某地鐵綜合樓基坑險(xiǎn)情分析及處理措施典型實(shí)例

江巖明 蘇州市軌道集團(tuán)有限公司

1 引言

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全受諸多因素影響，通常認(rèn)為幾個(gè)大的方面如地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)方案、施工組織設(shè)計(jì)及實(shí)施、天氣氣候條件等[1]。一旦遭遇實(shí)際工期偏緊、土方調(diào)度受限等壓力時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工中更需要融匯各影響因素的背后觸發(fā)機(jī)理，合理利用施工組織、手段發(fā)揮有利因素和規(guī)避不利因素，將圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)情產(chǎn)生原因及后續(xù)成功處理過程的典型實(shí)例，以指導(dǎo)后續(xù)類似基坑險(xiǎn)情處理及施工。

2 基坑概況及出險(xiǎn)過程

該綜合樓基坑長(zhǎng)93.1m，寬86.3m，周長(zhǎng)約為360m，基坑面積約為8000m2?！?.000 相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高4.5m，場(chǎng)地整平標(biāo)高約為3.2m。基坑基底標(biāo)高-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。基坑采用鉆孔灌注樁+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(hù)形式，支撐體系采用角撐的形式，并用格構(gòu)柱作為水平支撐的臨時(shí)豎向支撐。電梯集水坑采用三軸攪拌樁重力式擋土墻支護(hù)。降排水方式為坑內(nèi)集水明排的方式，沿基坑周邊及基坑內(nèi)設(shè)置排水溝，沿基坑縱向布設(shè)集水井，坡面設(shè)置泄水管。沿圍護(hù)樁體由上至下主要為可塑狀黏土、可塑至軟塑狀粉質(zhì)黏土、軟塑至流塑狀粉質(zhì)黏土、軟塑狀粉質(zhì)黏土，無承壓水層。

基坑于2019 年6 月6 日通過開挖節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收，于6 月8 日依據(jù)施工方案開始分區(qū)分塊土方開挖，6月19日上午經(jīng)監(jiān)測(cè)巡視發(fā)現(xiàn)，距基底開挖面上1.0m～1.5m處東南角南側(cè)圍護(hù)樁體出現(xiàn)水平開裂，裂縫最大寬度約0.5mm，對(duì)應(yīng)地表處最大沉降約60mm。

3 出險(xiǎn)后應(yīng)急處理措施及原因分析

3.1 應(yīng)急處理措施

結(jié)合前期預(yù)警數(shù)據(jù)，施工監(jiān)測(cè)人員立即電話上報(bào)各參建單位，現(xiàn)場(chǎng)立即采取停工措施，撤走做業(yè)人員，并啟動(dòng)相關(guān)應(yīng)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(biāo)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(xiàn)圍護(hù)樁體開裂的南側(cè)坑頂外圍做卸土處理，寬度10～12m，深度從地面頂至支撐頂標(biāo)高，同時(shí)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(qiáng)監(jiān)測(cè)與巡視：監(jiān)測(cè)及巡視頻率1 次/4h，后期變形逐步穩(wěn)定后可依次降低。

采取上述應(yīng)急處置后，基坑變形即刻無明顯增長(zhǎng)，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，圍護(hù)樁體測(cè)斜變形情況見下圖。

3.2 險(xiǎn)情原因分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘后，各參建單位調(diào)取勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)各項(xiàng)資料后，將重點(diǎn)疑慮集中在現(xiàn)場(chǎng)分部分項(xiàng)施工節(jié)點(diǎn)與近期異常氣象狀況上，原因分析如下。

（1）基坑?xùn)|南角距圍護(hù)結(jié)構(gòu)南側(cè)邊線約7m處有一落差約3m的坑中坑，按設(shè)計(jì)方案，該坑中坑應(yīng)在大底板墊層澆筑后再行開挖，但實(shí)際是與大底板坑底一起開挖，加劇了圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(xù)強(qiáng)降雨，致使土體飽和，主動(dòng)土壓力增大，被動(dòng)區(qū)泡水力學(xué)參數(shù)減弱，造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)軟件，并與原條件對(duì)比，結(jié)果如圖1所示。

圖1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移計(jì)算結(jié)果對(duì)比

由對(duì)比計(jì)算結(jié)果可知，該圍護(hù)結(jié)構(gòu)考慮超挖因素和降雨因素時(shí)最大側(cè)向位移由27.99mm增大至70.67mm，結(jié)合6月19日險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基坑?xùn)|南角最大測(cè)斜值為60.51mm；對(duì)應(yīng)計(jì)算彎矩值，圍護(hù)結(jié)構(gòu)開裂計(jì)算結(jié)果[3]，裂縫計(jì)算最大值為0.615mm，略大于險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)的0.5mm 的觀測(cè)值；測(cè)斜監(jiān)測(cè)顯示最大位移為地面以下9m～10m 處，與裂縫出現(xiàn)位置相近?？梢姡槍?duì)疑是因素反算，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形與開裂的計(jì)算值與觀測(cè)結(jié)果較為吻合。

4 基坑加固措施及效果

明確險(xiǎn)情發(fā)生原因后，設(shè)計(jì)單位合理制定圍護(hù)結(jié)構(gòu)加固方案，在坑底以上3.5m標(biāo)高處增加一道長(zhǎng)20m旋噴錨索，基坑內(nèi)側(cè)配套增設(shè)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(hù)結(jié)構(gòu)，其作用及優(yōu)點(diǎn)如下：①增加了基坑整體滑動(dòng)的安全系數(shù)；②較大程度削弱了樁體最大彎矩值，防止樁體裂縫擴(kuò)展及斷樁；③加固后不影響后續(xù)基底底板及結(jié)構(gòu)施工空間。缺點(diǎn)主要為：加固施工工期較長(zhǎng)，加之錨索孔施工都會(huì)增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(dá)齡期檢測(cè)合格后，挖除回填土壩及剩余土方，8月6日完成剩余區(qū)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(hù)結(jié)構(gòu)變形來看（見圖2），應(yīng)急處理的回填減壓有效地控制了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的繼續(xù)變形；隨后在長(zhǎng)達(dá)約1個(gè)半月的加固施工及再次開挖過程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形略有緩慢增長(zhǎng)；直至墊層、底板澆筑后變形已趨于穩(wěn)定，可見加固措施效果明顯。

圖2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移歷時(shí)曲線圖

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，該基坑發(fā)生險(xiǎn)情后，立即采取了回填反壓、挖土卸載、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)急措施，綜合分析認(rèn)為土方超挖、連續(xù)強(qiáng)降雨是導(dǎo)致此次險(xiǎn)情的主要因素，并通過將主要因素代入反算，與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果、結(jié)構(gòu)開裂情況對(duì)比分析，進(jìn)一步增強(qiáng)了觸發(fā)因素的可能性。在此基礎(chǔ)上，實(shí)施了在坑底以上3.5m標(biāo)高處增加一道旋噴錨索的加固方案，通過后期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及施工反饋，該加固措施效果明顯、成功。