摘要：在基坑施工時，為了降低工程造價同時又提高基坑的安全性經常采用坑外卸土的方法。坑外卸土類似于在圍護結構以外采取放坡開挖的方式，影響因素包括：坑外卸土的深度、角度和卸土寬度。這些因素對基坑的穩定性有著重要的影響。文章通過一個工程實例分析了以上因素的影響。最后得出對不同的基坑應采用不同的卸土方案以達到安全經濟的目的的結論。
　　關鍵詞：坑外卸土，基坑
　　
　　1引言
　　在進行基坑工程施工時，為了降低造價通常采用坑外卸土的方法來減少圍護結構的深度。坑外卸土是一種即可以減少圍護結構長度又能同時提高基坑安全的方法，類似于在圍護結構以外采取放坡開挖的方式。坑外卸土的深度往往根據場地的地質情況和周邊環境來確定，坑外卸土對基坑的影響需要進一步進行研究。
　　龔曉南[1]提出要對坑外卸土進行深入的研究，加深對坑外卸土機理的認識。根據實際的工程經驗，坑外卸土在大部分時候可以提高基坑的安全性，但是如果卸土不當則也有可能導致基坑的穩定性降低。
　　2工程實例
　　恩平市中澳豪庭地下室基坑工程，基坑總周長約為516.5延米，占地面積約9080m2，總體開挖深度9.8米。由于基地北側地面標高較高，而且有保留建筑物，導致場地無法平整到與其它三面相同的標高。
　　圍護結構采用鉆孔灌注樁Φ850mm@1050mm，兩道混凝土支撐。在進行施工時，為了使基坑的圍檁在同一平面上，達到便于施工的目的，首先考慮坑外卸土的方法。對于東、南、西三面圍檁軸線位置設計在－0.5m位置，而北側由于地勢高1m，圍檁軸線為－1.5m位置，坑外卸土1.1m，按1:1放坡。
　　現場地質條件見表1，表中土層資料為北側某一典型鉆孔資料，其它三面由于條件相對簡單這里只介紹北側的情況。對于開挖深度8.7處，考慮填土厚度為2.06m，其它土層不變。
　　場地地質條件表1

                           
　　按照規范，基坑穩定性驗算結果見表2。坑外按1:1卸土，挖土寬度為1m，基坑整體穩定性增加但是增加的幅度很小，要遠遠小于開挖深度減小導致的穩定性增加。坑外卸土甚至還導致了基坑抗隆起安全系數的減小，這也是與減小開挖深度有較大區別的。圍護結構最大變形分別為：不卸土時27.8mm，卸土時22.1mm，降低深度計算時23.6mm。
　　從表2可以看出，由于坑外卸土坑底抗隆起穩定性安全系數反而降低，可見坑外卸土的影響需要更進一步的分析。
　　基坑穩定性驗算結果表2
　　                　　
　　3坑外卸土對基坑穩定性的影響
　　3.1坑外卸土深度的影響
　　一般情況下坑外卸土的深度是由場地條件決定的，在這里假設坑外卸土的深度在基坑穩定的前提下是可以無限增加的。對上面工程進行驗算，當卸土坡比和挖土寬度保持不變，深度增加到1.5m時，基坑的整體穩定性安全系數為1.85，圍護結構最大變形為22mm。
　　當卸土坡比和挖土寬度保持不變，卸土深度繼續增加到2.0m時，基坑的整體穩定性安全系數增加到1.86，圍護結構最大變形為21.4mm，而坑底抗隆起安全系數減小到2.64。由此可見隨著坑外卸土深度的增加，基坑的整體穩定性是不斷增加的，圍護結構的變形也是逐漸減小的，但是基坑的抗隆起安全系數則逐漸減小。
　　3.2坑外挖土寬度的影響
　　當卸土坡比和深度保持不變，挖土寬度增加到2m時，基坑的整體穩定性安全系數增加到1.86，圍護結構最大變形為21.1mm，坑底抗隆起安全系數為2.65。當挖土寬度繼續增加到3m時，基坑的整體穩定性安全系數增加到1.87，圍護結構最大變形減小到21mm，坑底抗隆起安全系數保持2.65不變。
　　由此可知，坑外挖土寬度越大對基坑的安全性越有利，如果條件允許可以適當增加坑外挖土寬度。
　　3.3坑外卸土角度的影響
　　坑外卸土角度在某種意義上和坑外卸土寬度可以等效起來，在坑外卸土深度不變的情況下，增加挖土寬度和減小卸土角度都可以使卸土的方量增加。
　　當卸土深度和挖土寬度保持不變，卸土角度減小到30°時，基坑的整體穩定性安全系數增加到1.86，圍護結構最大變形為21.8mm，坑底抗隆起安全系數為2.65。當卸土角度繼續減小到15°時，基坑的整體穩定性安全系數增加到1.9，圍護結構最大變形為21.8mm，坑底抗隆起安全系數增加到2.68。
　　坑外卸土坡度越小時基坑的穩定性越好，但是圍護結構的變形則變化很小很小。
　　3.4卸土對基坑影響的機理分析
　　按照標準基坑工程設計規程，基坑的整體穩定性采用圓弧滑動法計算，整體穩定性安全系數等于每一土條的抗滑力矩與滑動力矩的比值。當采用坑外卸土時，圍護結構后的土體主動土壓力減小，其滑動力矩減小，所以坑外卸土時基坑的整體穩定性安全系數增加。
　　坑底抗隆起穩定性問題比較復雜，對此有大量的文獻進行報道[3,4]，對于基坑抗隆起安全系數的計算方法也各不相同。采用抗隆起力矩與隆起力矩的比值作為坑底抗隆起安全系數值。由于坑外卸土深度的增加，圍護結構的長度減少，使得抗隆起力矩減小，所以坑外卸土深度增加時，坑底的抗隆起安全系數稍稍減小；而坑外卸土的寬度在一定范圍內變化則不會影響到抗隆起安全系數的變化，但是當其不斷增大時，則相當于基坑的開挖深度降低；坑外卸土角度減小所起得作用與增加卸土寬度的作用相當，當角度不斷減小時，可以認為基坑的開挖深度降低。
　　圍護結構的水平變形要相對簡單的多，通過對圍護結構的受力分析就可以得出。坑外卸土的作用是減小圍護結構后的主動土壓力，從而減小圍護結構的變形。
　　4坑外卸土的界限
　　坑外卸土的主要目的是為了降低工程造價，提高基坑的安全性。那我們就可以從基坑的安全性和經濟性兩個方面來考慮坑外卸土的意義。
　　基坑規范中規定基坑的第一道支撐不應低于地表3m，所以對于帶內支撐的基坑來說，坑外卸土的深度應該在3m的范圍以內。
　　基坑卸土寬度從安全性角度來說是越大越好，但是由于場地條件的影響不能無限增加，只能找一個合理的值。以上面提到的工程為例，卸土深度按1.1m考慮，基坑穩定性安全系數隨卸土寬度的變化情況見表3。從表中可以看出，考慮到對環境的影響和經濟效益，基坑卸土寬度較理想的值為1.5m。
　　卸土角度也是越小越好，但是考慮到場地情況和經濟效益的結合，也需要有一個合理的值。不同卸土角度基坑穩定性安全系數值見表4。從表4可以看出34°（即放坡比1：1.5）是一個即經濟又能保證安全性的卸土角度。
　　
　　卸土寬度對基坑穩定性的影響表3
　　                  　　
　　對以上因素進行綜合考慮，坑外卸土在2m左右，卸土角度選取在34°，卸土寬度為1.5m是一個即經濟又安全的坑外卸土方案。當然坑外卸土還要根據具體的工程來選取合理的組合。
　　5結論
　　文章分析了坑外卸土對基坑穩定性的影響，探討了卸土對基坑穩定性產生作用的內在原因，并根據工程實際討論了應選取合理的卸土方案來達到經濟安全的目的。可以得出以下結論：
　　1）坑外卸土深度越大基坑越安全，但是安全性的增加要遠遠小于降低開挖深度的影響；
　　2）卸土寬度越大基坑越安全，施工也越方便，但是較經濟的選擇在1.5m左右；
　　3)坑外卸土的角度越小越好，較經濟的選擇為34°。
　　基坑具體的卸土方案要根據場地的工程地質條件和周圍環境來確定，一個合理的坑外卸土方案即可以達到降低工程造價的目的有可以提高基坑的安全系數。
　　參考文獻
　　[1]龔曉南。關于基坑工程的幾點思考[J]，土木工程學報，2005,Vol.38,No.9:99~103.
　　[2]鄒廣電.基于一個上限分析方法的深基坑抗隆起穩定分析[J]，巖土力學，Vol.25,No.12,Dec.,2004:1873~1878.
　　[2]王成華,鹿群,孫鵬.基坑抗隆起穩定分析的臨界寬度法[J]，巖土工程學報，Vol.28,No.3,Mar.,2006:295~300.