地地質(zhì)條件分析

在深基坑與高邊坡復(fù)合支護(hù)體系的設(shè)計(jì)過程中，為保障支護(hù)體系的合理性與科學(xué)性，需在設(shè)計(jì)前期，安排專人深入到工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)地形等情況的調(diào)查。根據(jù)對(duì)此工業(yè)建筑現(xiàn)場(chǎng)情況的分析，該場(chǎng)地內(nèi)的原始地貌為剝蝕殘山原始地貌，現(xiàn)場(chǎng)存在坡殘積巖層與花崗巖風(fēng)化巖層，土層從上到下為：雜填土，呈灰黃色，松散且稍密，黏性土居多，層厚保持在0.5m～2.8m之間；坡積黏性土，為褐紅色，多為可塑性土層，分布廣且層厚保持在1.1m～9.6m 之間；坡積含碎石黏性土，呈褐紅色，可塑為局部分布，層厚0.8m～4.6m；殘積黏性土，為灰白色，可塑且普遍分布，層厚0.2m～11.8m；全風(fēng)化花崗巖；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。

在此項(xiàng)目的建設(shè)施工中，現(xiàn)場(chǎng)分布有地下水，水文條件對(duì)深基坑與高邊坡施工都存在一定的干擾，結(jié)合對(duì)水文條件的調(diào)查，地下水為填土中的上層滯水、風(fēng)化巖中的孔隙裂隙水、基巖裂隙水，補(bǔ)給方式為大氣降水。通過相關(guān)人員在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目場(chǎng)地中的地下水埋深大，含水層富水性差。

5 深基坑與高邊坡支護(hù)的難點(diǎn)

結(jié)合此工業(yè)建筑的建設(shè)要求、場(chǎng)地情況分析，基坑與邊坡施工的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）邊坡組成復(fù)雜。在邊坡頂部要開展填方作業(yè)，以構(gòu)建永久性邊坡，下部為地下室，需通過開挖來(lái)形成臨時(shí)性基坑邊坡，在支護(hù)體系構(gòu)建時(shí)，要結(jié)合不同區(qū)域的支護(hù)特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。

（2）按照整體的施工流程，下部基坑作業(yè)中，率先組織相關(guān)人員開展開挖作業(yè)，當(dāng)?shù)叵率彝练交靥钍┕ぷ鳂I(yè)結(jié)束后，再繼續(xù)上部填方、邊坡支護(hù)處理。深基坑與邊坡復(fù)合支護(hù)體系的設(shè)計(jì)中，下部基坑支護(hù)體系的設(shè)計(jì)應(yīng)符合臨時(shí)性邊坡結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，還需考慮后續(xù)的邊坡支護(hù)方式，可作為永久性邊坡支護(hù)中的部分。

（3）現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，邊坡開挖后的高度大，且坡度陡。

6 基坑與邊坡支護(hù)方案選型

6.1 上部永久性邊坡支護(hù)方案

根據(jù)對(duì)此工程項(xiàng)目周邊情況的調(diào)查，此邊坡坡頂為道路，道路設(shè)計(jì)標(biāo)高為34.6m～36.3m，坡腳設(shè)計(jì)標(biāo)高為28m，填方邊坡高6m～8.3m。

根據(jù)絕大多數(shù)的工程經(jīng)驗(yàn)，在涉及填方邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，重力式擋土墻的應(yīng)用相對(duì)較多，但由于在此工程項(xiàng)目中，坡腳恰好為基坑，當(dāng)對(duì)此基坑開挖并回填后，做擋土墻設(shè)計(jì)的過程中，基底將落在填土層中，很難達(dá)到高擋墻承載力、抗傾覆方面的要求[2]。

因此，為克服這方面的問題，在開展支護(hù)體系的設(shè)計(jì)時(shí)，上部永久性邊坡?lián)跬翂χёo(hù)可采用樁基結(jié)構(gòu)，為達(dá)到抗滑移標(biāo)準(zhǔn)，可采用錨桿拉拔的方式，但為保障樁基與擋土墻之間能夠保持高效連接，應(yīng)選用鋼筋混凝土扶壁式擋土墻。

6.2 地下室基坑支護(hù)方案

因?yàn)榇斯こ添?xiàng)目的周邊環(huán)節(jié)十分復(fù)雜，為使得所構(gòu)建的支護(hù)體系可滿足要求，在基坑工程中，有以下幾種選擇：鉆孔灌注樁+錨桿支護(hù)；人工挖孔灌注樁+錨桿支護(hù)；噴錨支護(hù)。

此工程場(chǎng)地內(nèi)，東、西和南側(cè)的場(chǎng)地面積大，具備錨噴支護(hù)施工的條件，且在利用這一支護(hù)施工方式時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且整體的施工操作便捷。由于北側(cè)的場(chǎng)地面積小，分布有高邊坡且周邊環(huán)境十分復(fù)雜，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，要對(duì)坡頂變形現(xiàn)象加以有效的控制，一旦采用噴錨支護(hù)的方式，將受到場(chǎng)地狹小的限制，且坡頂控制相對(duì)困難，再加上上部的永久性擋土墻需進(jìn)行樁基的布設(shè)，經(jīng)由多方面因素的考慮，最終選用了樁錨支護(hù)。

場(chǎng)地內(nèi)地下水豐富，分布有孔隙-裂隙水、基巖裂隙水，如果排樁采用人工挖孔樁作業(yè)，可能會(huì)受到樁長(zhǎng)的限制，一旦在現(xiàn)場(chǎng)遇到了地下水，施工處理起來(lái)相對(duì)復(fù)雜；樁端持力層遇水軟化，使得樁端的承載力很難與實(shí)際的施工要求相一致。因此，綜合考慮后，選用鉆孔灌注樁+錨桿支護(hù)的方式更為合適，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，設(shè)置兩道錨桿，其中，第一道錨桿為預(yù)應(yīng)力錨索，將其布設(shè)在冠梁標(biāo)高位置，在整個(gè)的施工作業(yè)中，隨著基坑開挖的進(jìn)行，第一道錨桿可提供一定的抗拔力，對(duì)基坑變形的抑制十分有效，該錨桿布設(shè)還可為擋土墻提供足夠的抗滑力，使得擋土墻的各方面結(jié)構(gòu)性能都可滿足相應(yīng)的施工規(guī)范與要求[3]。

在下部基坑土方回填結(jié)束以后，才可進(jìn)入上部擋土墻的施工環(huán)節(jié)，為使得在施工作業(yè)進(jìn)行中基坑坡頂陡坎的局部穩(wěn)定與安全，排樁樁頂以上的陡坎邊坡，可采用噴錨臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)。

7 基坑與邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算

7.1 地下室基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算

不論在基坑與邊坡結(jié)構(gòu)中采用的是哪一種支護(hù)體系，為保障支護(hù)體系的有效性，相關(guān)人員需做好支護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算，以保障各個(gè)參數(shù)設(shè)置的合理性。此工程中的基坑支護(hù)采用的是樁錨支護(hù)，支護(hù)樁為鉆孔灌注樁，樁徑為800mm，樁端進(jìn)入砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，布設(shè)兩道錨桿。具體的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，引入m值法進(jìn)行支護(hù)樁內(nèi)力與變形等的計(jì)算與分析，根據(jù)計(jì)算，支護(hù)樁最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值、最大剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為420.18kN·m、172.91kN[4]。如果在計(jì)算的過程中采用瑞典條分法，利用這一方法所得到的整體穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.673，而此數(shù)值超過了1.300，抗傾覆安全系數(shù)1.783 也大于1.250，都滿足結(jié)構(gòu)安全性的要求。

7.2 上部擋土墻設(shè)計(jì)與計(jì)算

此工程中采用了鋼筋混凝土扶壁式擋土墻，其中，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，前排樁可直接利用已經(jīng)建立的基坑支護(hù)樁，樁承載力與擋土墻基礎(chǔ)承載力要求相一致，后排鉆孔灌注樁樁徑、樁中心距分別為800mm、2.0m，樁尖持力層選擇的是砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，單樁豎向承載力特征值為1300kN，與擋土墻的設(shè)計(jì)豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)相一致。

扶壁式擋土墻在使用的過程中，往往會(huì)受到地面超載、側(cè)向土壓力的作用，在雙重作用下，滑移力為230kN/m，而擋土墻底部排樁、錨索設(shè)計(jì)的抗滑力為350kN/m，滑動(dòng)穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.520，這些數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)情況下的設(shè)計(jì)要求加以對(duì)比，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。

7.3 基坑與邊坡支護(hù)施工與監(jiān)測(cè)

施工企業(yè)在此工程項(xiàng)目的建設(shè)施工過程中，總體上遵循以下流程：地下室基坑支護(hù)、地下室結(jié)構(gòu)施工、土方回填、上部擋土墻施工。

7.4 上部臨時(shí)邊坡噴錨防護(hù)

此工程項(xiàng)目中，基坑坡頂以上的自然陡坎基本保持在穩(wěn)定狀態(tài)下，但在施工作業(yè)的進(jìn)行中，坡腳存在著開挖施工，后續(xù)扶壁式擋土墻基礎(chǔ)開挖都會(huì)對(duì)這一穩(wěn)定狀態(tài)造成一定的干擾，因此，為保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，施工人員要根據(jù)開挖施工對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的影響過程和程度，適當(dāng)開展一定的修坡處理，形成寬3.0m～4.0m的平臺(tái)，為后續(xù)扶壁式擋土墻基礎(chǔ)施工作業(yè)的進(jìn)行創(chuàng)造一定的條件[5]。

在修坡完成以后，現(xiàn)場(chǎng)也就形成了臨時(shí)邊坡，該邊坡的支護(hù)體系設(shè)計(jì)上，選擇噴錨支護(hù)的方式，在具體的支護(hù)施工作業(yè)進(jìn)行中，為提高整體的施工質(zhì)量與安全，應(yīng)按照從上到下的順利開展施工作業(yè)。

7.5 下部樁錨支護(hù)施工

此工程現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件十分復(fù)雜，為使得施工作業(yè)可順利進(jìn)行，施工企業(yè)安排專人在工程現(xiàn)場(chǎng)開展了預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)，根據(jù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析與對(duì)比，發(fā)現(xiàn)錨索抗拔力與設(shè)計(jì)要求相一致。在完成了試驗(yàn)分析后，安排有關(guān)人員根據(jù)施工要求進(jìn)行鉆孔灌注樁施工作業(yè)，為提高施工質(zhì)量，遵循間隔跳打的施工要求，在排樁按照有關(guān)的施工規(guī)定結(jié)束后，進(jìn)入樁頂圈梁和預(yù)應(yīng)力錨索的施工環(huán)節(jié)，只有當(dāng)圈梁與錨索錨固體的強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上時(shí)，才可鎖定錨索，進(jìn)入下一層土方的開挖環(huán)節(jié)，與此同時(shí)進(jìn)入下一道錨桿的施工流程，直到到達(dá)了設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高后，這一步驟結(jié)束，進(jìn)入基坑封底與地下室底板作業(yè)，最后進(jìn)入地下室周邊的土方回填，施工結(jié)束。

結(jié)合對(duì)本工程項(xiàng)目的分析，從2016 年5 月開始支護(hù)樁施工作業(yè)，到地下室土方回填，前后經(jīng)歷了8個(gè)多月的時(shí)間，為保障在施工過程中的安全和質(zhì)量，施工企業(yè)在此施工時(shí)間段內(nèi)，總共開展了100多次的施工監(jiān)測(cè)，結(jié)合對(duì)每次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析與對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在基坑開挖的過程中，深層土體水平位移的最大值保持在18.94m～21.75m 之間，臨近道路、地下管線各監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平累計(jì)位移最大值為3.5mm，豎向位移的最大值為0.93mm，根據(jù)將這些數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)值的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)變形均處于正常范圍內(nèi)，說明本工程項(xiàng)目中所選擇的復(fù)合支護(hù)體系是科學(xué)、有效且安全的。

8 結(jié)束語(yǔ)

很多工程項(xiàng)目的實(shí)施中，深基坑與高邊坡是施工的難點(diǎn)，在這些環(huán)節(jié)的施工作業(yè)中，支護(hù)體系的設(shè)計(jì)十分重要，為保障施工安全與質(zhì)量，施工人員需根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的全面調(diào)查，采取正確的支護(hù)設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建科學(xué)且安全的復(fù)合支護(hù)體系，給施工作業(yè)的進(jìn)行創(chuàng)造良好的支護(hù)條件。