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廢漿池基坑放坡開挖施工設計與安全管理研究

文檔作者：傅豪文檔來源：中國化學工程第三建設有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月25日
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廢漿池基坑放坡開挖施工設計與安全管理研究
傅 豪 (中國化學工程第三建設有限公司，安徽淮南232038)
■■■——_
—■■■■_
■—●■■一
_ 摘 要：文章歸納總結(jié)基坑放坡開挖施工安全影響因素，并利用折線
排 滑動法對依托工程邊坡穩(wěn)定性進行計算，在滿足規(guī)范的基礎上加強安
‘卜卜 全預防措施，保證工程在基坑放坡開挖的安全性并提出工程施工安全
焙’-7, 管理方法。結(jié)論：利用折線滑動法計算基坑放坡開挖的邊坡穩(wěn)定性滿
蠹．I mu 足規(guī)范要求，工程安全順茹 利完成施工；安全管理研究提出的預防措施
對類似工程具有一定參考價值。
：露 關(guān)鍵詞：基坑；放坡開挖；折線滑動法；穩(wěn)定性；預防措施；安全管理
稿 中圖分類號：TU46"3 文獻標識碼：B
文章編號：1 007—7359(201 6)01—01 54—03
DoI：1 0．1 6330／j．cnki．1 007—7359．201 6．01．033
圈
1 研究背景
隨著城市建設的快速發(fā)展，地鐵、新建高層住宅、
工業(yè)廠房等項目中的基坑工程越來越多?；臃牌麻_
挖因其設計簡單、施工便捷、經(jīng)濟性好等優(yōu)勢，在地基
土質(zhì)較好、開挖深度不深以及施工現(xiàn)場有足夠放坡場
所的工程無疑是首選方案。
基坑放坡開挖是根據(jù)地質(zhì)資料設計安全合理的
基坑邊坡坡度，使基坑開挖后的土體在無加固及無支
撐的條件下，依靠土體自身的強度在新的狀態(tài)下取得
穩(wěn)定的邊坡并維護整個基坑的穩(wěn)定狀況，提供安全可
靠的作業(yè)空間的同時又能確?；又苓叺墓こ汰h(huán)境
不受影響或滿足預定的工程環(huán)境要求 。然而，由于
基坑工程是主體工程施工過程中的一種臨時性措施，
且涉及地基土及其變形特性、土壓力計算方法、地下
水運動、坑邊既有建筑物和地下管線容許變形等復雜
的條件，設計分析方法至今僅停留在半經(jīng)驗、半理論
的技術(shù)水平上，基坑工程的風險l!生通常較大 。因此，
在基坑工程設計計算的基礎上加強安全管理研究尤
為必要。
2 基坑放坡開挖安全影響因素
基坑放坡開挖安全受多種因素共同影響，其中主
要影響因素主要包括以下幾點。
2．1錯誤的地質(zhì)資料
勘查單位或施工單位未認真對場地進行實地勘
作者簡介：傅豪(1_993一)，男，安徽肥西人，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學，學士
助理工程師。
察，隨意套用附近已有工程的勘察資料或者勘察數(shù)據(jù)
不全面，使放坡開挖設計所用參數(shù)、指標有偏差，致使
邊坡安全度不足。
2．2不合理的放坡坡度
為節(jié)約成本，有意減少土方開挖量或減少基坑開
挖占用面積，設計不合理的放坡坡度，使基坑邊坡穩(wěn)
定性較差甚至處于危險狀態(tài)。
2．3無降排水措施
在放坡開挖基坑時，為節(jié)約工期、成本等忽略了
坑內(nèi)降排水措施及基坑四周布置截水溝，地表水流人
基坑沖刷邊坡造成塌方和基坑浸水。當基坑底面低于
地下水位、基坑的開挖切斷了土內(nèi)含水層時，地下水
將會不斷地滲入坑內(nèi)。
2．4護坡措施不足
基坑設計時未考慮降水對邊坡的作用或?qū)邓?
強度估計不足，未對坡面進行加固或加固強度不足，
導致邊坡在降水、滲水等因素影響下穩(wěn)定性降低或失
穩(wěn)。
2．5基坑周邊荷載過大
未考慮施工機械、堆放材料等荷載對邊坡的作
用，隨意堆放導致基坑周邊荷載過大，土體在破裂面
滑動
3 工程概況
3．1工程簡介
依托內(nèi)蒙古伊泰化工有限責任公司120萬噸／
年精細化學品示范項目水煤漿氣化裝置煤漿輸送泵
房廢漿池工程，項目位于廢漿池位于水煤漿制備南
邊，南北向軸線間距19m，廢漿池軸線長11．50m、寬
13．50m，承臺寬出軸線分別為1．35m、1．20m。本工程
+0．00相應于絕對標高1254．40m，自然地坪標高約為
一0．30m；池底底標高一6．90m、池頂頂標高為一0．30m，
基礎設計持力層為第④層強風化泥質(zhì)砂巖。該區(qū)域地
下水位埋深11．0m～12．0m，故不考慮降水。
本工程為地下混凝土池體結(jié)構(gòu)，開挖采用分階分
層放坡開挖。廢漿池土方開挖最大深度約6．60rn。
3．2地質(zhì)資料
廢漿池施工區(qū)域地質(zhì)：第① 層素填土(層厚
0．70～1．00m)；第②層粉細砂(層厚0．30 1．40m)；第③
層全風化泥質(zhì)砂巖(層厚1．00m一4．50m)；第④層強風
化泥質(zhì)砂巖(層厚1．20m～4．60m)；地下水位埋深
1 1．0m～12．0m 。
3．3施工工序
測量定位一撒開挖灰線一第一層(2．6m)土方開
挖 基坑內(nèi)二次放線一第二層(4．0m)土方開挖一邊
坡修整、人工清槽一基坑圍護_+地基驗槽一池體施
工 土方回填。
分級放坡開挖施工工況如圖1所示。
T況1：放坡開挖至2．60m
- 11．3。 。
工況2：放坡開挖至6．60m
。 L3o
圖1 分級放坡開挖施T'I-況
基坑開挖的總體原則：在基坑開挖過程中應掌握
好“分層、分步、對稱、平衡、限時”5個要求，遵循“豎
向分層、縱向分段、快速封底”的原則，并做好基坑排
水。即“沿縱向按限定長度的開挖段逐段開挖，在每個
開挖段中分層，分小段開挖，做好基坑排水，減少基坑
暴露時間?！?
4 放坡開挖設計計算
4．1邊坡穩(wěn)定性計算理論
具有導向性結(jié)構(gòu)的土質(zhì)邊坡，滑動面一般近似折
線形。如果邊坡土層內(nèi)有固定的軟弱面，或者土質(zhì)的
c 與 值有顯著差別，且土層的層面成直線或近似直
線，整個邊坡的滑動面將成折線形。折線滑動法計算
模型如圖2所示。
B z
圖2 折線滑動面計算模型
邊坡的最小穩(wěn)定系數(shù)出現(xiàn)在3段折線的滑動面
上，計算時按土質(zhì)條件將邊坡分為3層，則整個土坡
穩(wěn)定系數(shù)K，可表示如下：
K=1一
式中：
ΣQitg(toi-~vi)Σc~l,costol
+
ΣQitgoJi ΣQ
p 一第i塊土塊滑動面上的滑動力
一第 塊土塊滑動面傾角
廣第 塊土塊土體內(nèi)摩擦角
c|--第 塊土塊內(nèi)聚力
f廠_第i塊土塊滑動面長度
如果土質(zhì)比較均勻，或取有關(guān)指標的加權(quán)平均
值，則可得穩(wěn)定系數(shù) 的簡化式為：
=0+ 6 (2)
a與b為引用函數(shù)，可用下式計算：
l一
Σ ( )
Σ
Σ 。
(3)
6=— — (4)
Σ
式中：c一邊坡土體的內(nèi)聚力
— 邊坡土體容重
一第i塊土塊的面積
選定最危險滑動面，對不同的邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)，可
得到口和b的簡化公式為
f 1 、
{0．49—0．2 +o．o2 (5)
L ， J
r 1 、
b={0．1—0．03 }7／6 (6)
I n J ’
式中：n一邊坡率(a=arctan(1／n))
‘D一邊坡土體內(nèi)摩擦角
叼 一邊坡高度的影響系數(shù)
卵 一邊坡高度的影響系數(shù)
參考規(guī)范惻可知邊坡工程安全等級為二級邊坡，
安全系數(shù)為1．30。
4．2粉細砂層邊坡穩(wěn)定性
邊坡土體類型為粉細砂， 土體重度為
19．00kN／m ，內(nèi)摩擦角為27。，無內(nèi)聚力，邊坡高度為
2．60m，斜面傾角為45。。
對于坡高為2．6m的邊坡，查上表1可插值得到
r／．=1．5729， =22．2944，所以可求得a=1．31，b=1．56，此
時的邊坡穩(wěn)定系數(shù)K=I．3 1。邊坡穩(wěn)定系數(shù)K≥1．30，滿
足邊坡穩(wěn)定性要求。
4．3泥質(zhì)砂巖層邊坡穩(wěn)定性
邊坡土體類型為風化巖， 土體重度為
23．60kN／m ，內(nèi)摩擦角為27。，內(nèi)聚力為5．00kPa，邊
坡高度為4．00m，斜面傾角為52．4。。
對于坡高為4．0m的邊坡，查上表可得到
1．4725， =14．1826，所以可求得a=1．13，b=0．87，此時的
邊坡穩(wěn)定系數(shù)K=I．32。邊坡穩(wěn)定系數(shù)K≥1．30，滿足
邊坡穩(wěn)定性要求。
州
：
一
j=盈
口
-卜卜
縋 。
：尚
_
坡高H影響系數(shù)表 表1
4．4排水設計
考慮現(xiàn)場雨季影響，基坑采用明排水，在基坑內(nèi)
離池底板邊300ram左右設置一道300×300ram排水
溝，溝底設置排水坡度0．3％。在西北角、東南角分部
設置一個1000mm X 1000ram的集水井，井低面低于
溝底500mm。選用B型離心抽水泵(2B～3 1)將水抽出
基坑外，視水量多少連續(xù)或間斷抽水，以便及時排除
基坑的雨水。
5 基坑安全預防措施
基坑工程廣泛應用于工程建設中，一旦發(fā)生事故
其經(jīng)濟損失、工期損失及人員傷亡巨大。因此，強力有
效的安全預防措施十分必要。
5．1設計預防措施
①設計前對施工現(xiàn)場的地質(zhì)、水文等條件進行確
認，保證設計方案依據(jù)的真實性。
②設計時結(jié)合施工現(xiàn)場的具體情況，合理確定放
坡比例，根據(jù)土質(zhì)、水文等情況，采取多級放坡，增加
坡體的穩(wěn)定性。
③根據(jù)水文條件進行水力計算，設計合理的降排
水方案和結(jié)構(gòu)尺寸。
④根據(jù)放坡土方開挖原則，設計合理的開挖路線
和施工機械。
⑤對施工單位進行詳細的設計交底，并提出注意
事項。
5_2施工預防措施
①嚴格按設計規(guī)程進行基坑土方開挖?；硬捎?
縱向分段、豎向分層、橫向分塊，先對稱放坡開挖兩
側(cè)，后開挖中間預留部位土體，最后開挖至基底附近，
采用臺階式整體推進開挖。
②根據(jù)工程地質(zhì)水文條件進行有效的降排水，降
低地下水位，減少土體含水量，增加土體抗剪強度。
③當?shù)叵滤惠^高且有流砂層分布，土體力學
性能受地下水影響較大，必須采取有效的止水帷幕方
案，防止基坑降水對周邊產(chǎn)生地面沉降的影響，避免
流沙或管涌的發(fā)生。
④坡面及坡腳采取一定的加固措施。
⑤基坑邊坡附近嚴禁隨意堆放施工機械及原材
料等，避免基坑周邊超載。
⑥合理加快施工進度，盡可能地縮短基坑土體暴
露時間，必要時采取鋼筋網(wǎng)噴射混凝土加強邊坡穩(wěn)定
性。
5．3管理預防措施
①在施工過程中形成有效的“設計～施工一收集
并反饋信息一再設計一再施工”信息反饋機制，對各
種可能產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)的原因有針對性的采取措施。
② 自覺做好基坑變形監(jiān)測，對不正常的位移變形
及時反饋各方，采取措施排除危險，必要時可借助先
進的自動化預警設備。
③建立基坑工程放坡開挖安全評價體系。
④做好應急搶救預案，盡力救人救物，挽回生命
財產(chǎn)等損失。
6 結(jié)論
煤漿輸送泵房廢漿池基坑施工方案比選后發(fā)現(xiàn)
放坡開挖施工在經(jīng)濟、工期等各方面優(yōu)勢明顯，利用
折線滑動法對邊坡穩(wěn)定性設計計算，結(jié)果符合規(guī)范要
求。結(jié)合放坡開挖安全預防措施，工程順利安全完成。
結(jié)合工程實例，對影響基坑邊坡穩(wěn)定性的因素進
行分析總結(jié)并提出放坡開挖施工安全預防措施，為今
后類似工程的設計和施工提供一些借鑒和參考。
參考文獻
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