10.5 基坑穩(wěn)定性分析

10.5基坑的穩(wěn)定性分析

基坑工程的穩(wěn)定性主要表現(xiàn)為以下幾種形式：(1)整體穩(wěn)定性；(2)傾覆及滑移穩(wěn)定性；(3)基坑底隆起穩(wěn)定性；(4)滲流穩(wěn)定性。11.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，整體穩(wěn)定破壞大體是以圓弧滑動(dòng)破壞面的形式出現(xiàn)，條分法是整體穩(wěn)定分析最常使用的方法。最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面上諸力對(duì)滑動(dòng)中心所產(chǎn)生的抗滑力矩與滑動(dòng)力矩應(yīng)符合下式要求：

MR/MS≥1.25~1.35 式中：MR——抗滑力矩

MS——滑動(dòng)力矩。2

對(duì)無(wú)支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑，驗(yàn)算方法見土力學(xué)教材。對(duì)有支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑，需計(jì)算圓弧切樁與圓弧通過樁尖時(shí)的基坑整體穩(wěn)定性，圓弧切樁時(shí)需考慮切樁阻力產(chǎn)生的抗滑作用，即每延米中樁產(chǎn)生的抗滑力矩Mp。

有支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑整體穩(wěn)定性驗(yàn)算3(2-43)式中：Mp——每延米中的樁產(chǎn)生的抗滑力矩(kN·m/m)；——樁與滑弧切點(diǎn)至圓心連線與垂線的夾角；Mc——每根樁身的抗彎彎矩(kN·m/單樁)；hi——切樁滑弧面至坡面的深度(m)；γ——hi范圍內(nèi)土的重度(kN/m3)；Kp、Ka——土的被動(dòng)與主動(dòng)土壓力系數(shù)；d——樁徑(m)；Δd——兩樁間的凈距(m)。對(duì)于地下連續(xù)墻、重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)d+Δd＝1.0m。42.傾覆及滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的傾覆和滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示:重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆及滑移穩(wěn)定驗(yàn)算計(jì)算簡(jiǎn)圖5(2-44)式中：Ka——抗傾覆安全系數(shù)，Ka≥1.3；ba——主動(dòng)土壓力合力點(diǎn)至墻底的距離(m)；bp——被動(dòng)土壓力合力點(diǎn)至墻底的距離(m)；W——重力式支護(hù)體的重力(kN/m)；B——重力式支護(hù)體的寬度(m)；Ea——主動(dòng)土壓力(kN/m)；Ep——被動(dòng)土壓力(kN/m)。6抗滑移穩(wěn)定性按下式驗(yàn)算：式中：Kh——抗滑移安全系數(shù)，Kh≥1.2；

——墻底與土之間的摩擦系數(shù)，當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，可?。簩?duì)淤泥質(zhì)土＝0.2～0.50，黏性土＝0.25～0.4，砂土＝0.4～0.50。(2-45)樁墻式懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平推移和抗整體傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)滿足下列條件，如圖2.18所示。7≥(2-46)(2-47)≥式中：Ep、bp——分別為被動(dòng)側(cè)土壓力的合力及合力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)底端的力臂；Ea、ba——分別為主動(dòng)側(cè)土壓力的合力及合力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)底端的力臂。8杭州地鐵1號(hào)線基坑內(nèi)發(fā)生土體滑移92009年1月26日18時(shí)20分左右，杭州地鐵1號(hào)線鳳起路站基坑內(nèi)發(fā)生土體縱向滑移事故，沒有造成人員傷亡。事故發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)立即啟動(dòng)了應(yīng)急預(yù)案，采取了一系列應(yīng)急搶險(xiǎn)措施：補(bǔ)設(shè)鋼支撐，確?；影踩?；加強(qiáng)對(duì)基坑和周邊建筑物的監(jiān)測(cè)；北面土體滑移面的頂部適當(dāng)進(jìn)行卸載；調(diào)整公交延安路(鳳起路-慶春路段)交通；進(jìn)一步優(yōu)化鳳起路站的支撐體系以加強(qiáng)安全性等。10上海萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)工地基坑外側(cè)土方滑移發(fā)生坍塌的是寶山萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)工地北面，近一二八紀(jì)念路一側(cè)的圍墻。

113.基坑底隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)飽和軟黏土，抗隆起穩(wěn)定性的驗(yàn)算是基坑設(shè)計(jì)的一個(gè)主要內(nèi)容。基坑底土隆起，將會(huì)導(dǎo)致支護(hù)樁后地面下沉，影響環(huán)境安全和正常使用。隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算的方法很多?？砂吹鼗?guī)范推薦的以下條件進(jìn)行驗(yàn)算：基坑底隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算12≥1.6式中：Nc——承載力系數(shù)，條形基礎(chǔ)時(shí)Nc=5.14；τ0——抗剪強(qiáng)度，由十字板試驗(yàn)或三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)確定(kPa)；

γ——土的重度(kN/m3)；t——支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度(m)；h——基坑開挖深度(m)；q——地面荷載(kPa)。以上公式依據(jù)Terzaghi地基承載力公式而來(lái)：pu=γtNq+cNc+1/2γbNγ，=0時(shí)，Nc=5.14，Nq=1，Nγ=0。13案例基底隆起1．現(xiàn)象基坑寬10m，長(zhǎng)超過200m，挖深9.5～10.5m，地下連續(xù)墻80cm厚，深20m，兩道鋼筋混凝土支撐，地面下20m范圍內(nèi)為飽和流塑狀灰色淤泥，內(nèi)摩擦角φ=11.5，粘聚力為12kPa。挖土到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，地下連續(xù)墻12幅(單元)發(fā)生整體滑移，基坑地面隆起，第二道支撐大部分剪斷，第一道支撐拉脫跌落，基坑支護(hù)破壞?？油饣鷧^(qū)很大，地面下沉最大4m，附近民房受到損害。2．原因分析

勘察單位建議用于穩(wěn)定分析的c值為13kPa，φ值為6.5kPa，經(jīng)重新勘察，分析結(jié)果穩(wěn)定系數(shù)K為0.74，認(rèn)為造成事故的主要原因是土體失穩(wěn)，被動(dòng)土區(qū)提供的被動(dòng)抗力不足。

3．防治措施

提高基坑底面的穩(wěn)定性(包括坑底隆起、管涌、抗?jié)B等)采用的方法，一是加深嵌固深度，二是加強(qiáng)坑底土的強(qiáng)度。該工程以加強(qiáng)坑底土的強(qiáng)度較為合適(以深層攪拌水泥土加固)。實(shí)踐說明用這種方法比加深嵌固深度較為經(jīng)濟(jì)。144.滲流穩(wěn)定性驗(yàn)算1)流土(或流砂)穩(wěn)定性驗(yàn)算滲流力(或動(dòng)水壓力)可由流網(wǎng)計(jì)算，也可按以下簡(jiǎn)化方法計(jì)算流土(或流砂)穩(wěn)定性驗(yàn)算15

試驗(yàn)證明，流土(或流砂)首先發(fā)生在離坑壁大約為擋土結(jié)構(gòu)嵌入深度一半的范圍內(nèi)(hd/2)，近似地按緊貼擋土結(jié)構(gòu)的最短路線來(lái)計(jì)算最大滲流力，則滲流力(或動(dòng)水壓力)

j為(2-51)式中：——坑內(nèi)外水頭差(m)；hd——擋土結(jié)構(gòu)入土深(m)；γw——水的重度(kN/m3)。上式表明了要避免發(fā)生流土(或流砂)