某廣場深基坑工程局部險情分析和處理

徐志文 （安徽省地礦置業(yè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230001）

1 工程概況及基坑特點

某廣場位于合肥市望江東路與二環(huán)路交叉口西南角，由3棟34層住宅樓(CFG樁復(fù)合地基)、4F～7F商業(yè)廣場組成（基礎(chǔ)樁采用旋挖擴(kuò)底灌注樁+樁底后壓漿、原設(shè)計為人工挖孔灌注樁）和三層地下人防車庫（抗浮灌注樁）組成，基坑占地面積約3.6萬m。基坑呈長方形布置，東西長約223m，南北長約156m，基坑周長約792m，±0.000相當(dāng)于吳淞高程21.10m（商業(yè)部分）和21.60m（住宅部分）。基坑周邊自然地面絕對標(biāo)高為20.5m～24.60m，基坑底絕對標(biāo)高為6.40m（商業(yè)部分局部4.80m），基坑開挖深度約15.70m～18.20m，屬于深大型基坑工程，基坑側(cè)壁安全等級按一級設(shè)計。

2 基坑場地工程地質(zhì)水文情況

場地地層自上而下分為：①層素填土、②層粘土、③層粘土、④層粉質(zhì)粘土、⑤層粉土夾粉砂、⑥層強風(fēng)化泥巖、⑦層中風(fēng)化泥巖（最大揭露層厚16.4m）；①層含上層滯水、⑤層和⑥層含潛水且具微承壓性。各土巖層物理力學(xué)參數(shù)見表1所示。

土巖層物理力學(xué)參數(shù) 表1

3 基坑周邊環(huán)境及平面布置

基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑?xùn)|側(cè)臨近當(dāng)涂路、距用地界限約26m;基坑南側(cè)東段臨近已有1F～2F民宅、距用地界限約4m～7m；基坑南側(cè)西段臨近和昌大夏地下車庫擋土墻（懸臂樁支護(hù)）、距擋土墻約3m～5m、距地下車庫約9m。本工程基坑開挖到底之前，和昌和地礦兩家開發(fā)商約定，和昌大夏地下車庫擋土墻側(cè)暫不回填高5m～6m的回填土；基坑西側(cè)南段臨近已有1F～2F簡易廠房、距廠房外墻最近處約2.5m，基坑西側(cè)北段臨近8F～33F寰宇上都（CFG樁復(fù)合地基、一層地下室）、距地下室外墻約8.2m。基坑周邊環(huán)境及平面布置見圖1、基坑開挖到底場景見圖2。

圖1 基坑周邊環(huán)境及平面布置

圖2 基坑開挖到底場景

4 坑支護(hù)方案選型

本工程基坑為3層地下室，主樓3棟高層住宅基礎(chǔ)為CFG樁復(fù)合地基，4F～7F商業(yè)廣場原樁基礎(chǔ)設(shè)計為人工挖孔樁，因此支護(hù)方案選型應(yīng)結(jié)合φ420CFG樁和φ500抗浮灌注樁需坑內(nèi)施工要求、同時方便土方開挖運輸、縮短工期和降低工程總造價需要，總體選用φ900@1700、φ1000@1800灌注樁加4～6道錨桿組成的樁錨體系、局部采用φ1000@1700灌注樁+上部2道鋼筋混凝土支撐+下部2道錨桿（或坑內(nèi)鋼格構(gòu)斜拋撐）支護(hù)體系。若4F～7F商業(yè)廣場人工挖孔樁基維持不變，因施工中人工挖孔穿越地質(zhì)條件復(fù)雜的⑤層和⑥層時易產(chǎn)生流沙現(xiàn)象、為保障施工安全，基坑需增加全封閉止水帷幕措施和坑內(nèi)增加降水井措施，必然帶來支護(hù)造價的大幅增加，后經(jīng)反復(fù)論證，決定商業(yè)廣場工程樁采用泥漿護(hù)壁旋挖樁機械擴(kuò)底成孔施工技術(shù)，并配以樁端后壓漿技術(shù)替代人工挖孔樁，省去周長約792m全封閉止水帷幕措施，大幅降低支護(hù)費用。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面示意見圖3、圖4、圖5、圖6。

圖3、圖4 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面示意圖

圖5、圖6 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面示意圖

5 實施效果分析

本工程基坑南側(cè)地塊遲后北側(cè)地塊開挖到坑底，南側(cè)地塊坑深挖至約12m之前已暴露時間超12個月，之后開挖至坑底上預(yù)留1m，3棟34層住宅樓和3層地下人防車庫樁基開始施工、檢測，耗時3個多月。在此期間，和昌大夏建設(shè)單位因急于交房、地下車庫擋土墻內(nèi)側(cè)的回填土（高5m～6m）已填至設(shè)計標(biāo)高27.0m，對應(yīng)和昌大夏側(cè)本工程實際坑深已達(dá)20.6m。本工程基坑施工期間，對基坑和周邊環(huán)境實施了全面監(jiān)測,對圍護(hù)樁冠梁的側(cè)移、支撐的軸力、錨桿抗拔力、鄰近道路的沉降、管線的變形和周邊應(yīng)監(jiān)測的建（構(gòu)）筑物等進(jìn)行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果均未超出設(shè)計預(yù)警值、變形控制較為理想，總體而言，圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型設(shè)計和施工是合適的。

6 基坑局部險情

后期在CFG樁復(fù)合地基褥墊層施工過程中,遇到了連續(xù)的強降雨，與和昌大夏地下車庫擋土墻對應(yīng)段的本工程基坑出現(xiàn)坑壁大量滲漏水，噴混凝土墻面漲裂、空鼓、掉落，樁間土崩塌，樁頂拉梁（與和昌大夏擋土樁錨接）與冠梁連接處出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象（見圖7、圖8）。結(jié)合現(xiàn)場的監(jiān)測報告，自對應(yīng)段樁頂冠梁6個監(jiān)測點中的2個出現(xiàn)水平變形超設(shè)計預(yù)警值開始，之后8d內(nèi)6個監(jiān)測點均出現(xiàn)水平變形超設(shè)計預(yù)警值（最大值達(dá)62.37mm）且變形速率不收斂。

圖7 樁間土崩塌

圖8 拉梁連接處開裂

出現(xiàn)上述險情后，為防止變形進(jìn)一步發(fā)展，經(jīng)工程建設(shè)相關(guān)方現(xiàn)場討論和專家咨詢意見，立即對和昌大夏地下車庫擋土墻對應(yīng)段的地礦基坑坡腳進(jìn)行堆土反壓（見圖9）；同時增加監(jiān)測點布設(shè)和監(jiān)測頻次；坡頂裂縫采用水泥漿及時封填、防雨水滲入樁后土層（主動土區(qū)）。與臨近和昌大夏建設(shè)方協(xié)商后，對擋土墻側(cè)已回填的高5m～6m填土進(jìn)行部分卸載和防雨布覆蓋措施（見圖10）、設(shè)置臨時排水溝、減少雨水滲入土層。

圖9 坡腳堆土反壓

圖10 坡頂卸載和防雨布覆蓋

結(jié)合基坑監(jiān)測報告和現(xiàn)場巡視檢查，采取坡頂擋土墻側(cè)回填土卸載和基坑坡腳堆土反壓措施緊急處理后，基坑局部變形得到控制。在基坑局部加固后方可卸除坡腳反壓土，并繼續(xù)下一步施工工序。

7 險情原因分析

針對基坑險情情況,結(jié)合基坑變形監(jiān)測情況，分析原因如下：

①設(shè)計工況與施工工況不一致。與和昌大夏地下車庫擋土墻對應(yīng)段的本工程基坑設(shè)計工況為基坑開挖到底之前、和昌大夏地下車庫擋土墻側(cè)暫不回填高5m～6m的回填土，而實際施工工況為地礦基坑已開挖到底，和昌擋土墻側(cè)已回填高5m～6m填土（和昌大夏建設(shè)方工期提前、地礦建設(shè)方工期遲后），如此變化的工況，對應(yīng)段基坑在后續(xù)3個多月坑底基礎(chǔ)施工及檢測期間，然未出現(xiàn)變形異常情況。

②連續(xù)的強降雨，和昌大夏側(cè)高達(dá)5m～6m高的回填土含水量大幅增加，加上排水不暢，大量雨水和填土層滯水順著基坑外側(cè)變形裂縫進(jìn)入深部土體，造成土體結(jié)構(gòu)改變和主動土壓力增大，地礦基坑樁后土體（主動土區(qū)）的補勘資料顯示，土體的粘聚力（c值）和內(nèi)摩擦角（φ值）下降明顯、尤其是粘聚力下降幅度較大，這是出現(xiàn)局部基坑險情的直接原因。

③拉梁一端與地礦支護(hù)樁冠梁連接、另一端與和昌大夏擋土樁連接，連接處均采用二次施工錨接方式。這種不合理的連接方式?jīng)]能充分發(fā)揮雙排樁的作用。

④地礦基坑及主體結(jié)構(gòu)分區(qū)施工安排沒有利用好基坑施工時空效應(yīng)和體現(xiàn)基坑設(shè)計工況要求，若和昌大夏地下車庫擋土墻對應(yīng)段的本工程基坑和結(jié)構(gòu)先行施工，后期基坑局部險情情況是可以避免的。

8 基坑局部加固措施

根據(jù)基坑局部險情的現(xiàn)場情況及其原因分析，與和昌大夏擋土墻對應(yīng)段的本工程基坑增設(shè)一道斜拋撐（見圖11），在基坑坡腳卸除反壓土后，控制后期該部位基坑變形。施工時，先施工支撐斜拋撐的立柱樁，再澆筑基坑反壓土坡腳以外的地下室底板，并設(shè)置傳力帶至商業(yè)廣場地下室底板（已先期施工），同時在底板上設(shè)置斜拋撐支座牛腿，待斜拋撐安裝完畢后二次卸除反壓土。斜拋撐待地下室施工完成，基坑回填后，割除與外墻交界處設(shè)置止水鋼板。對出現(xiàn)樁間土崩塌的部位采用樁間磚砌拱墻擋土、拱墻背后局部空洞采用細(xì)石填實等措施。基坑斜拋撐加固實景見圖12所示。

圖11 增設(shè)斜拋撐

圖12 斜拋撐場景

9 結(jié)語

結(jié)合本工程基坑后期的變形監(jiān)測及現(xiàn)場巡查，采用坑內(nèi)增設(shè)斜拋撐的加固處理措施能有效地控制基坑周邊變形發(fā)展，避免了基坑事故的發(fā)生。基坑工程是一項綜合復(fù)雜的巖土工程，造成基坑險情的原因是多方面的。通過該基坑項目的險情分析及處理，可作為類似地區(qū)處理基坑變形時的參考經(jīng)驗是：當(dāng)基坑出現(xiàn)實際施工工況與設(shè)計工況不一致、周邊環(huán)境條件有變化，應(yīng)及時與各相關(guān)方協(xié)調(diào)并調(diào)整方案；基坑出現(xiàn)險情時,應(yīng)及時分析原因、提出應(yīng)急處理措施，確保基坑變形穩(wěn)定；樁錨支護(hù)體系一旦發(fā)生變形較大，增設(shè)坑內(nèi)斜拋撐是控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形發(fā)展的可靠措施；基坑發(fā)生險情和加固處理期間，應(yīng)加強基坑變形監(jiān)測，并及時反饋信息，為險情應(yīng)急處置、設(shè)計加固、施工處理和效果檢驗提供重要信息化支撐。