摘要：深基坑在开挖过程中，为确保安全，围护体系的位移观测尤为重要。受基坑周边地质状况、围护结构体系设计强度、开挖方式及施工气候条件等因素影响，围护结构容易出现形变超预警值的突发现象，需采取有针对性的加固措施。
关键词：深基坑；监测；加固；
本文以实际工程为例，阐述深基坑围护结构在开挖过程中超过监测预警值时采取的加固措施，为类似项目提供经验借鉴和参考。
一、工程简介
某项目总建筑面积10.8万m2，基坑面积3923m2。基坑四周临近道路，现有场地为湘江冲积阶地，场地内埋藏地层主要有人工填土层(0.3m～11.8m)，第四系冲积层(0.6m～17.6m)及第四系残积层(0.6m～22m)，下伏基岩为白垩系含砾泥质粉砂岩及砾岩。地下水主要为上层滞水，稳定水位埋深3.82m～7.81m，水位随季节变化，幅度为1m～3m。根据勘查资料，场地内中砾砂①及卵石④层为强透水性地层，人工填土①层与组成成分有关，硬杂质密集地段为强透水性，而粘性土组成地段呈弱透水性。其余各地层均为弱透水性地层(均低于5×10-5cm/s)基坑各段支护结构安全等级为一级，基坑为桩锚临时支护。围护桩采用直径为1.1m～1.5m@2000的C30旋挖灌注桩，桩长18m～25m不等，桩顶为钢筋混凝土冠梁。开挖时桩间土采用挂网喷射100厚C20素混凝土进行封固。灌注桩在垂直方向设置3～5道锚索，锚索端部采用双拼槽钢腰梁锁定。止水帷幕采用桩间布置单排三重管高压旋喷注浆，旋喷桩径800mm，注浆间距600mm，搭接200mm。设置隔水帷幕的地层为基坑壁四周的强透水性地层砾砂③及卵石④层。
按常规设置基坑周围观测点，本项目基坑采用盆式开挖。连续强降雨后，基坑南侧沥青路面出现开裂、下沉现象。经第三方支护监测，发现冠梁顶部位移出现异常，最大累计位移较上一次监测有较大变化(前一次基坑监测最大位移17mm，超过预警值。因基坑监测出现报警，在正式处理方案出台前，施工方采取坑内反压回填土的方式先行应急处理，同时覆盖薄膜防止雨水冲刷，避免围护结构位移进一步扩大。在基坑刚开挖时，灌注桩顶水平位移增大很快，在架设第1道支撑，并对其施加预应力后，桩顶水平位移急剧变小，说明支撑对支护桩顶位移的控制有显著的作用。随着基坑开挖深度的增加，直到开挖至坑底，这一期间桩顶水平位移速率有增加趋势。从主体底板浇筑到主体顶板浇筑期间，桩顶位移变化速率较小，说明主体结构底板、中板及顶板起到了一定的支护作用。由以上分析可以得知，基坑支护桩顶水平位移具有明显的时间效应。根据地勘报告，场地南侧基岩内软弱夹层较多，且此区域前期因交通问题未能详勘，可能存在较多软弱土层，雨季期间水土压力叠加增大了基坑围护主动压力。围护外侧市政道路原有裂缝扩展，滋生了新的裂缝，降雨期间地表水沿裂缝下渗致使地层强度降低。外侧15m即为城市主干道，车流量大，路面碾压震动对基坑围护会有不利影响。原基坑围护采用间隔跳打旋挖灌注桩(桩间单排高压旋喷止水帷幕)，基坑开挖深度达16m，设4道槽钢腰梁锚杆，腰梁可能存在刚度问题，因锚杆穿过软卧土层，拉结应力在强降雨期间可能受到影响。
项目组织了专家论证会议，对围护体倾斜监测报警原因进行综合诊断，并提出了加固指导意见：
1)勘查单位需对基坑外围土层增补勘探，获取更加详细的地质报告。
2)需根据地下水位复核土体滑移面，重新核算围护体综合受力情况。
3)加固体系考虑最不利影响因素，建议提高附加荷载取值系数。
4)因灌注桩位移数值远超报警值，可能存在部分锚杆应力失效问题，设计补强时应予以考虑。
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5)因场地土质较差，建议采用静压注浆方式进行软卧土层加固
6)根据设计核算的围护体受力情况，适当增加锚杆排数，同时将槽钢腰梁改成钢筋混凝土腰梁，加大腰梁整体刚度。
7)增加坑外位观测井观测频率。
二、加固方案出台和处理结果
（一）加固方案
设计单位根据专家评审建议和意见，并综合施工现场情况，对出现险情的围护结构段进行深化设计，主要包括如下几方面。
1)围护桩侧土体注浆加固。
2)锚杆施工(增加4道)，增加的锚杆腰梁做钢筋混凝土腰梁。完成第一道增设锚索的张拉锁定，应对已有锚索重新张拉锁定后，方可进行下一道锚索的施工。
3)静压钢管注浆土体加固，施工要点如下：
(1)静压钢管注浆措施为：采用钻机开孔，下入灌浆花管，然后低压灌入水泥浆，灌浆花管不取出作为加筋并形成树根桩以提高土体抗剪强度。
(2)静压钢管注浆孔孔距为800 mm×800mm，梅花型布置，共布置 12 排注浆孔，总孔数为684个。注浆孔径130mm，注浆孔钻至基坑底标高以下1 m，注浆花管为普通钢管、管径73mm、壁厚3.5 mm、两根钢管间焊接。
(3)注浆压力：由于本工程支护结构已发生较大位移，在注浆过程中，浆液沿水平剪切方向流动，会导致周边冒浆膨胀破坏支护体系等不利作用。因此应严格控制注浆的极限压力。设计注浆压力暂定为0.2MPa～0.3MPa，实际施工的注浆压力根据现场情况调整后确定。
(4)注浆材料为水泥净浆，水灰比0.6，水泥浆比重为(1.65～1.85)×103 kg/m3，水泥采用425普通硅酸盐水泥。
（二）加固方案处理结果
对增设锚索逐道加固完成且达到设计强度、目测法确认支护桩有效后进入下一道锚索施工，直至完成所有加固措施。因基坑变形较大，完成增设第一道锚索张拉锁定后，应对下一道已有锚索重新按锚索验收试验进行张拉确认是否有效，如已失效应重新打设，如尚有效，应重新张拉锁定，张拉锁定参数按原施工图设计进行。加固方案实施完成且土方开挖至坑底后，每天实施一次观测，监测数据未发现异常，目前围护体位移已趋于稳定。
结束语：超大超深基坑开挖，因受地质条件、基坑外部道路车辆荷载、雨季水位波动等不利因素影响，有可能导致按常规理论设计的基坑围护体系无法满足实际要求，需要对围护体系重新诊断，并针对薄弱环节寻求加固方案。本文采用的坑外土体注浆加固及增设锚索方式，可为处理同类地质条件深基坑支护工程出现报警时提供加固参考借鉴。
参考文献：
[1]肖武权,冷伍明,律文田.某深基坑支护结构内力与变形研究[J].岩土力学,2018(8):1271-1274.
[2]周香莲,王建华,黄鑫.宁波北仑电厂二期循环水泵房基坑支护与监测[J].岩土力学,2018(1):120-123.
[3]王晓伟,童华炜,李志强.复杂环境下地下连续墙内支撑基坑监测分析[J].施工技术,2019(5):88-91.
论文作者:张倬,陈中根
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/13
标签：基坑论文; 位移论文; 注浆论文; 透水性论文; 地层论文; 土层论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第28期论文;