基坑坑底隆起破壞防治措施

岳云鵬

摘 要：對坑底隆起影響因素研究的基礎上，結(jié)合基坑工程中常用的抑制坑底隆起的措施，現(xiàn)提出坑底隆起破壞災害的預防與控制措施。

關鍵詞：基坑；隆起；防治措施

1 引言

在基坑工程中，為了保證坑底抗隆起穩(wěn)定性滿足要求，通常會采用以下措施：增大支護結(jié)構的樁徑和嵌固深度；減小地面超載；改變內(nèi)支撐道數(shù)和位置；被動區(qū)加固等。由于珠三角地區(qū)存在大量淤泥、軟土，地基土抗剪強度低，孔隙比和壓縮性大，且受地下水影響嚴重，因此，在進行基坑設計時應提出坑底隆起破壞災害的預防與控制措施，在施工過程中，應加強對坑底隆起變形的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時分析和處理。

2 坑底隆起破壞預防措施

2.1 坑底加固

在軟土地區(qū)，尤其是深厚淤泥區(qū)，地基土抗剪強度低，地下水位高，土體流變性強，在基坑內(nèi)外土壓力差的作用下，坑底土層極易達到塑性狀態(tài)甚至局部破壞狀態(tài)。大量的實踐和研究表明，坑底加固能有效改良坑底軟弱土體的粘聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量E等力學指標，進而顯著提高坑底抗隆起穩(wěn)定性，抑制坑內(nèi)隆起，防止坑底發(fā)生隆起破壞。

常見的基坑坑底加固方法有注漿法、水泥攪拌加固法、高壓旋噴注漿加固法等，具體采用何種加固材料、加固方法和加固范圍應綜合考慮地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、基坑的尺寸以及形狀等因素確定。目前，坑內(nèi)加固材料主要以水泥漿為主，適用于大多數(shù)巖土工程的地基改良。

經(jīng)實踐證明，對基坑坑底采取加固措施可大幅提高坑底土體的抗剪強度，減弱軟弱土層的流變性質(zhì)，有效抑制坑底隆起變形，顯著增強了坑底的抗隆起穩(wěn)定性。

2.2 坑底施打垂直土釘

坑底隆起是軟土地區(qū)基坑工程存在的普遍現(xiàn)象，在坑底垂直施打土釘可增強坑底土體的抗拉強度，是一種主動抑制坑底土體隆起變形的措施。其原理是在坑底的兩側(cè)位置施打一定長度和密度的土釘，利用土釘強度高、剛度大的力學特性，通過應力傳遞和擴散作用有效分擔土體應力，進而使坑底土體滯后進入塑性變形階段，且塑性區(qū)的范圍也明顯縮小，顯著提高了坑底土體的抗隆起能力。

2.3 坑底施做抗拔樁+抗浮板聯(lián)合抗浮體系

基坑的開挖過程是逐漸卸載的過程，土體上方荷載的減少勢必會引起坑底的隆起變形。下臥地鐵車站或地鐵隧道的基坑，如果開挖施工引起過大的隆起變形必然對地鐵車站、地鐵隧道、周邊重要建（構）筑物造成不良影響，引起地鐵車站、隧道的上浮[1]，因此必須嚴格控制這種基坑的隆起變形。目前，坑底施做抗拔樁+抗浮板聯(lián)合抗浮體系已經(jīng)開始逐漸應用于嚴格控制隆起變形的基坑之中。該抗浮體系的示意圖如圖1所示。

該抗浮體系的施工流程：首先在基坑內(nèi)下臥地鐵隧道兩側(cè)施工抗拔樁，其次分塊分層開挖基坑內(nèi)土體并進行掛網(wǎng)噴錨處理形成獨立的小豎井，然后開挖至抗拔樁樁頂位置進行抗浮板施工使板與樁相連接，最后將各小豎井中的抗浮板連接成整體，形成整個抗浮體系。

該抗浮體系的作用機理：基坑開挖卸載后，坑底土體產(chǎn)生隆起，抗浮板開始受力并將受到的力傳遞給抗拔樁，由于抗拔樁的存在，限制了抗浮板的上移，使抗浮板依靠自身剛度抑制坑底隆起，從而控制基坑坑底的隆起和地鐵隧道的上浮[2]。

該抗浮體系抑制坑底隆起變形效果好，將基坑的開挖對下臥地鐵隧道的影響降至最低，但是工程造價高，一般適用于對變形要求極高的基坑。

2.4 坑底布設臨時支撐或地梁

根據(jù)研究可知，最下層內(nèi)支撐位置離坑底越近，基坑的隆起量就越小，因此，應盡量降低最下層內(nèi)支撐的高度。如果基坑的坑底抗隆起穩(wěn)定安全系數(shù)偏低，且降低最下層內(nèi)支撐位置會影響設備和人工的作業(yè)，可采用坑底布設臨時支撐或地梁的措施提高坑底抗隆起的能力。

坑底布設臨時支撐或地梁應綜合考慮基坑工程的特點、主體地下結(jié)構空間布置、設備和人工的作業(yè)凈空、周邊環(huán)境保護要求等因素，確?？拥撞荚O的臨時支撐或地梁與主體基礎的施工相協(xié)調(diào)。

2.5 適當增加圍護結(jié)構墻體厚度與嵌固深度

適當增加圍護結(jié)構墻體厚度與嵌固深度可減小坑底隆起變形。尤其是在軟土地層，隨著嵌固深度的增加可大幅減小坑底隆起量，但是當支護結(jié)構底部嵌入風化巖一定深度以后，再增加支護結(jié)構的嵌固深度對抑制坑底隆起的作用不再顯著。因此，如果支護結(jié)構的嵌固深度已能夠保證基坑底部穩(wěn)定且變形滿足設計要求，再過量增加嵌固深度對抑制坑底隆起意義不大。

2.6 其他預防坑底隆起破壞的措施

（1）在富水的軟土地區(qū)，降低地下水位可顯著降低坑底的隆起變形；

（2）減少基坑開挖后的暴露時間，及時施做墊層和底板，降低時間效應對坑底隆起的影響，以防坑內(nèi)土體的抗剪強度隨卸載滯留時間的延長而不斷減??；

（3）合理分塊分層開挖，降低空間效應對坑底隆起的影響，尤其是深大基坑的開挖，可采取島式開挖或盆式開挖等方法保證坑底的穩(wěn)定；

（4）做好基坑的變形監(jiān)測工作，發(fā)現(xiàn)異常及時分析處理。

3 坑底隆起破壞控制措施

基坑支護結(jié)構在實際施工過程中通常會偏離基坑設計的初衷，造成這種情況的主要原因如下：

（1）在勘察階段，由于土體取樣時受擾動且取樣點離散，得到的土體參數(shù)不能準確反映出土體的天然狀態(tài)；

（2）施工人員的素質(zhì)參差不齊、工期限制等原因，使得基坑施工時工程質(zhì)量難以得到保證；

（3）天氣惡劣等非人為因素造成基坑工程質(zhì)量下降。

由于上述原因，基坑設計應有具體控制措施以應對施工過程中的突發(fā)狀況。當基坑坑底隆起變形在支護結(jié)構墻角位置突然增大或持續(xù)增大而不趨于穩(wěn)定時，應采取相應控制措施。具體如下：

（1）坑底隆起量持續(xù)增大而支護結(jié)構側(cè)向變形較小時，可在基坑底部施打垂直土釘或錨桿，必要時輔以坑底注漿加固措施；

（2）坑底隆起量突然增大或者持續(xù)增大且支護結(jié)構側(cè)向變形較大時，可在坑底布設臨時支撐并在坑底墻角位置施打垂直土釘或錨桿；

（3）坑底隆起變形極度異常且支護結(jié)構變位嚴重時，應及時在基坑底部四周沿支護結(jié)構堆放沙袋進行反壓處理，等坑底隆起變形穩(wěn)定后采取坑底加固或施做抗拔樁等措施。

4 結(jié)論

在前述坑底隆起影響因素研究的基礎上，結(jié)合基坑工程中常用的抑制坑底隆起的措施，總結(jié)和提出了以下坑底隆起破壞災害的預防與控制措施：

（1）在深厚軟土地區(qū)的一般基坑工程中，可通過坑底加固、坑底施打垂直土釘、坑底布設臨時支撐或地梁、適當增加支護結(jié)構墻體厚度與嵌固深度、降低地下水位、合理分塊分層開挖等措施預防坑底發(fā)生隆起破壞；對下臥地鐵車站或地鐵隧道的基坑，可施做抗拔樁+抗浮板聯(lián)合抗浮體系，嚴格控制基坑的隆起變形。

（2）對已經(jīng)發(fā)生坑底隆起過大的基坑，可采用基坑底部施打垂直土釘或錨桿、坑底注漿加固、坑底增設臨時支撐、堆放沙袋進行反壓等措施控制隆起的進一步發(fā)展。

參考文獻

[1]張俊峰.軟土地區(qū)基坑對下臥隧道變形的影響與控制研究 [D].上海交通大學，2013.

[2]賈洪波.填海區(qū)深基地坑施工對下穿隧道的影響分析 [D].河北工程大學，2017.