王衛(wèi)國 蔡峻杰

寧波建工工程集團有限公司 浙江 寧波 315040

沿海地區(qū)軟土分布廣，土體具有含水量大、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低等特點，對支護體系穩(wěn)定性和抗隆起等影響明顯；隨著城市化進程加快，河道、魚塘、農田等均作為城市開發(fā)用地，有些未進行清淤換填；社會的環(huán)保意思增強，土方外運難且成本高，往往造成周邊場地高。軟土疊加河道、堆土等，深基坑支護體系存在巨大的安全隱患。楊宇等[1]指出軟土地質工程力學性質差，應評估支護結構的安全可靠度和施工的可操作性；馮誠等[2]指出深厚軟土地區(qū)開挖基坑易引起滑移破壞，并提出了事故預防和處理方案。本文以工程實例為基礎，研究在復雜周邊環(huán)境條件下如何處理軟土深基坑支護體系破壞的問題。

1 工程概況

某項目除西側為規(guī)劃用地外，其他三側均為社會道路，南側道路距離基坑約4 m，北側距離基坑約10 m，南側和北側均存在管線，南側為已建的小區(qū)；整個場地原地貌為魚塘，魚塘未按規(guī)范進行清淤換填；西側南端距離基坑約15 m的紅線外存在80 m×80 m的堆土，高度約2.5 m；西側支護樁橫穿魚塘，其他部位均在魚塘外（圖1）。

圖1 施工項目平面示意

支護采用φ600 mm鉆孔灌注樁加1道內撐，樁長15 m，內撐為2個中心圓加對撐，場地標高約－0.90 m，地下室底板面結構標高－5.70 m，底板厚度500 mm，承臺厚度為1 000～1 500 mm，挖深為5.60～6.60 m；坑中坑二次挖深為1.50～3.50 m，二次支護形式為重力式水泥土墻（圖2）。

圖2 支護體系剖面示意

根據(jù)地質勘察報告，場地內地質層起伏不大，基坑坑底位于土性較差的②3層淤泥質粉質黏土中，②3、④1層淤泥質粉質黏土厚度約20 m，含水率約40%，具有流塑、高壓縮性、抗剪強度低、承載力低等特點，具體見表1。

表1 地質參數(shù)

2 支護體系破壞的過程及原因分析

2.1 支護體系破壞的情況

2019年10月10日，本項目基坑西南角發(fā)生支護破壞，具體見圖3和圖4。軸以南開挖到基坑底，軸開挖到冠梁底1.5 m左右，軸內撐上裂縫開始發(fā)展，半個小時后內撐發(fā)生脆性破壞；軸為魚塘和原狀土交接部位，軸為最先破壞的部位，軸和軸間相距約18 m；支護破壞后，冠梁最大位移為2.3 m（位于軸），軸3道短內撐出現(xiàn)剪切破壞；受內撐破壞的影響，南側西端支護樁以⑩軸為支點，向基坑內擺動，造成南側瀝青道路在①軸和⑩軸處裂開，路緣石和道路間的縫隙產生；支護樁傾斜，坑底隆起。為了避免險情進一步發(fā)展，坑外卸土30 m，坑內回填到⑧軸，整個基坑基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 基坑事故現(xiàn)場

圖4 西南角內撐破壞情況

2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)說明

對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析后，選取2個具有代表性的深層土體水平位移監(jiān)測點，主要位于⑩軸和軸的基坑邊。2019年10月10日西南角支護破壞，同年10月12日暴雨，10月15日內撐修復完成， 10月30日PC工法樁施工，10月15日西南角土方開挖；軸的基坑邊的監(jiān)測點因支護破壞，需重新補點，數(shù)據(jù)監(jiān)測重新開始；監(jiān)測數(shù)據(jù)最大值發(fā)生在坑底下1 m左右[3-5]（圖5、圖6）。

圖5 ⑩軸基坑邊深層土體水平位移監(jiān)測

圖6 軸基坑邊深層土體水平位移監(jiān)測

2.3 支護破壞的原因分析

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，最大深層土體位移發(fā)生在坑底下約1 m，靠近魚塘底部，正好是主動土壓力最大部位。西南角部位于2019年10月9日開挖軸以北，開挖前累計變形量監(jiān)測數(shù)據(jù)為33 mm，開挖后累計變形量監(jiān)測數(shù)據(jù)為48 mm，累計變形量未超過控制值，但日速率遠遠超過控制值（5 mm/d），因未引起足夠的重視，2019年10月10日凌晨發(fā)生支護脆性破壞。

基坑底部處于②3層淤泥質粉質黏土中，支護樁（樁長15 m）在④1淤泥質粉質黏土中，軟土抗剪強度低，坑邊超載，易引起失穩(wěn)和隆起；魚塘回填過程中底部淤泥未清理，此部位為主要的滑移面；因為魚塘底部的淤泥和堆土，支護樁易出現(xiàn)縮徑、坍孔等問題，造成部分支護樁夾泥露筋；支護破壞前為臺風天氣，大量的雨水滲透到西側堆土中，土體含水率增加，內摩擦角、黏聚力下降，抗剪能力進一步下降[6]。軸以北是魚塘部位，開挖后深層土體日變化12 mm，并且最大變形處靠近魚塘底部，所以堆土和魚塘是造成軟土基坑事故發(fā)生的主要原因。

3 基坑安全隱患排除措施

3.1 重、難點分析

1）基坑南側和對撐東側土方均已開挖，但未施工底板，時空效應大。

2）支護破壞后遇暴雨，西側土體沿魚塘底部向東滑移，內撐上新增裂縫。

3）基坑南側①軸—⑩軸繼續(xù)往基坑內擺動，裂縫等持續(xù)加大，南側在⑩軸附近，瀝青道路裂開約50 mm，路緣石和道路間的縫隙約100 mm；在①軸附近，瀝青道路裂開20 mm。

4）對于環(huán)形內支撐，需要保證受力均衡性，因西南角破壞，對西側整個內支撐均有不同程度的影響。

3.2 排除措施

基坑安全隱患排除的目的主要是減少暴雨后的不良影響，降低空間和時間效應，確保環(huán)形內支撐受力均勻，控制變形等。

1）為了減少暴雨和堆土對基坑的影響，繼續(xù)卸土至基坑邊約45 m，堆土高度低于2 m，并在40 m處設置寬1 m的緩沖溝，開挖到老魚塘底部；基坑內繼續(xù)回填到環(huán)形內支撐內側，并高出環(huán)形內支撐頂標高，平衡基坑外的土壓力，確保環(huán)形梁裂縫穩(wěn)定；開始施工基坑南側和對撐東側底板。

2）雨水滲入基坑周邊裂縫后，加快基坑邊土體滑移，通過砂漿對裂縫進行修補并覆膜。

3）北側西段土方未開挖，南側西段已開挖，為了保證整個環(huán)形內支撐的受力均衡性，需要對南側西端進行加固處理。通過對結構圖紙進行分析，在地下室外墻到支護樁邊的范圍為承臺基礎，先行施工承臺，承臺間隙用混凝土填充，并澆筑到支護樁邊，厚度至少為350 mm。同時在短內撐兩側增加φ508 mm×12 mm鋼管，鋼管端部設置600 mm×600 mm×20 mm鋼板，鑿除環(huán)形內支撐保護層，露出主筋，主筋與端部鋼板焊接；鋼管加固后，再逐一對混凝土內撐進行修復，考慮到中間最短內撐受力較大，先修復兩側，最后修復中間，鑿除破壞的混凝土，保留鋼筋，澆筑高標號微膨脹細石混凝土，待混凝土達到一定的強度后，再修復下一道內撐[7-8]（圖7）。

圖7 內撐修復及地下室外側示意

4 設計方案及設計計算

4.1 方案對比分析

根據(jù)各方建議，支護加固方案主要包括放坡＋水泥土墻、鉆孔灌注樁＋內撐修復和PC工法樁＋內撐修復[9-10]。

1）若西側南端采用放坡＋水泥土墻修復支護形式，南側西端和北側西端采用錨桿，此方案造價低，環(huán)形內支撐受力平衡，完全由南側和北側的錨桿承擔，但錨桿施工沒有工作面，若在內撐上施工，入射角、豎向間距等無法保證，安全風險較大；水泥土等需要養(yǎng)護，施工周期長。

2）若采用鉆孔灌注樁＋內撐修復支護形式，此方案造價高，老魚塘底部為滑移面，西側堆土無法外運，鉆孔灌注樁施工中易發(fā)生坍孔等問題，樁身質量很難保證；鉆孔灌注樁等需要養(yǎng)護，施工周期長。

3）若采用PC工法樁＋內撐修復支護形式，此方案造價適中，主材可回收、無需水電配合、施工速度快，并且安全性好。

通過方案分析對比，并考慮經濟性和安全性等因素后，西側南端采用PC工法樁＋內撐修復；西側支護樁處于老魚塘位置，增加1道錨固，通過注漿對魚塘底部的淤泥進行加固；南側西段雖然在魚塘外，但考慮到受基坑破壞后的影響較大，同時南側存在管線、道路等，南側西段增加1道錨桿。

4.2 支護設計參數(shù)

本項目的自然地面標高為－0.90 m，考慮到承臺等因素，基坑計算挖深6.00 m，一級放坡，臺寬1.5 m，坡度系數(shù)1.0，平臺寬2 m，冠梁及內撐頂標高－2.40 m，支護樁為φ630 mm×14 mm鋼管樁，樁長25 m，截水采用SKSP-IV型長15 m的拉森鋼板樁，具體如圖8所示。

圖8 設計計算示意

4.3 土層參數(shù)取值

本項目地質情況主要以淤泥質土為主，原支護樁長15 m，產生踢腳后對原支護樁周邊的土體均有不同程度的影響。

為了確?；影踩?，此部位的土體黏聚力和內摩擦角按施工經驗均乘以0.5的折減系數(shù)，土層水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m，按基坑底面位移量10 mm進行取值。

4.4 計算結果

采用彈性法進行計算，最大位移54.76 mm發(fā)生在開挖基坑底，采用三角形法計算得到距離坑邊最近的沉降量為44 mm，考慮彎矩折減系數(shù)0.85、剪力折減系數(shù)1.00、荷載分項系數(shù)1.25，坑外超載為15 kPa均布荷載和40 kPa矩形分布荷載（距坑邊45 m，作用寬度80 m，長度80 m），基坑內側最大彎矩設計值為680.32 kN·m，基坑外側最大彎矩設計值為311.68 kN·m，最大剪力設計值為254.92 kN。

經過截面驗算、整體穩(wěn)定驗算、抗傾覆穩(wěn)定性驗算、抗傾覆（踢腳破壞）穩(wěn)定性驗算、抗隆起驗算、嵌固段基坑內側土反力驗算等可以得知，計算結果滿足要求，在此不作羅列。

5 施工要求

5.1 內撐修復

支護破壞后，環(huán)形內支撐產生裂縫，立柱樁產生傾斜；環(huán)形內支撐作為最主要的受力構件，需要確保修復質量。

1）環(huán)形內支撐裂縫修復。環(huán)形內支撐先采用壓力注漿對裂縫進行封閉，再采用加大截面法進行加固，1 600 mm×600 mm梁每側各增寬300 mm，通過φ20 mm@300 mm植筋和鑿毛確保新舊混凝土連接。

2）雙立柱樁確保環(huán)形內支撐穩(wěn)定。環(huán)形內支撐是整個支護體系的關鍵部分，若在環(huán)形內支撐一側增加立柱樁，可能會造成內撐傾斜等風險；在立柱樁破壞部位的環(huán)形內支撐兩側各增加1根立柱樁。

5.2 施工順序及要求

根據(jù)計算結果，開挖到基坑底最大位移55 mm，數(shù)據(jù)相對較大，為了確?；影踩?，首先需要確保環(huán)形內支撐受力均衡性，先施工南側西段和西側北段的錨桿，并對魚塘底部進行土體加固；為了減少空間效應，對撐以東地下室底板完成后，于2019年10月30日進行鋼管樁施工；為了減少運土車等對基坑的影響，在西側中部設置出土口，所有車輛需垂直離開基坑。加強對支撐的保護，先在支撐兩側填土，填土高度須高出支撐頂面500 mm以上，然后在其上方鋪設路基箱，方可通行機械車輛；分區(qū)分段進行土方開挖，并做到“五邊”施工，即：邊挖、邊鑿、邊鋪、邊澆、邊砌，保證基坑土體不長期暴露，確保基坑穩(wěn)定[11-12]。

1）待基坑圍護施工完畢且達到設計強度后，自四周向中心以大于1∶1.5放坡分層開挖，每層厚度不宜大于1.5 m；挖至各區(qū)域設計標高后及時設墊層；挖坑內四周底板范圍內土體至設計標高，邊挖邊設墊層。

2）開挖時要求分段開挖至板底標高，且邊挖邊設墊層及磚胎模。

3）機械挖土至設計標高后，立即進行人工修土和設墊層，基坑坑邊8 m范圍內應設置厚200 mm的C20素混凝土墊層，并在4 h內完成。

4）挖出的土體及時外運，不得堆放在基坑四周，基坑外側基礎施工挖出的土方也要及時外運，否則會使支護結構變形過大，危及基坑安全。

5.3 基坑監(jiān)測

6 結語

對于軟土基坑，其在穩(wěn)定性、抗隆起等方面相對較差，再受疊加堆土和雨水的影響，加速了魚塘底部淤泥的滑移，造成支護體系脆性破壞，通過對案例的分析，提出以下建議：

1）在搶險階段，先通過四周卸土和坑內加載等方式確?；踊痉€(wěn)定后，再對現(xiàn)場和圖紙進行分析，確定合理的內撐修復方式和換撐施工措施等。本項目利用臨時鋼管支撐修復內撐、地下室外承臺先行施工等使整個環(huán)形內支撐受力均勻，并達到安全要求。

2）在基坑穩(wěn)定后，通過對支護加固方案進行對比分析，確定采用PC工法樁＋內撐修復，局部增加錨桿的方式，并采取注漿結合加大截面法進行裂縫修復、雙立柱樁確保環(huán)形內支撐穩(wěn)定性等措施，順利完成了地下結構的施工。