摘要：在基坑施工时，为了降低工程造价同时又提高基坑的安全性经常采用坑外卸土的方法。坑外卸土类似于在围护结构以外采取放坡开挖的方式，影响因素包括：坑外卸土的深度、角度和卸土宽度。这些因素对基坑的稳定性有着重要的影响。文章通过一个工程实例分析了以上因素的影响。最后得出对不同的基坑应采用不同的卸土方案以达到安全经济的目的的结论。
关键词：坑外卸土，基坑
1引言
在进行基坑工程施工时，为了降低造价通常采用坑外卸土的方法来减少围护结构的深度。坑外卸土是一种即可以减少围护结构长度又能同时提高基坑安全的方法，类似于在围护结构以外采取放坡开挖的方式。坑外卸土的深度往往根据场地的地质情况和周边环境来确定，坑外卸土对基坑的影响需要进一步进行研究。
龚晓南[1]提出要对坑外卸土进行深入的研究，加深对坑外卸土机理的认识。根据实际的工程经验，坑外卸土在大部分时候可以提高基坑的安全性，但是如果卸土不当则也有可能导致基坑的稳定性降低。
2工程实例
恩平市中澳豪庭地下室基坑工程，基坑总周长约为516.5延米，占地面积约9080m2，总体开挖深度9.8米。由于基地北侧地面标高较高，而且有保留建筑物，导致场地无法平整到与其它三面相同的标高。
围护结构采用钻孔灌注桩Φ850mm@1050mm，两道混凝土支撑。在进行施工时，为了使基坑的围檩在同一平面上，达到便于施工的目的，首先考虑坑外卸土的方法。对于东、南、西三面围檩轴线位置设计在－0.5m位置，而北侧由于地势高1m，围檩轴线为－1.5m位置，坑外卸土1.1m，按1:1放坡。
现场地质条件见表1，表中土层资料为北侧某一典型钻孔资料，其它三面由于条件相对简单这里只介绍北侧的情况。对于开挖深度8.7处，考虑填土厚度为2.06m，其它土层不变。
场地地质条件表1
按照规范，基坑稳定性验算结果见表2。坑外按1:1卸土，挖土宽度为1m，基坑整体稳定性增加但是增加的幅度很小，要远远小于开挖深度减小导致的稳定性增加。坑外卸土甚至还导致了基坑抗隆起安全系数的减小，这也是与减小开挖深度有较大区别的。围护结构最大变形分别为：不卸土时27.8mm，卸土时22.1mm，降低深度计算时23.6mm。
从表2可以看出，由于坑外卸土坑底抗隆起稳定性安全系数反而降低，可见坑外卸土的影响需要更进一步的分析。
基坑稳定性验算结果表2
3坑外卸土对基坑稳定性的影响
3.1坑外卸土深度的影响
一般情况下坑外卸土的深度是由场地条件决定的，在这里假设坑外卸土的深度在基坑稳定的前提下是可以无限增加的。对上面工程进行验算，当卸土坡比和挖土宽度保持不变，深度增加到1.5m时，基坑的整体稳定性安全系数为1.85，围护结构最大变形为22mm。
当卸土坡比和挖土宽度保持不变，卸土深度继续增加到2.0m时，基坑的整体稳定性安全系数增加到1.86，围护结构最大变形为21.4mm，而坑底抗隆起安全系数减小到2.64。由此可见随着坑外卸土深度的增加，基坑的整体稳定性是不断增加的，围护结构的变形也是逐渐减小的，但是基坑的抗隆起安全系数则逐渐减小。
3.2坑外挖土宽度的影响
当卸土坡比和深度保持不变，挖土宽度增加到2m时，基坑的整体稳定性安全系数增加到1.86，围护结构最大变形为21.1mm，坑底抗隆起安全系数为2.65。当挖土宽度继续增加到3m时，基坑的整体稳定性安全系数增加到1.87，围护结构最大变形减小到21mm，坑底抗隆起安全系数保持2.65不变。
由此可知，坑外挖土宽度越大对基坑的安全性越有利，如果条件允许可以适当增加坑外挖土宽度。
3.3坑外卸土角度的影响
坑外卸土角度在某种意义上和坑外卸土宽度可以等效起来，在坑外卸土深度不变的情况下，增加挖土宽度和减小卸土角度都可以使卸土的方量增加。
当卸土深度和挖土宽度保持不变，卸土角度减小到30°时，基坑的整体稳定性安全系数增加到1.86，围护结构最大变形为21.8mm，坑底抗隆起安全系数为2.65。当卸土角度继续减小到15°时，基坑的整体稳定性安全系数增加到1.9，围护结构最大变形为21.8mm，坑底抗隆起安全系数增加到2.68。
坑外卸土坡度越小时基坑的稳定性越好，但是围护结构的变形则变化很小很小。
3.4卸土对基坑影响的机理分析
按照标准基坑工程设计规程，基坑的整体稳定性采用圆弧滑动法计算，整体稳定性安全系数等于每一土条的抗滑力矩与滑动力矩的比值。当采用坑外卸土时，围护结构后的土体主动土压力减小，其滑动力矩减小，所以坑外卸土时基坑的整体稳定性安全系数增加。
坑底抗隆起稳定性问题比较复杂，对此有大量的文献进行报道[3,4]，对于基坑抗隆起安全系数的计算方法也各不相同。采用抗隆起力矩与隆起力矩的比值作为坑底抗隆起安全系数值。由于坑外卸土深度的增加，围护结构的长度减少，使得抗隆起力矩减小，所以坑外卸土深度增加时，坑底的抗隆起安全系数稍稍减小；而坑外卸土的宽度在一定范围内变化则不会影响到抗隆起安全系数的变化，但是当其不断增大时，则相当于基坑的开挖深度降低；坑外卸土角度减小所起得作用与增加卸土宽度的作用相当，当角度不断减小时，可以认为基坑的开挖深度降低。
围护结构的水平变形要相对简单的多，通过对围护结构的受力分析就可以得出。坑外卸土的作用是减小围护结构后的主动土压力，从而减小围护结构的变形。
4坑外卸土的界限
坑外卸土的主要目的是为了降低工程造价，提高基坑的安全性。那我们就可以从基坑的安全性和经济性两个方面来考虑坑外卸土的意义。
基坑规范中规定基坑的第一道支撑不应低于地表3m，所以对于带内支撑的基坑来说，坑外卸土的深度应该在3m的范围以内。
基坑卸土宽度从安全性角度来说是越大越好，但是由于场地条件的影响不能无限增加，只能找一个合理的值。以上面提到的工程为例，卸土深度按1.1m考虑，基坑稳定性安全系数随卸土宽度的变化情况见表3。从表中可以看出，考虑到对环境的影响和经济效益，基坑卸土宽度较理想的值为1.5m。
卸土角度也是越小越好，但是考虑到场地情况和经济效益的结合，也需要有一个合理的值。不同卸土角度基坑稳定性安全系数值见表4。从表4可以看出34°（即放坡比1：1.5）是一个即经济又能保证安全性的卸土角度。
卸土宽度对基坑稳定性的影响表3
对以上因素进行综合考虑，坑外卸土在2m左右，卸土角度选取在34°，卸土宽度为1.5m是一个即经济又安全的坑外卸土方案。当然坑外卸土还要根据具体的工程来选取合理的组合。
5结论
文章分析了坑外卸土对基坑稳定性的影响，探讨了卸土对基坑稳定性产生作用的内在原因，并根据工程实际讨论了应选取合理的卸土方案来达到经济安全的目的。可以得出以下结论：
1）坑外卸土深度越大基坑越安全，但是安全性的增加要远远小于降低开挖深度的影响；
2）卸土宽度越大基坑越安全，施工也越方便，但是较经济的选择在1.5m左右；
3)坑外卸土的角度越小越好，较经济的选择为34°。
基坑具体的卸土方案要根据场地的工程地质条件和周围环境来确定，一个合理的坑外卸土方案即可以达到降低工程造价的目的有可以提高基坑的安全系数。
参考文献
[1]龚晓南。关于基坑工程的几点思考[J]，土木工程学报，2005,Vol.38,No.9:99~103.
[2]邹广电.基于一个上限分析方法的深基坑抗隆起稳定分析[J]，岩土力学，Vol.25,No.12,Dec.,2004:1873~1878.
[2]王成华,鹿群,孙鹏.基坑抗隆起稳定分析的临界宽度法[J]，岩土工程学报，Vol.28,No.3,Mar.,2006:295~300.
