摘要：该项目地处软弱土层深厚地区，周边环境极为复杂，在基坑开挖过程中，出现由场地内向场地外的土体深层滑移，其滑移范围影响至本项目支护区域，并对本基坑支护安全造成严重影响。本文首先介绍该项目的背景及支护形式，粗略分析造成影响支护安全的原因，总结基坑设计、施工经验，对于指导基坑设计、施工具有十分重要的意义。
关键词：基坑支护；土方开挖；深厚软弱土层；土体深层滑移
0.引言
某工程位于工业区，该工程用地南北向均为市政道路，西向紧邻已有厂房（其用地已被该项目建设方收购、厂房已准备拆除），东向紧邻某住宅小区内道路，道路宽约6m，道路外侧即为已建高层住宅，项目用地狭小，场地位于软弱土层深厚地区，该项目地勘钻孔揭露显示本场地从上至下依次为：约2米厚填土，约25米厚淤泥质土层，约10米厚粗砂层，底部为风化岩层。
项目用地内有一条拟规划市政道路穿过，施工过程中道路未建，此位置作为本项目场地内施工道路。
该项目为两层地下室，基坑开挖深度约9米~11米，项目工期紧张，场地狭小，为确保开挖顺利进行及保证主楼结构先进行施工，建设方对多个设计方案进行论证分析，包括锚拉式结构、双排桩结构、支撑式结构等，其中支撑式结构由于场地原因，拟采用圆环支撑形式，其支撑形式最为安全、可靠，但圆环支撑要求土方开挖对称均匀，与建设方工期相冲突，最终未被采用。
该项目基坑支护最终选型为东向临小区位置采用双排桩+被动区反压土支护形式，其余方向采用锚拉式结构+被动区反压土支护形式。基坑支护设计图纸通过专家论证、审图中心评审。施工方案亦通过专家论证、审图中心评审。
项目东侧为双排桩支护位置，该支护区域长约220米，影响范围约5幢待建主楼结构，出现支护失稳长度约60米，位于本支护区域中北部位置。
场地采用先地面施工静压管桩，并施工基坑支护，基础桩及基坑支护桩施工完成后，进行基坑开挖，开挖完成后施工垫层、承台、主体结构。
图1 该项目基坑周边环境及基坑内拟建设情况简图
1.工程概况及支护形式
1.1 工程概况
该项目地质条件复杂，项目所处地貌单元为海陆交互相沉积平原区，下卧深厚软弱土层，场地内各土层岩土力学指标见下表：
表1：岩土层主要物理力学指标及承载力特征值表
场地淤泥质土深厚，该层呈深灰色，味臭，饱和，流塑；手感滑腻，土质不均，含有机质，断续夹薄层砂，局部为泥砂互层或淤泥质砂。属高压缩性土。场内各孔均有揭露到，呈层状分布。
该项目南北向为已建道路，西向紧邻厂房，东向紧邻已建小区道路，小区道路外即为高层住宅，厂区及道路位置地面下有大量市政管网，包括电力管网、雨水管网等综合管网，东侧小区道路下有高压电缆及污水管网。
场地拟开挖两层地下室，开挖深度约9米~11米，开挖土层主要为填土及淤泥质土，含部分粉砂层。项目用地内有一条拟规划市政道路穿过，施工过程中道路未建，此位置作为本项目场地内施工道路，场地拟设置南北向出土口各一个位于此道路两端。
场地周边环境复杂，地质条件复杂，场地开挖深度较深，一次性开挖面积较大，该项目基坑安全等级为一级。
1.2 支护形式
该项目建设方综合考虑工期、造价、安全可靠、施工方便等原因，对三种支护设计方案进行论证：
①全支撑方案，局部位置做角撑，整体做双圆环支撑。
②双排桩+内支撑方案，在四个角点及异形位置做角撑支护，其余的位置做双排桩支护形式。
③双排桩+桩锚+内支撑方案，在局部角点位置做角撑支护，项目周边尽量做锚拉式支挡结构，在靠近东向小区位置选用双排桩支护形式。
最终根据本项目实际施工要求、场地实际情况、工期造价等原因，建设方选择第三种支护形式作为该项目支护结构形式。
其中双排桩支护形式为：双排桩支护+桩间土加固+被动区加固形式。
双排桩选用直径1200mm灌注桩，支护桩中心距为1500mm，前后排桩中心距为4500mm，前后排桩采用在桩顶设置约1米厚连板相连；前后排支护桩桩间格栅设置直径800mm水泥土搅拌桩作为桩间土加固，搅拌桩长度为15m，共设置5排加固桩；坑底沿支护桩边设置被动加固区，被动加固区采用直径800mm水泥土搅拌桩作为该被动区加固形式，被动区水泥土搅拌桩格栅布置，加固范围约10m宽，坑底共计设置14排水泥土搅拌桩，加固深度约坑底向下10m范围内。
场地内规划道路设计要求与场地内地下室一同挖下去，开挖最终面道路标高可高于地下室板面约2.0米，道路两侧1：2放坡处理。
2.基坑开挖过程中出现的问题
该项目现场选择先对主楼部分局部开挖的开挖方式，待主楼开挖完成后再对基坑进行整体开挖。
现场先进行4#楼开挖，开挖宽度约50米，开挖形式选择分层、分段、分区开挖，基坑场地内位置采用自然放坡处理的方式，放坡坡率约1：3.0左右，基坑开挖顺利，开挖过程中桩顶位移沉降均在报警值内，基坑开挖后施工垫层、承台、底板，直至地下室顶板施工完毕其桩顶沉降、变形总量均为2cm以内，符合相关规范及该项目设计要求。
在4#楼成功的基础上，该项目对2#楼进行开挖，由于4#开挖顺利，项目上又急于赶工，则现场对2#开挖时选择了分层、分段开挖；本区域在刚开始开挖时，选择先开挖靠双排桩位置土体，基坑场地内按1：2.5左右自然放坡处理，基坑开挖顺利，开挖至基坑底，坡顶沉降、变形稳定，支护桩桩顶位移小于10mm，开挖后第三天坑底进行垫层、承台砖胎膜等施工，在开挖顺利的情况下，现场决定增大开挖面积，并由东向西方向退挖。在基坑边垫层、砖胎膜已施工完成4天后，本区域基坑开挖至场地中部临时施工道路附近，但场地临时道路标高并未开挖下降，此处场地内放坡坡率约1：1.5左右，场地内高差约8米，坡顶施工道路始终有重车通行，坡顶到基坑边约30~40米远。
2#楼基坑开挖至施工道路位置当晚出现场地内坡体滑移，坡顶出现约10cm~15cm宽裂缝，裂缝纵向贯通整个2#楼施工道路附近开挖范围；同时坡脚管桩出现桩顶倾斜；倾斜方向由西向东，由场地内施工道路方向指向东向基坑外已建高层小区一侧，基坑底部已施工垫层、承台区域出现隆起，垫层受拉开裂，垫层、承台隆起高度约30cm~90cm左右，隆起范围包括本项目基坑已施工被动区搅拌桩范围。出现场地内坡体滑移的第二日上午，第三方监测单位出具监测数据，数据显示该区域双排桩支护12小时内（即滑移当晚）的桩顶水平位移出现位移总量、位移速率报警，其位移总量最大达到41mm，位移速率达到24mm/d，位移方向指向场地内；设计单位得知后，马上要求现场进行加密观测，每半小时汇报一次监测数据，在当天下午2点~5点钟内，其监测数据一直无法稳定，每半小时变化量约1mm。且在此区域的基础管桩桩顶增设监测点，其桩顶位移始终在向东向已建高层住宅方向倾斜，其位移速率始终无法稳定，位移及倾斜曲线无法收敛。
在各方责任主体共同开会确认下，该区域决定进行土方回填。土方回填后，此区域基坑支护桩位移曲线开始明显收敛并有正值出现，该区域最终稳定在水平位移总量约20mm以内。
3.基坑支护局部失稳的原因及拟处理方式
3.1基坑支护局部失稳的原因
出现基坑支护失稳的情况一般由以下几个原因引起：
①基坑支护选型本身不可靠，支护设计本身有严重缺陷。
②基坑支护施工中有大量偷工减料的问题出现。
③土方开挖布置方案未按专项施工方案及设计要求进行。
④基坑周边环境有明显高于设计要求的堆载出现。
该项目2#与4#楼为同一支护形式，4#楼开挖顺利，双排桩区域施工完成的灌注桩、水泥土搅拌桩已检测合格，基本排除设计缺陷及施工质量问题。本项目出现基坑支护局部失稳的最主要原因主要考虑土方开挖问题。
在土方开挖过程中，现场由东向西退挖，场地软弱土层深厚，现场选择在施工道路附近采用1：1.5坡率进行自然放坡处理，坡高约8m，其坡体主要由填土及淤泥质土组成，坡体自身难以稳定，且上部一直有大量重车通行，在动荷载作用下，坡体自身出现整体失稳，其失稳滑弧位于场地深层位置，土体由车道方向向已建高层小区方向滑移，并推挤沿路的基础管桩，同时造成坑底土体的隆起，
由于本区域淤泥质土深约25米，其坡体失稳的同时造成该区域的土体深层滑移，滑移范围由临时施工道路向东向已建高层小区方向，其影响范围包括本项目已施工的被动区土体，被动区加固范围土体隆起、承台上浮、垫层开裂，此位置施工约14排被动区加固水泥土搅拌桩，应考虑此处搅拌桩被深层滑弧剪断或被动区整体上抬的可能。
由于双排桩方案主要依靠被动区作为坑底反压体，双排桩作为支护体，坑底被动区反压主要起到增大被动土压力的作用，确保基坑支护不会出现踢脚破坏。在被动区搅拌桩被破坏或整体上抬的情况下，坑底反压已失效，支护体系在坑底反压失效的影响下，出现整体失稳，支护桩向基坑内侧倾斜。该项目支护外为已建高层住宅楼（管桩基础），支护体出现整体失稳，则支护有垮塌的可能，由于高层住宅的管桩自身抗剪切能力差，基坑支护一旦垮塌，其相邻的高层住宅有被拉裂甚至倾覆的可能。该项目回填及时，避免了重大安全事故的发生。
3.2拟处理方式
后续钻孔揭露显示，部分被动区搅拌桩已被深层滑弧剪断，由于现场已出现支护体倾斜的情况，其支护体本身的桩顶水平位移虽已回弹至报警值范围内，但其周边土体已为扰动土，土体工程力学性质下降，且场地内有潜在滑移面，在后续该区域重新开挖过程中，极易在此滑移面重新出现场地内的深层滑移，该项目拟采用重建被动区及钢管竖向斜撑应急回顶的方式进行加固处理。
根据场地施工条件，当地的施工经验，设计单位复核计算，该项目被动区加固重建拟采用以下几种措施：大直径水泥土搅拌桩加固，高压旋喷桩加固，MJS法加固等。
其中MJS法施工便捷，其加固体强度高，质量可控，但造价高，注浆压力大，此区域工程管桩较密，且由于深层滑移已出现桩身偏移的情况，按此工艺施工有可能会对已施工的基础桩造成较大影响。
大直径水泥土搅拌桩存在场地无施工条件的问题，且基础桩位较密，施工过程中易对已施工的桩基造成影响。
最终本项目选用三管高压旋喷桩作为被动区加固方案，其加固体强度高，现场可以实施，且对基础桩影响最小，三管加固作用范围可控，是比较合适的加固形式。其加固长度打穿淤泥质土层至下部硬层。
钢管竖向斜撑应急回顶方案：先对被动区进行重建，再在双排桩中上部位置设置一道应急圈梁，圈梁离坑底高度约4m，先开挖离基坑边12m范围以外的土体，坑边12m内的土体保留作为反压土，考虑反压土自身的稳定性，三管高压旋喷加固范围包括此反压土范围，较远处土体开挖完成后，先施工反压土范围外的垫层、承台、底板，在底板上布置反力墩，然后开挖反压土范围，如反压土开挖过程中，基坑支护桩桩顶位移速率稳定、位移值未超报警值，可继续开挖至基坑底，再进行主楼施工；如其桩顶位移值过大或位移速率难以稳定，直接用钢管对该区域进行回顶，以确保该项目顺利开挖，其钢管采用直径609mm，壁厚16mm钢管，钢管及反力墩布置间距约6m左右。
4.反思与结语
双排桩支护在软土地区是可行的，双排桩可设置桩顶连板，增大双排桩整体侧向刚度，并减少桩体变形。按双排桩现阶段理论，其桩间土的压缩模量会直接影响双排桩的前后桩协同作用效果，桩间土用搅拌桩加固利于双排桩整体稳定。、
软土地区的被动区加固极为重要，尤其在于深厚软弱土层的情况下，基坑坑底被动土压力难以满足支护开挖要求，需进行被动区加固，其加固方案及加固质量直接影响基坑安全的稳定性。
场地土方开挖应按相应规范、方案执行，软土地区一定要遵循分层、分段、分区、对称、均衡开挖原则，单次开挖深度过大易造成主动区土体回弹速度过快，不利于支护体的稳定。如开挖深度过大，在开挖过程中需注意场地内自身坡体的稳定性，可选择减少坡比或分级放坡处理的方式，应将中间土体的开挖对场地四周支护的影响降到最低。
基坑开挖中应有应急响应方案及措施，在基坑开挖过程中出现险情时及时对其进行响应处理，将经济损失及对周边造成的影响降到最低。
基坑支护是一项综合性十分强的岩土工程，基坑安全稳定不应只注重于方案设计的可靠，其施工方案的设计、土方方案的设计、施工现场对各方案的执行力度直接影响基坑支护的安全性。一个基坑开挖的顺利与否，应是多方部门协同合作的结果。
作者简介：
覃志博（男，籍贯：内蒙古牙克石市，出生日期：1992-8-17）、从事基坑设计、边坡加固设计方面工作。
论文作者:覃志博
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：基坑论文; 场地论文; 位移论文; 该项目论文; 东向论文; 道路论文; 土层论文; 《基层建设》2019年第2期论文;