某地铁综合楼基坑险情分析及处理措施典型实例

江岩明 苏州市轨道集团有限公司

1 引言

基坑围护结构的安全受诸多因素影响，通常认为几个大的方面如地质条件、设计方案、施工组织设计及实施、天气气候条件等[1]。一旦遭遇实际工期偏紧、土方调度受限等压力时，现场施工中更需要融汇各影响因素的背后触发机理，合理利用施工组织、手段发挥有利因素和规避不利因素，将围护结构安全风险降至最低[2]。基于以上条件，本文将介绍某地铁综合楼基坑开挖期间的险情产生原因及后续成功处理过程的典型实例，以指导后续类似基坑险情处理及施工。

2 基坑概况及出险过程

该综合楼基坑长93.1m，宽86.3m，周长约为360m，基坑面积约为8000m2。±0.000 相当于绝对标高4.5m，场地整平标高约为3.2m。基坑基底标高-11.8m，普遍开挖深度10.5m，局部坑中坑基坑开挖深度约为1.5～3.0m。基坑采用钻孔灌注桩+三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+一道混凝土水平支撑（-3.8m处）的支护形式，支撑体系采用角撑的形式，并用格构柱作为水平支撑的临时竖向支撑。电梯集水坑采用三轴搅拌桩重力式挡土墙支护。降排水方式为坑内集水明排的方式，沿基坑周边及基坑内设置排水沟，沿基坑纵向布设集水井，坡面设置泄水管。沿围护桩体由上至下主要为可塑状黏土、可塑至软塑状粉质黏土、软塑至流塑状粉质黏土、软塑状粉质黏土，无承压水层。

基坑于2019 年6 月6 日通过开挖节点验收，于6 月8 日依据施工方案开始分区分块土方开挖，6月19日上午经监测巡视发现，距基底开挖面上1.0m～1.5m处东南角南侧围护桩体出现水平开裂，裂缝最大宽度约0.5mm，对应地表处最大沉降约60mm。

3 出险后应急处理措施及原因分析

3.1 应急处理措施

结合前期预警数据，施工监测人员立即电话上报各参建单位，现场立即采取停工措施，撤走做业人员，并启动相关应急措施。其主要措施如下：

（1）回填反压：回填高度大于3.0m，并超过裂缝标高0.5m以上，填土坝体上宽4.0m、下宽8.0m。

（2）坑顶卸载：在出现围护桩体开裂的南侧坑顶外围做卸土处理，宽度10～12m，深度从地面顶至支撑顶标高，同时卸载后形成的土坑用防雨塑料布覆盖，防止后期雨水渗入基坑。

（3）加强监测与巡视：监测及巡视频率1 次/4h，后期变形逐步稳定后可依次降低。

采取上述应急处置后，基坑变形即刻无明显增长，处于相对稳定状态，围护桩体测斜变形情况见下图。

3.2 险情原因分析

经现场踏勘后，各参建单位调取勘察、设计、施工、检测、监测各项资料后，将重点疑虑集中在现场分部分项施工节点与近期异常气象状况上，原因分析如下。

（1）基坑东南角距围护结构南侧边线约7m处有一落差约3m的坑中坑，按设计方案，该坑中坑应在大底板垫层浇筑后再行开挖，但实际是与大底板坑底一起开挖，加剧了围护结构与坑外地表的变形，为起主因素。

（2）东南角基坑开挖至基底后，6月17～19日连续强降雨，致使土体饱和，主动土压力增大，被动区泡水力学参数减弱，造成围护结构变形增大、开裂，坑外地表也随之下沉，为次要因素。

3.3 变形推演

将上述因素重新代入理正基坑设计软件，并与原条件对比，结果如图1所示。

图1 围护结构侧向位移计算结果对比

由对比计算结果可知，该围护结构考虑超挖因素和降雨因素时最大侧向位移由27.99mm增大至70.67mm，结合6月19日险情发生时监测数据，基坑东南角最大测斜值为60.51mm；对应计算弯矩值，围护结构开裂计算结果[3]，裂缝计算最大值为0.615mm，略大于险情发生时的0.5mm 的观测值；测斜监测显示最大位移为地面以下9m～10m 处，与裂缝出现位置相近。可见，针对疑是因素反算，围护结构变形与开裂的计算值与观测结果较为吻合。

4 基坑加固措施及效果

明确险情发生原因后，设计单位合理制定围护结构加固方案，在坑底以上3.5m标高处增加一道长20m旋喷锚索，基坑内侧配套增设一道28b 槽钢钢腰梁，利用锚索与灌注桩、砼支撑形成新的围护结构，其作用及优点如下：①增加了基坑整体滑动的安全系数；②较大程度削弱了桩体最大弯矩值，防止桩体裂缝扩展及断桩；③加固后不影响后续基底底板及结构施工空间。缺点主要为：加固施工工期较长，加之锚索孔施工都会增加围护结构的变形。

施工单位于7 月20 日完成全部加固旋喷锚索施工，待到达龄期检测合格后，挖除回填土坝及剩余土方，8月6日完成剩余区域土方开挖并浇筑垫层，8月20日底板浇筑完成，最终9月17日中板浇筑完成。从该过程的围护结构变形来看（见图2），应急处理的回填减压有效地控制了围护结构的继续变形；随后在长达约1个半月的加固施工及再次开挖过程中，围护结构变形略有缓慢增长；直至垫层、底板浇筑后变形已趋于稳定，可见加固措施效果明显。

图2 围护结构侧向位移历时曲线图

5 结束语

综上所述，该基坑发生险情后，立即采取了回填反压、挖土卸载、加强监测的应急措施，综合分析认为土方超挖、连续强降雨是导致此次险情的主要因素，并通过将主要因素代入反算，与实际监测结果、结构开裂情况对比分析，进一步增强了触发因素的可能性。在此基础上，实施了在坑底以上3.5m标高处增加一道旋喷锚索的加固方案，通过后期的监测数据及施工反馈，该加固措施效果明显、成功。