某地鐵綜合樓基坑險情分析及處理措施典型實例

江巖明 蘇州市軌道集團有限公司

1 引言

基坑圍護結構的安全受諸多因素影響，通常認為幾個大的方面如地質條件、設計方案、施工組織設計及實施、天氣氣候條件等[1]。一旦遭遇實際工期偏緊、土方調度受限等壓力時，現場施工中更需要融匯各影響因素的背后觸發機理，合理利用施工組織、手段發揮有利因素和規避不利因素，將圍護結構安全風險降至最低[2]?；谝陨蠗l件，本文將介紹某地鐵綜合樓基坑開挖期間的險情產生原因及后續成功處理過程的典型實例，以指導后續類似基坑險情處理及施工。

2 基坑概況及出險過程

該綜合樓基坑長93.1m，寬86.3m，周長約為360m，基坑面積約為8000m2?！?.000 相當于絕對標高4.5m，場地整平標高約為3.2m?；踊讟烁?11.8m，普遍開挖深度10.5m，局部坑中坑基坑開挖深度約為1.5～3.0m?；硬捎勉@孔灌注樁+三軸水泥土攪拌樁止水帷幕+一道混凝土水平支撐（-3.8m處）的支護形式，支撐體系采用角撐的形式，并用格構柱作為水平支撐的臨時豎向支撐。電梯集水坑采用三軸攪拌樁重力式擋土墻支護。降排水方式為坑內集水明排的方式，沿基坑周邊及基坑內設置排水溝，沿基坑縱向布設集水井，坡面設置泄水管。沿圍護樁體由上至下主要為可塑狀黏土、可塑至軟塑狀粉質黏土、軟塑至流塑狀粉質黏土、軟塑狀粉質黏土，無承壓水層。

基坑于2019 年6 月6 日通過開挖節點驗收，于6 月8 日依據施工方案開始分區分塊土方開挖，6月19日上午經監測巡視發現，距基底開挖面上1.0m～1.5m處東南角南側圍護樁體出現水平開裂，裂縫最大寬度約0.5mm，對應地表處最大沉降約60mm。

3 出險后應急處理措施及原因分析

3.1 應急處理措施

結合前期預警數據，施工監測人員立即電話上報各參建單位，現場立即采取停工措施，撤走做業人員，并啟動相關應急措施。其主要措施如下：

（1）回填反壓：回填高度大于3.0m，并超過裂縫標高0.5m以上，填土壩體上寬4.0m、下寬8.0m。

（2）坑頂卸載：在出現圍護樁體開裂的南側坑頂外圍做卸土處理，寬度10～12m，深度從地面頂至支撐頂標高，同時卸載后形成的土坑用防雨塑料布覆蓋，防止后期雨水滲入基坑。

（3）加強監測與巡視：監測及巡視頻率1 次/4h，后期變形逐步穩定后可依次降低。

采取上述應急處置后，基坑變形即刻無明顯增長，處于相對穩定狀態，圍護樁體測斜變形情況見下圖。

3.2 險情原因分析

經現場踏勘后，各參建單位調取勘察、設計、施工、檢測、監測各項資料后，將重點疑慮集中在現場分部分項施工節點與近期異常氣象狀況上，原因分析如下。

（1）基坑東南角距圍護結構南側邊線約7m處有一落差約3m的坑中坑，按設計方案，該坑中坑應在大底板墊層澆筑后再行開挖，但實際是與大底板坑底一起開挖，加劇了圍護結構與坑外地表的變形，為起主因素。

（2）東南角基坑開挖至基底后，6月17～19日連續強降雨，致使土體飽和，主動土壓力增大，被動區泡水力學參數減弱，造成圍護結構變形增大、開裂，坑外地表也隨之下沉，為次要因素。

3.3 變形推演

將上述因素重新代入理正基坑設計軟件，并與原條件對比，結果如圖1所示。

圖1 圍護結構側向位移計算結果對比

由對比計算結果可知，該圍護結構考慮超挖因素和降雨因素時最大側向位移由27.99mm增大至70.67mm，結合6月19日險情發生時監測數據，基坑東南角最大測斜值為60.51mm；對應計算彎矩值，圍護結構開裂計算結果[3]，裂縫計算最大值為0.615mm，略大于險情發生時的0.5mm 的觀測值；測斜監測顯示最大位移為地面以下9m～10m 處，與裂縫出現位置相近?？梢?，針對疑是因素反算，圍護結構變形與開裂的計算值與觀測結果較為吻合。

4 基坑加固措施及效果

明確險情發生原因后，設計單位合理制定圍護結構加固方案，在坑底以上3.5m標高處增加一道長20m旋噴錨索，基坑內側配套增設一道28b 槽鋼鋼腰梁，利用錨索與灌注樁、砼支撐形成新的圍護結構，其作用及優點如下：①增加了基坑整體滑動的安全系數；②較大程度削弱了樁體最大彎矩值，防止樁體裂縫擴展及斷樁；③加固后不影響后續基底底板及結構施工空間。缺點主要為：加固施工工期較長，加之錨索孔施工都會增加圍護結構的變形。

施工單位于7 月20 日完成全部加固旋噴錨索施工，待到達齡期檢測合格后，挖除回填土壩及剩余土方，8月6日完成剩余區域土方開挖并澆筑墊層，8月20日底板澆筑完成，最終9月17日中板澆筑完成。從該過程的圍護結構變形來看（見圖2），應急處理的回填減壓有效地控制了圍護結構的繼續變形；隨后在長達約1個半月的加固施工及再次開挖過程中，圍護結構變形略有緩慢增長；直至墊層、底板澆筑后變形已趨于穩定，可見加固措施效果明顯。

圖2 圍護結構側向位移歷時曲線圖

5 結束語

綜上所述，該基坑發生險情后，立即采取了回填反壓、挖土卸載、加強監測的應急措施，綜合分析認為土方超挖、連續強降雨是導致此次險情的主要因素，并通過將主要因素代入反算，與實際監測結果、結構開裂情況對比分析，進一步增強了觸發因素的可能性。在此基礎上，實施了在坑底以上3.5m標高處增加一道旋噴錨索的加固方案，通過后期的監測數據及施工反饋，該加固措施效果明顯、成功。