基坑坑底隆起破坏防治措施

岳云鹏

摘 要：对坑底隆起影响因素研究的基础上，结合基坑工程中常用的抑制坑底隆起的措施，现提出坑底隆起破坏灾害的预防与控制措施。

关键词：基坑；隆起；防治措施

1 引言

在基坑工程中，为了保证坑底抗隆起稳定性满足要求，通常会采用以下措施：增大支护结构的桩径和嵌固深度；减小地面超载；改变内支撑道数和位置；被动区加固等。由于珠三角地区存在大量淤泥、软土，地基土抗剪强度低，孔隙比和压缩性大，且受地下水影響严重，因此，在进行基坑设计时应提出坑底隆起破坏灾害的预防与控制措施，在施工过程中，应加强对坑底隆起变形的监测，一旦发现异常，及时分析和处理。

2 坑底隆起破坏预防措施

2.1 坑底加固

在软土地区，尤其是深厚淤泥区，地基土抗剪强度低，地下水位高，土体流变性强，在基坑内外土压力差的作用下，坑底土层极易达到塑性状态甚至局部破坏状态。大量的实践和研究表明，坑底加固能有效改良坑底软弱土体的粘聚力、内摩擦角、弹性模量E等力学指标，进而显著提高坑底抗隆起稳定性，抑制坑内隆起，防止坑底发生隆起破坏。

常见的基坑坑底加固方法有注浆法、水泥搅拌加固法、高压旋喷注浆加固法等，具体采用何种加固材料、加固方法和加固范围应综合考虑地质条件、周边环境、基坑的尺寸以及形状等因素确定。目前，坑内加固材料主要以水泥浆为主，适用于大多数岩土工程的地基改良。

经实践证明，对基坑坑底采取加固措施可大幅提高坑底土体的抗剪强度，减弱软弱土层的流变性质，有效抑制坑底隆起变形，显著增强了坑底的抗隆起稳定性。

2.2 坑底施打垂直土钉

坑底隆起是软土地区基坑工程存在的普遍现象，在坑底垂直施打土钉可增强坑底土体的抗拉强度，是一种主动抑制坑底土体隆起变形的措施。其原理是在坑底的两侧位置施打一定长度和密度的土钉，利用土钉强度高、刚度大的力学特性，通过应力传递和扩散作用有效分担土体应力，进而使坑底土体滞后进入塑性变形阶段，且塑性区的范围也明显缩小，显著提高了坑底土体的抗隆起能力。

2.3 坑底施做抗拔桩+抗浮板联合抗浮体系

基坑的开挖过程是逐渐卸载的过程，土体上方荷载的减少势必会引起坑底的隆起变形。下卧地铁车站或地铁隧道的基坑，如果开挖施工引起过大的隆起变形必然对地铁车站、地铁隧道、周边重要建（构）筑物造成不良影响，引起地铁车站、隧道的上浮[1]，因此必须严格控制这种基坑的隆起变形。目前，坑底施做抗拔桩+抗浮板联合抗浮体系已经开始逐渐应用于严格控制隆起变形的基坑之中。该抗浮体系的示意图如图1所示。

该抗浮体系的施工流程：首先在基坑内下卧地铁隧道两侧施工抗拔桩，其次分块分层开挖基坑内土体并进行挂网喷锚处理形成独立的小竖井，然后开挖至抗拔桩桩顶位置进行抗浮板施工使板与桩相连接，最后将各小竖井中的抗浮板连接成整体，形成整个抗浮体系。

该抗浮体系的作用机理：基坑开挖卸载后，坑底土体产生隆起，抗浮板开始受力并将受到的力传递给抗拔桩，由于抗拔桩的存在，限制了抗浮板的上移，使抗浮板依靠自身刚度抑制坑底隆起，从而控制基坑坑底的隆起和地铁隧道的上浮[2]。

该抗浮体系抑制坑底隆起变形效果好，将基坑的开挖对下卧地铁隧道的影响降至最低，但是工程造价高，一般适用于对变形要求极高的基坑。

2.4 坑底布设临时支撑或地梁

根据研究可知，最下层内支撑位置离坑底越近，基坑的隆起量就越小，因此，应尽量降低最下层内支撑的高度。如果基坑的坑底抗隆起稳定安全系数偏低，且降低最下层内支撑位置会影响设备和人工的作业，可采用坑底布设临时支撑或地梁的措施提高坑底抗隆起的能力。

坑底布设临时支撑或地梁应综合考虑基坑工程的特点、主体地下结构空间布置、设备和人工的作业净空、周边环境保护要求等因素，确保坑底布设的临时支撑或地梁与主体基础的施工相协调。

2.5 适当增加围护结构墙体厚度与嵌固深度

适当增加围护结构墙体厚度与嵌固深度可减小坑底隆起变形。尤其是在软土地层，随着嵌固深度的增加可大幅减小坑底隆起量，但是当支护结构底部嵌入风化岩一定深度以后，再增加支护结构的嵌固深度对抑制坑底隆起的作用不再显著。因此，如果支护结构的嵌固深度已能够保证基坑底部稳定且变形满足设计要求，再过量增加嵌固深度对抑制坑底隆起意义不大。

2.6 其他预防坑底隆起破坏的措施

（1）在富水的软土地区，降低地下水位可显著降低坑底的隆起变形；

（2）减少基坑开挖后的暴露时间，及时施做垫层和底板，降低时间效应对坑底隆起的影响，以防坑内土体的抗剪强度随卸载滞留时间的延长而不断减小；

（3）合理分块分层开挖，降低空间效应对坑底隆起的影响，尤其是深大基坑的开挖，可采取岛式开挖或盆式开挖等方法保证坑底的稳定；

（4）做好基坑的变形监测工作，发现异常及时分析处理。

3 坑底隆起破坏控制措施

基坑支护结构在实际施工过程中通常会偏离基坑设计的初衷，造成这种情况的主要原因如下：

（1）在勘察阶段，由于土体取样时受扰动且取样点离散，得到的土体参数不能准确反映出土体的天然状态；

（2）施工人员的素质参差不齐、工期限制等原因，使得基坑施工时工程质量难以得到保证；

（3）天气恶劣等非人为因素造成基坑工程质量下降。

由于上述原因，基坑设计应有具体控制措施以应对施工过程中的突发状况。当基坑坑底隆起变形在支护结构墙角位置突然增大或持续增大而不趋于稳定时，应采取相应控制措施。具体如下：

（1）坑底隆起量持续增大而支护结构侧向变形较小时，可在基坑底部施打垂直土钉或锚杆，必要时辅以坑底注浆加固措施；

（2）坑底隆起量突然增大或者持续增大且支护结构侧向变形较大时，可在坑底布设临时支撑并在坑底墙角位置施打垂直土钉或锚杆；

（3）坑底隆起变形极度异常且支护结构变位严重时，应及时在基坑底部四周沿支护结构堆放沙袋进行反压处理，等坑底隆起变形稳定后采取坑底加固或施做抗拔桩等措施。

4 结论

在前述坑底隆起影响因素研究的基础上，结合基坑工程中常用的抑制坑底隆起的措施，总结和提出了以下坑底隆起破坏灾害的预防与控制措施：

（1）在深厚软土地区的一般基坑工程中，可通过坑底加固、坑底施打垂直土钉、坑底布设临时支撑或地梁、适当增加支护结构墙体厚度与嵌固深度、降低地下水位、合理分块分层开挖等措施预防坑底发生隆起破坏；对下卧地铁车站或地铁隧道的基坑，可施做抗拔桩+抗浮板联合抗浮体系，严格控制基坑的隆起变形。

（2）对已经发生坑底隆起过大的基坑，可采用基坑底部施打垂直土钉或锚杆、坑底注浆加固、坑底增设临时支撑、堆放沙袋进行反压等措施控制隆起的进一步发展。

参考文献

[1]张俊峰.软土地区基坑对下卧隧道变形的影响与控制研究 [D].上海交通大学，2013.

[2]贾洪波.填海区深基地坑施工对下穿隧道的影响分析 [D].河北工程大学，2017.