曹俊杰 董 波 陳培帥
(1.太倉市建筑安全監(jiān)督站,江蘇 蘇州 215400;2.中交二航局技術(shù)中心,湖北 武漢 430040)
擬建場地位于太倉市婁江路西側(cè)、縣府東街南側(cè),地塊尺寸376.40 m×282.18 m。中部有一條東西向河道,寬約10 m~35.0 m,長約220 m,貫穿整個(gè)場地,水面標(biāo)高1.12 m,水深4 m~5 m左右,淤泥0.20 m~0.50 m。屬長江三角洲沖積平原區(qū),地貌形態(tài)單一,水系發(fā)育。場地原為農(nóng)田,現(xiàn)為空荒地。場地地勢除河道部位外較平坦,勘探期間測得各勘探孔孔口標(biāo)高在1.68 m~2.62 m之間,最大高差為0.94 m。
如圖1所示,基坑開挖支護(hù)采用放坡+樁錨支護(hù)體系,地面以下2.5 m采用1∶1放坡,掛鋼絲網(wǎng)后噴射混凝土;下部采用雙排鉆孔灌注樁加三排土錨進(jìn)行樁錨支護(hù),排樁之間施加水泥土攪拌樁,作為止水帷幕。本文擬對(duì)放坡開挖段采用強(qiáng)度折減法進(jìn)行計(jì)算分析[1-3],提出合理的施工應(yīng)對(duì)措施。
采用Mohr-Coulomb模型對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究,Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則是描述巖土工程材料最常用的準(zhǔn)則[4],該屈服準(zhǔn)則的控制方程為:
圖1 基坑開挖與支護(hù)初選方案
其中,σ1,σ2,σ3分別為第一應(yīng)力、第二應(yīng)力和第三應(yīng)力;c為粘聚力;φ為內(nèi)摩擦角。
土層抗剪參數(shù)按照地層勘探結(jié)果取值,如表1所示,c,φ取標(biāo)準(zhǔn)值[5,6],對(duì)于水位以下土層,依據(jù)《基坑工程手冊》,土體 c,φ 取標(biāo)準(zhǔn)值的0.875倍。
表1 土層參數(shù)
基坑放坡開挖部位地層分布較為簡單,主要為填土和粉質(zhì)粘土地層,放坡坡度為1∶1,放坡高度為2.5 m,坡腳距離基坑內(nèi)邊緣長度為6 m。建立模型時(shí),取坡腳位置水平延伸長度為6 m,坡頂水平延伸長度為6 m,計(jì)算深度取第③層粉土地層邊界位置,即6.6 m,地層分布和模型幾何尺寸如圖2所示。
圖2 地層分布及模型尺寸
如圖3所示,建立二維平面應(yīng)變模型進(jìn)行計(jì)算,模型左側(cè)和右側(cè)水平約束,底部豎向約束,坡體施加土體自重荷載。由于施工過程中,坡頂附近不可避免受到車輛重載和材料堆放等因素的影響,計(jì)算過程中,按照常規(guī)計(jì)算理念,取坡頂超載為20 kN/m,超載施加于距離坡頂3 m~6 m處。
圖3 有限元網(wǎng)格
采用強(qiáng)度折減法,計(jì)算得到放坡開挖段的坡體安全性系數(shù)為2.687 5,由《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》可知,一級(jí)建筑基坑邊坡安全性控制標(biāo)準(zhǔn)為1.35,說明上部2.5 m采取1∶1放坡方案是可行的[7,8]。
圖4為邊坡發(fā)生滑坡時(shí)的等效塑性云圖,滑面由上部坡頂延伸至坡腳位置,基坑潛在滑面呈圓弧狀,由潛在坡體的位置可知,施工中應(yīng)注意如下幾點(diǎn):
1)由于潛在滑面上部位于坡頂位置附近,因而應(yīng)加強(qiáng)此區(qū)域附近的施工超載,避免大型設(shè)備在此區(qū)域通行,同時(shí)應(yīng)避免坡頂位置材料堆載;
圖4 塑性應(yīng)變云圖
2)坡頂位置處應(yīng)設(shè)置截水溝,防止雨水從坡頂滲入,導(dǎo)致土體有效應(yīng)力減小,引發(fā)邊坡失穩(wěn);
3)坡腳位置處應(yīng)施加堆載,并在此處設(shè)置排水溝,減小坡體失穩(wěn)的概率。
本文以太倉市萬達(dá)廣場為工程依托,采用巖土工程摩爾—庫侖經(jīng)典本構(gòu)模型,對(duì)上部放坡下部排樁的組合支護(hù)體系下基坑放坡開挖段的安全性進(jìn)行計(jì)算分析,強(qiáng)度折減法計(jì)算結(jié)果顯示,放坡段安全系數(shù)為2.687 5,大于基坑規(guī)范規(guī)定的限值。針對(duì)潛在滑移面位置,提出保持基坑穩(wěn)定的三項(xiàng)施工措施:嚴(yán)格控制施工荷載與坡頂保持一定安全距離;坡頂設(shè)置截水體系;坡腳壓載和排水體系設(shè)置。施工過程表明,本文提出的方案有效保證了組合支護(hù)體系下基坑放坡段的安全性,有效避免出現(xiàn)坡腳滑動(dòng)、坡頂裂縫等工程事故隱患。
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