軟土基坑滑坡分析及治理措施

黃有華

深圳市勘察研究院有限公司

摘要：滑坡是在一定的內(nèi)因、外因等地質(zhì)環(huán)境條件和其他因素綜合作用下產(chǎn)生的，影響因素包括：地質(zhì)條件、地形地貌、人類活動、氣候及徑流條件以及其他因素。本文結(jié)合工程實際，對其軟土基坑滑坡分析及治理措施進行探討。

關(guān)鍵詞：滑坡；軟土基坑；影響因素；措施

以某基坑為例，基坑開挖深度約 12m，基坑西南側(cè)為堆土區(qū)，堆土高度約 6 m。基坑采用放坡式開挖，在無任何圍護措施的情況下，基坑側(cè)壁軟土失穩(wěn)形成滑坡，導(dǎo)致基坑南側(cè)小區(qū)圍墻倒塌，路面出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度 2～5cm，小區(qū)緊鄰基坑的2幢樓房傾斜，墻面出現(xiàn)裂縫，住戶全部遷出。

1 工程地質(zhì)概況

場區(qū)地貌類型屬于海積平原地貌，地面標高約4.40 m。基坑開挖深度內(nèi)土層主要為雜填土、淤泥質(zhì)黏土、淤泥及黏土，基坑側(cè)壁以軟土為主，下伏前震旦系片麻巖（圖 1）。① 層雜填土，雜色，潮濕，松散，平均厚度 2.26 m。②1層淤泥質(zhì)黏土，灰色-灰黃色，流塑，平均厚度 3.09 m。② 層淤泥，灰色，流塑，平均厚度6.09 m。③ 層黏土，灰黃色-黃色，可塑-硬塑，平均厚度 10.34 m。④ 層殘積土，棕黃色，硬塑-堅硬，平均厚度 2.42 m。⑤ 層全風(fēng)化片麻巖，灰白色，堅硬，平均厚度 0.77 m。

圖 1 研究區(qū)工程地質(zhì)剖面圖

場區(qū)地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙潛水，主要賦存于上部①層雜填土中，潛水水位埋深0.89 m，標高 3.57 m。

2 滑坡產(chǎn)生的原因

滑坡是斜坡巖土體沿著貫通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移地質(zhì)現(xiàn)象。滑坡的機制是某一滑移面上剪應(yīng)力超過了該面的抗剪強度所致，產(chǎn)生滑坡的基本條件是斜坡體前有滑動空間，兩側(cè)有切割面[1]。

該工程產(chǎn)生滑坡的條件主要分為：地質(zhì)條件，內(nèi)外營力（動力） 和人為作用的影響。

（1） 地質(zhì)條件：基坑側(cè)壁以軟土為主，濱海地區(qū)軟土由于其成因、物質(zhì)成分及結(jié)構(gòu)的特殊性，具有天然含水率高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、靈敏度高、擾動性大及流變性等特點，是滑坡形成的物質(zhì)基礎(chǔ)[6]。場區(qū)地下水位偏高，基坑開挖時正值雨季，地下水作用主要為軟化土體、降低土體的強度、產(chǎn)生動水壓力和孔隙水壓力、潛蝕土體及增大土體重度等。尤其是對滑帶的軟化作用和降低強度的作用最為突出，在滑坡形成中起著主要作用（表 1）。

表 1 土層部分物理力學(xué)指標

（2） 內(nèi)外營力（動力） 和人為作用：基坑采用放坡式開挖，形成具有一定坡度的斜坡。開挖坡腳，使坡體下部失去支撐而發(fā)生下滑。基坑西側(cè)堆土，地面超載增大，加速了滑坡體下滑。由此可見，基坑采用放坡式開挖，側(cè)壁土體抗剪強度低、地下水活動及坑外堆土是滑坡產(chǎn)生的根本原因。

3 滑動帶位置及滑坡體形態(tài)的確定

3.1 滑動帶位置的確定

滑動帶為滑坡體與滑床之間具有一定厚度的剪切帶。軟土邊坡在失穩(wěn)破壞前，一般都存在較大的塑形變形，往往形成塑形的局部滑動帶。通過深層水平位移監(jiān)測（測斜）、鉆探取芯觀測及室內(nèi)土工試驗等多種手段，綜合確定滑動帶位置[8]。

（1） 深層水平位移監(jiān)測法（測斜法）：垂直基坑方向預(yù)埋 5 根測斜管，測斜管安裝在穿過不穩(wěn)定土層至下部穩(wěn)定地層的垂直鉆孔內(nèi)。通過便攜式數(shù)字測斜儀監(jiān)測滑坡區(qū)的側(cè)向位移。第一次觀測可以建立起測斜管位移的初始斷面，其后的觀測會顯示當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生運動時斷面位移的變化。探頭從測斜管底部向頂部移動，測量間距為 0.50 m。對比當(dāng)前與初始的觀測數(shù)據(jù)，可以確定側(cè)向偏移的變化量，顯示出地層所發(fā)生的運動位移。繪制偏移的變化量可以得到 1 幅高分辨率的位移斷面圖[2]。此斷面圖有助于確定地面運動位移的大小，深度，方向和速率。通過曲線上位移變化量及速率最大點確定所對應(yīng)的滑動面深度（圖 2）。

圖 2 測斜管深度-位移曲線圖

（2） 鉆探取芯觀測法：鉆探采取全斷面取芯，在預(yù)估的滑動帶以上 5 m 或發(fā)現(xiàn)滑動帶跡象時，進行干鉆，回次進尺不大于 0.30 m，并及時檢查巖芯，確定滑動面位置。通過觀測，滑動帶土體明顯擾動，含水量偏高，強度降低，具有滑動形成的揉皺及擦痕。將巖芯晾干，用錘輕敲或用刀沿滑面剖開，測出滑面傾角和沿擦痕方向的視傾角，用以確定滑動面。

（3） 室內(nèi)試驗法：鉆探過程中自上而下采用薄壁取土器連續(xù)取樣，通過室內(nèi)試驗，取得物理力學(xué)指標。將物理力學(xué)指標進行橫向及縱向?qū)Ρ龋瑱M向為滑動前后指標對比，縱向為單層自上而下指標對比。發(fā)現(xiàn)滑動帶處土樣含水量明顯偏高，抗剪強度降低，靈敏度降低。

3.2滑坡體形態(tài)的確定

通過滑坡體的形態(tài)，可以確定滑坡體厚度，進行滑坡推力計算，為滑坡整治提供依據(jù)。根據(jù)測斜成果、取芯觀測及室內(nèi)試驗法綜合確定各測斜孔滑動帶的位置。并根據(jù)滑坡前緣剪出口的位置及滑坡后緣裂縫位置及產(chǎn)狀[1]，綜合推斷出滑坡體的基本形態(tài)（圖 3）。

圖 3 滑坡體形態(tài)示意圖

滑坡推力的計算（GB 50007—2011），是滑坡治理成敗以及是否經(jīng)濟合理的重要依據(jù)，也是對滑坡的定量評價。

（1）

式（1） 中：Fn、Fn-1為第 n 塊、n-1 塊滑體的剩余下滑力（kN/m）；ψ為傳遞系數(shù)；γt為滑坡推力安全系數(shù)，取 1.20；Gn為第 n 塊滑體自重（kN/m）（表1）； 為第 n 塊滑體滑動面的內(nèi)摩擦角標準值（°）（表1）；cn為第 n 塊滑體滑動面的黏聚力標準值（kN/m）（表 1）；ln為第 n 塊滑體滑動面的長度（m）；βn、βn-1為滑動面與水平面的夾角（°）。經(jīng)計算，每米抗滑擋土墻所提供的抗滑力不應(yīng)小于 238.58 kN（表 2）。

表 2 滑坡推力計算表

4 滑坡整治措施及效果