岩土基坑边坡失稳及加固处理探讨

岩土基坑边坡失稳及加固处理探讨摘要：文章结合工程案例，介绍某项目工程边坡体工程地质条件概况，分析边坡失稳成因，提出了边坡加固处理技术方法。

关键词：岩土基坑；混合边坡；地质条件；加固处理

中图分类号：f407.1文献标识码：a 文章编号：

1工程概况

本工程基坑地下室5层、基底开挖标高1056.50m。失稳段边坡位于基坑南侧西端，坡面走向n82°e左右、倾nw，基坑外侧21.0m 左右有一栋6层的条基砖混结构旧居民楼。建设单位要求的坡形如图1所示，坡脚8m左右宽度内有设计开挖深度1m左右的电梯井基槽。根据基础资料审定批复的基坑支护施工图设计，该段边坡工程安全等级为1级，边坡高24.5m，土层高10.0m，基岩高14.5m，岩体破裂角56.2°，岩体等效内摩擦角强风化40°、中风化55.0°，采用格构式锚杆（索）挡墙支护（见图1），上阶为土质边坡，锚索水平、垂直间距均为2.5m（3排），下阶基本为岩质边坡，锚索水平间距4.0m、垂直间距3.5m（5排）。预应力锚索倾角25°、预应力锁定值700kn。失稳段边坡上阶严格按设计施工并完成所有3排锚索的张拉锁定后，主要因抢工期、节约造价，在下阶仅作50mm

厚混凝土素喷的情况下，一步开挖到位至1056.50m标高，当时未出现明显变形现象。电梯井基槽因溶隙发育垂直超挖2m，其间边坡侧的局部槽壁出现较小规模坍塌。超挖部分拟用混凝土回填前，下阶首先在坡脚附近出现剪出破坏，并伴随掉块和蠕变现象，坡顶居

民楼外约1m位置出现一条长15m左右、最大张开宽度近5cm的弧型延伸裂缝（见图1），部分竖向格构梁下部开裂。坡脚反压并采取其他辅助措施后边坡变形停止。

图1失稳段边坡标准横剖面

2边坡体工程地质条件概况

失稳段边坡体的工程地质概况，以边坡勘察文件为基础结合现场开挖揭露的情况确定（见图1）。

2.1地形地貌

失稳段边坡顶部平坦，标高1081.00m左右，坡顶6层居民楼条基埋深1m左右，地面排水设施损毁严重，雨水不能及时有效排走。边坡按两阶放坡开挖，上阶高8.0m、坡率

1:0.50，下阶高16.5m、局部坡脚垂直超挖至3m、坡率1:0.25；坡顶与居民楼间水平宽度8m，

水平台阶宽度6m、标高1073.00m左右（见图1），坡顶主要用于修建临时工棚，水平台阶主要用于土石方运输通道及施工材料堆放。

2.2地层岩性

覆盖层自上而下为1.0m左右厚杂填土层①（qml）和9.0m左右厚第四系残坡积红黏土层（qel+dl）。上部可塑状红黏土②厚6.0m 左右，下部软塑状红黏土③厚3.0m左右，ⅱ类块状结构。

下伏三叠系下统安顺组第二段（t1a2）薄至中厚层泥质白云岩，中风化岩体⑤较破碎，属较软岩，岩体基本质量等级为ⅳ级，边坡

岩体类型为ⅲ类。表层强风化岩体④厚4.5m左右，岩体破碎，属软岩，岩体基本质量等级为ⅴ级，边坡岩体类型为ⅳ类。

2.3地质构造

工程区位于贵阳向斜西翼近轴部，岩层呈单斜构造，失稳段边坡现场揭露的岩层产状105°∠39°。主要发育有3组节理裂隙j ①～j③：j①产状125°∠55°、线连通率80%，j②产状280°∠70°、线连通率75%，j③产状44°∠65°、线连通率80%，均为结合差至很差的软弱结构面。

2.4水文地质条件

地下水类型包括第四系松散层孔隙水及基岩溶洞裂隙水。管网破损漏水下渗汇集于土层孔隙中，在杂填土层与红黏土层的接触带上形成有上层滞水，但无统一分布水位。基岩溶

洞裂隙水位略低于坑底。

3边坡稳定性分析

根据失稳段边坡工程地质条件、岩土类型和结构及坡面荷载特点，边坡上阶可能产生圆弧滑动变形破坏，下阶的主要变形破坏模式可能为平面滑动。岩层倾向坡内，视倾角-17.6°（横向坡），3组节理裂隙均不构成顺向外倾结构面，其视倾角依次为-44.2°（反向）、40.3°（横向）、52.9°（斜向），斜向结构面视倾角缓于破裂角56.2°、对边坡稳定性更不利。

结合水平台阶内侧裂纹发展情况，边坡下阶的失稳破坏，可能主要与优势外倾结构面斜向节理裂隙j③的扩展、贯通密切相关，

沿着j③的视倾角52.9°产生平面滑动。

3.1岩土物理力学指标

根据边坡勘察文件和现场实际情况，失稳段边坡稳定性分析所采用的重度γ、黏聚力

c、内摩擦角φ等岩土物理力学指标见表1，表中节理裂隙（j

③）的岩桥效应根据《

工程岩体抗剪强度确定综合方法———gmem研究》确定。

表1边坡岩土物理力学指标取值

3.2稳定性评价

边坡不支护时，上阶稳定性系数ks±1=0.95＜1.30[1]，既不稳定也不安全，下阶稳定性系数ks岩1=1.04＜1.35[1]，仅为临界稳定但不安全。上阶按施工图施工后稳定性系数ks±2=1.48＞1.30，既稳定又安全、经济。下阶在仅做坡面简单封闭防护的情况下，其临界稳定一直维持到边坡开挖至坡脚。基槽超挖导致槽壁坍塌后，下阶稳定性系数ks岩2=0.88＜1.35，稳定性降低约15%，变得既不稳定更不安全。下阶失稳后，上阶稳定性系数ks±3=1.02＜1.30，稳定系数降低约31%，稳定性大大降低，变得既很不稳定也很不安全。

4边坡失稳成因分析

坡顶居民楼墙外1m左右位置的裂缝是上阶圆弧滑动形成的，竖向梁下部裂缝主要是下阶平面滑动形成的。根据边坡支护前后的稳

定性评价，上阶圆弧滑动是由下阶平面滑动引发

的，下阶平面滑动是由坡脚电梯井基槽超挖诱发的。下阶稳定性系数ks岩1=1.04＜k’s岩1

=1.11，故破坏面角度是结构面j③的视倾角52.9°而不是岩体破裂角56.2°。下阶的临界平衡状态一直到槽壁坍塌后才被打破，因此，下阶失稳的根本原因是设计的锚索没有实施导致安全储备不足，电梯井超挖后槽壁坍塌只是诱因。槽壁坍塌后，岩质边坡部分抗滑段滑落，

优势斜向外倾结构面不断扩展、贯通，岩桥效应降低，下阶因安全储备不足而失稳。下阶失稳后，上阶土质边坡部分抗滑段下沉，格构梁底部开裂，导致已张拉锁定的最底排锚索预应力松弛甚至丧失，坡顶变形开裂，上层滞水下渗软化坡体，稳定性进一步降低，裂缝不断发展，坡体进一步下沉，下阶顶部荷载增加，最终该段边坡整体失稳。

5边坡加固处理

下阶剪出口位于坡脚附近，为控制下阶变形破坏进一步发展，回填基槽，坡脚用砂袋反压至1061m标高。反压体断面呈梯形，顶宽约3m，底宽约5m。暂时清除坡顶、水平台阶上的附加荷载，对未丧失预应力的上部两排锚索进行补张拉，修补排水沟，封闭地面裂缝

，同时加强变形监测。对上阶丧失预应力的最底排锚索，修补竖向梁破损部位并恢复其预应力后，上阶圆弧滑动稳定性系数k’s