规划设计 某高层办公综合楼工程基坑边坡稳定性的评价 林斌 汕头市龙华建筑总公司 广东汕头 ５１５０４１ 摘要：基坑施工是建筑工程施工的重要组成部分，由于深基坑施工的过程比较复杂，施工中面临的风险比较大，因此施工前，对 基坑边坡稳定性的评价就显得尤为重要。本文为对某高层办公综合楼工程基坑边坡稳定性的评价。 关键词：基坑边坡失稳风险分析折线滑动法稳定性评价 １、工程概况 工程位于广澳港区，属高层办公 综合楼；工程总用地面积２１７９０ｒｄ，总 建筑面积２３０５７．６ｒｄ，其中一层地下室 面积２７４２ ；由１５层主楼（高度６２．７ｍ） 及３层裙楼（高度１５．５ｍ）组成，建筑平 面布局呈矩形，约４５ｍＸ４９．２ｍ；采用钢 筋混凝土框架一剪力墙结构，预应力钢 篾砼桩基础；地下室底板结构设计标 高为一５．６０ｍ，最大承台基坑开挖深 度：一８．２０ｍ，距自然地面深度约７．５０ｍ； 基坑工程拟采用明开挖加降水的施工 总平面图 方法施工；工程总平面如左图所示。 ２、基坑边坡失稳风险分析 因工程基坑开挖深度大，其周边边坡极易发生失稳而酿发工程安全事 故，为确保基坑施工安全，必须在施工前对工程基坑边坡稳定性进行分析。 ２．１岩土工程条件分析 拟建场地地貌属低山、丘陵及滨海浅海滩地带，原始地貌坑洼不平，后经 人工填嚣整平。根据土层的物理学性质和地质成因等特征划分为８个岩土层， 分述如下： 笫ｌ层为杂填土：由花岗岩风化土新近填筑而成，层厚约２．５０ｍ；笫２层为 细砂，层厚约２．８０ｍ；第３层为淤泥质土，流塑，层厚约２．２３ｍ；笫４层为粉质粘 土，软可塑，层厚约３．２２米；笫５层为粗砂，饱和中密，层厚约３．７５ｍ；第６层为砾 质粘性土，可塑～硬塑，层厚约３．４０ｍ；笫７层为强风化花岗岩，层厚１．７Ｏ～ ｌ１．９５ｍ；第８层为中、微风化花岗岩，揭露层厚３．０１～５．０５ｍ。 场地根据剪切波速试验划分为软弱土、中软土、中硬土和坚硬土：软弱土 处于第３层、第４及第５层，各层工程物理力学性能极差，为高压缩性软土；坚硬 土处于第７层及第８层，层位分布不稳定，层顶标高变化较大。 ２．２周边地质环境（水）的影响分析 『 ．一 工程用地夹在西南海面（渔船避风塘）与东侧山丘之间，建设用地被东 北、东、东南三向环山半包围而地势较低，为海滩近期填筑起来的场地。工程 地处亚热带，雨量充沛，旱雨季降水量变化较大，一月至四月为枯水期；五至 九月降雨量大为丰水期；地下水稳定水位埋深约３．１０ｍ；潜水位２．８０ｍ。孔隙 潜水赋存于第二层细砂层中，含水性、透水性强，对基础开挖和边坡的稳定性 极其不利，基坑开挖时的降水措施极易使边坡失稳而造成塌方。 ２．３施工活动的影响分析 在施工的过程中亦会对边坡的稳定性造成不利影响。由于基坑的开挖范 围较广，大规模的土方开挖在很大程度上改变了地质构造和岩土结构的稳定 性，使原地质天然力学平衡遭到破坏。开挖后的基坑周边形成了坡度较陡的 边坡，其前缘呈临空状态，如施工中对边坡施工设备和土方堆放处理不当，极 易发生边坡塌方酿成安全事故。 根据以上分析：该工程在施工期间存在发生边坡失稳塌方的风险较大， 必要对基坑土边坡稳定性进行验算。 ３、基坑土边坡稳定性验算 地下室基坑开挖深度范围内土层主要为：第一层杂填土、第二层细砂、第 三层淤泥质土，工程上属不良地质土。按规范要求：软质的边坡（沿海地区淤 泥质土边坡）应进行边坡稳定性验算。基坑开挖深度６．５—７．５ｍ，故本工程边坡 稳定性验算深度取７．５ｍ。 依据《建筑边坡工程技术规范》 （ＧＢ５０３３０—２ｏ０２）采用折线滑动法边坡稳定 性计算方法进行验算。具有导向性结构的 土质边坡，滑动面一般近似折线形。一般性 粘土基础边坡，如果边坡土层内有固定的 软弱面，或者土质的１３与值有显著差别，且土 层的层面成直线或近似直线，整个边坡的 滑动面将成折线形（如右图）。 ３．１参数信息 边坡土体类型 杂填土 细砂 淤泥质土 边坡工程安全等级 二级边坡（１．３０） 二级边坡（１ｌ ３０） 二级边坡（１．３０） 边坡稳定计算方法 水平力法 水平力法 水平力法 边坡土体重度（ｋＮ／ｍ３） １８．７０ １６．４０ １７ ００ 边坡土体内聚力（ｋＰａ） １０．Ｏ０ ０ Ｏ０ ２６．００ ｝ 边坡边坡高度（ｍ） ２．００ ２．５０ ２．５０ ｌ边坡边坡土体内摩擦角 ｌ７ Ｏ０。 ２０．ＯＯ ｌ１．Ｏ０。 ｌ 边坡斜面倾角（。） ６０。 ６０。 ６０。 Ｉ边坡项部均布荷（ｋＮ／ｍ２） １５．ｏｏ ５１．０ｏ ９２．００ ３．２折线滑动法计算边坡稳定性公式 如图所示的边坡，其边坡的最小稳定系数出现在三段折线的滑动面上： 计算时，按土质条件将边坡分为三层，则整个土坡稳定系数Ｋ，可表示如下： 卜 －Ｉ－ 等 式中：Ｑ｜－—第ｉ块土块滑动面上的滑动力； ∞ 一第ｉ块土块滑动面倾角； ‘ｐ广— 蒋ｉ块土块土体内摩擦角； ｃ 一第ｉ块土块内聚力； ｌ 一第ｉ块土块滑动面长度。 如果土质比较均匀，或取有关指标的加权平均值，则可得稳定系数Ｋ的简 化式为 Ｋ＝ａ＋二６ ａ与ｂ为引用函数，等于 ａ・１・・ 占＿ 式中：ｃ——边坡土体的内聚力； ＾ｙ——－边坡土体容重； ｎ 一第ｉ块土块的面积。 选定最危险滑动面，对不同的边坡结构参数，可得到ａ和ｂ的简化公式为 ０．４９－０．２￣＋ｏ －０．１一。。 】 式中：ｎ——边坡率（ａ＝ａｒｅｔｇ（１／ｎ））； ‘ｒ边坡土体内摩擦角； 叼 一边坡高度的影响系数； （下转第ＯＯ页） 。９５‘ 规划设计 状发展”形态得以实现。 此外，规划在城西新区围绕中心广场布置博物馆、图书馆、文化馆、体育 城市功能。 ３、生态田园、彰显特色 以水系沟通成为完整的系统，作为城市空间的重要元素。规划延续上版规划 “生态轴”的思路，在康庄路以西规划一条纵向的绿化带，结合红兴水库的引 南部，形成多条楔形绿带，将城市与周边生态环境融于一体，彰显城市生态特 色。 馆、影剧院等文体娱乐设施以及商务办公区形成市级文体商务中心，以提升 水水渠，以及西湖公园，形成本版规划的“生态轴”。此外规划在城市的西部和 规划的生态田园的空间发展策略则具有两重内涵： 首先，以霍华德的“田园城市”理论和新兴的“农业城市主义” （Ａｇ，ｉ～ｕｒｂａｎｉｚｅ）为理论基础，保护基本农田，在空间上强调城市建设用地与农 业生产用地的有机融合。 其次，创造体现地域环境特征的生态宜居环境。绥化地处松嫩平原，周边 五、总结 绥化市总体规划充分立足其农业大市的现状，发挥城市职能，彰显城市 特色，挖掘生态要素，通过空间结构与形态的优化来实现良好的城市地域功 能组织，规划所提出的发展模式和空间发展策略，在实施过程中将得到不断 为广袤肥沃农田围绕，周边有呼兰河和松花江两条大河和红兴水库，拥有丰 落实和验证，为将来的城市规划研究提供更多的指导。 富的生态景观资源。空间规划应体现绥化“山、水、田、林”的生态环境特征。 参考文献： 因此，规划以生态为出发点，从空间上体现“田园绿城”的形象定位，打造 …张禄祥论都市农业与生态城市建设农业现代化研究２００３ 富有特色的绥化城市形象。中心城区空间规划的生态田园特征从三个层面体 『２田洁刘晓虹贾进崔毅２１都市农业与城市绿色空间的有机契合——城乡 现：宏观层面构建由农田、林地、园地等农业用地组成的外部生态圈层；中观 空间统筹的规划探索４ ５ ８ 规划研究２００６ 层面通过规划绿色开放空间体系来实现，体现为城市组团与生态绿地、农业 【３］宁超乔徐培玮都市农业的城市规划恩考城市发展研究２００６ 用地的融合；微观层面旨在结合水体、绿地等特色景观创造宜居社区，充分发 【４】周利军农业地区城市扩展过程分析——以黑龙江省绥化市为例中国 挥现有景观优势，实现与自然共生、共同、共长的生态宜居城市。 农学通报２０１１ 具体而言，首先充分挖掘周边的生态要素，将红兴水库、绥胜干渠、泥河 ｆ５】赵继龙张玉坤西方城市农业与城市空间的整合实验新建筑２０１２ （上接第９５页） ｒ／广一边坡高度的影响系数。 ４、基坑土边坡稳定性评价 坡高Ｈ影响系数表 根据以上分析和边坡稳定性验算：该工程基坑采用明开挖的施工方法， 叩 叩ｂ ｂ 边坡不能满足稳定性要求，评价如下： １．８２０９ ６０．８０２１ ２９．３６５５ １）根据土地资料场地不良地质在第一～三层，且有流塑，高压缩性，高灵 １．５３８８ １９．１８４１ １４．１８２６ 敏度高特点地基土稳定性差。 １．４２３０ ｌ１．２２０２ ９．２６５３ ２）根据相关规范分别对杂填土、细砂和淤泥质土边坡稳定性验算，结果 稳定性不能满足规范要求，存在安全隐患。 ３．３折线滑动法计算边坡稳定性结果 ３）如基坑工程施工期在７Ｂ至８月，正是台风季节，暴雨、海潮等的自然灾 将三层岩土参数信息分别代人边坡稳定性公式，验算结果如下： 害发生多，对边坡稳定性影响极大。 第一层填土边坡，查上表可得到Ｔ／￣＝１．６３７４，￣ｂ＝２９．３６５５，所以可求得： ４）地下水位高于基坑底０．５～３．５ｍｍ，并直接受地潜水和潮水影响较大。 ａ＝（０．４９—０．２ ｘ（１／０．５ ８）＋Ｏ，０２ ｘ １７．ｏｏ）×１．６３７４＝０．７９ ５）场区内三向地势较高，建设场地地势较低，且面海，当发生山洪、滑坡 ｂ＝（０．１—０．０３ ｘ（１／０．５８ ×２９．３６５５＝１．４１ 等自然灾害，或海潮侵袭，将造成工程基坑及边坡损毁。 此时的边坡稳定系数Ｋ为： Ｋ＝０．７９＋（Ｏ．００／１８．７０）×１．４１＝０．７９２； ５、结语 此边坡稳定系数Ｋｍｉｎ＝Ｏ．７９２＜１．３０，不满足边坡稳定性要求！第二层细 从以上分析论证得出：基坑明开挖时边坡不能满足稳定性要求，存在安 砂边坡，查上表可得到 日＝１．５８２４，￣ｈ＝２３．２３１７所以可求得： 全隐患，在施工过程中可能坍塌造成安全事故和质量事故直接造成生命财产 ａ＝（０．４９—０．２ ｘ（１／０．５８）＋Ｏ．０２ ｘ ２０．ｏｏ）×１．５８２４＝０．８６ 损失。 ｂ＝（０．１—０．０３ ｘ（１／０．５８））Ｘ ２３．２３１７＝１．１２ 根据规范要求，对不满足安全要求的边坡必须采取符合规范之安全措施 此时的边坡稳定系数Ｋ为： 进行维护、加固，防范于未然，建议；基坑明开挖前，需于东北、东、东南三个方 Ｋ＝０．８６＋ｆ０．００／１６．４０）×１．１２＝０．８６０； 向对场地边坡采用深层水泥粉喷桩支护。 此边坡稳定系数Ｋｍｉｎ＝０．８６０＜１．３０，不满足边坡稳定性要求！ 参考文献： 第三层淤泥质土边坡，查上表可得到口ａ＝１．５８２４，ｒ／ｂ＝２３．２３１７，所以可求得： ｆ１１｛建筑边坡工程技术规范》（ＧＢ５０３３０－－２００２） ａ＝（０．４９－０．２ ｘ（１／０．５８）＋０．０２ ｘ １ １．Ｏ０）ｘ １．５８２４＝０．５８ 『２１（建筑边坡支护技术规范￣（ＤＢＳ０—５０１８—２００１） ｂ＝（０．１－０．０３ ｘ（１／０．５８））Ｘ ２３．２３１７＝１．１２ 【３】《地基与基础工程施工计算》席永慧徐伟主编２００８年９ｆｌ 此时的边坡稳定系数Ｋ为： 『４］ＰＫＰＭ￣＿Ｊ－基础工程计算系列软件２００８年４月 Ｋ＝０．５８＋（１０．００／１７．００）ｘ １．１２＝１．２３２； 作者简介： 此边坡稳定系数Ｋｍｉｎ＝１．２３２＜１．３０，不满足边坡稳定性要求。 林斌（１９６６－），女，工程师、注册监理工程师，从事工程施工管理工作 ‘９７。
