2.4.4.1　基坑（槽）边坡稳定问题

边坡的稳定，主要由土体的抗滑力来保持。当土体下滑力大于抗滑力，边坡就会失去稳定而发生滑动，这种滑动一般是在一定范围内整体沿某一滑动面向下和向外移动。滑动面的位置与形状取决于土层的性质和结构，在含有粘土夹层的土体因浸水而下滑时，该滑动面往往沿夹层发展。

边坡的失稳往往是在外界不利因素影响下触发和加剧的。这些外界不利因素往往导致土体剪应力的增加或抗剪强度的降低。

土体的下滑力在土体中产生剪应力，引起土体剪应力增加的因素主要有坡顶上堆物、行车等荷载；雨水或地面水渗入土中使土中的含水量增加而造成土的自重增加；地下水的渗流产生一定的动水压力；土体竖向裂缝中的积水产生侧向静水压力；边坡过陡，土体本身稳定性不够。

引起土体抗剪强度降低的因素主要是土质本身较差或因气候影响使土质变软；土体内含水量增加而使土体内聚力降低、产生润滑作用；饱和的细砂、粉砂受振动而液化等。

在一般情况下，开挖深度较大的基坑，应对土方边坡作稳定分析，即在给定的荷载作用下，土体抗剪切破坏应有一个足够的安全系数，而且其变形不应超过某一容许值。

由于影响边坡稳定的因素很多，精确地计算尚有困难。目前进行边坡稳定的分析方法，主要有摩擦圆法、条分法、极限分析法等。下面以“条分法”为例简述其计算方法。

“条分法”的基本假定是：①滑动面近似于圆柱形；②当内摩擦角φ≥30°时，滑动面通过坡脚；③在计算中当作平面问题看待，如图2-39所示。

图2-39　粘性土坡的稳定分析

计算时，按比例绘出边坡剖面，将土体分成几个竖直狭条（不少于4～5个）。设条状土体的自重（包括其顶面荷载）为Wi，为简化计算，设土条侧面上的法向力Pi，Pi+1和剪力Xi，Xi+1的合力相平衡，则作用于滑动面fg上的法向反力Ni和剪切力Ti分别为

构成滑阻力的还有粘聚力Ci，则相对于滑动面ab上圆点O点的总滑动力矩为

滑动面ab上的总阻滑力矩为

边坡稳定系数K为

式中　K——边坡稳定系数，一般取1.25～1.43；

li——分条的圆弧长度；(www.daowen.com)

φi——分条土的内摩擦角；

βi——分条的坡角；

R——滑动面以O点为圆心的圆弧半径；

T——滑动面上总滑动力；

T'——滑动面上总阻滑力。

如果有地下水，则需考虑孔隙水压力μ的影响，则按下式计算边坡稳定系数：

式中　——有效内聚力和有效内摩擦角；

μi——狭条土的孔隙水压力。

由于滑动圆弧是任意选定的，因此还必须对其他滑动圆弧（不同圆心位置和不同半径）进行验算，直至求得最小稳定系数。而与最小稳定系数对应的滑动圆弧即为最危险滑动圆弧。根据经验，最危险滑动圆弧两端在距顶点和坡脚点各为0.1mH处，且最危险滑弧中心在ab线的垂直平分线上。这样，只需在此垂直平分线上取若干点作为滑弧圆心，按上述方法分别计算，即可求得最小的稳定系数。对于一级基坑（H＞15m），K=1.43；二级基坑（8m≤ H≤15m），K=1.3；三级基坑（H＜8m），K=1.25。

为了保证边坡稳定、施工安全，基坑（槽）开挖可采取以下几种措施：①放足边坡。边坡的留设应合乎规范要求，其坡度的大小，则应根据土壤的性质、水文地质条件、施工方法、开挖深度、工期的长短等因素而定；②设支撑。为了缩小施工面，减少土方量，或受场地的限制不能放坡时，可设置土壁支撑保证边坡稳定。

2.4.4.2　 基坑（槽）支撑

开挖基坑（槽）时，如地质、周围条件允许，可放坡开挖，但在建筑密集地区施工，有时不允许按要求放坡开挖，或有防止地下水渗入基坑要求时，就需要用支护结构支撑土壁，以保证施工的顺利和安全，并减少对相邻已有建筑物的不利影响。土壁支撑根据基坑（槽）以及其深度和平面宽度大小可采用不同的形式。在开挖较窄的沟槽时，多用横撑式土壁支撑。横撑式土壁支撑根据挡土板的不同，分为水平挡土板式（图2-40（a））和垂直挡土板式（图2-40（b）），前者又可分为断续式和连续式。断续式水平挡土板支撑在湿度小的粘性土及挖土深度小于3m时采用。连续式水平挡土板支撑用于较潮湿的或散粒的土，挖土深度可达5m。垂直挡土板支撑用于松散的和湿度很高的土，挖土深度不限。

在开挖一般浅基坑，且基坑宽度较大时，常用斜柱支撑（图2-41（a））、锚桩支撑（图2-41（b））、短桩横隔板支撑（图 2-41（d））。

图2-40　 横撑式支撑

1—水平挡土板；2—竖楞木；3—工具式横撑；4—竖直挡土板；5—横楞木

图2-41　浅基坑支撑方法