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摘要：在建筑行业内基坑工程是属于高风险的技术领域，基坑失稳的发生率虽然逐年减少，但仍不断地出现。基坑失稳不仅会严重破坏基坑，影响工程进行，还会危及周围环境，带来巨大损失。因此保持基坑稳定是基坑支护设计重要目标之一。本文对基坑隆起失稳、管涌失稳进行分析，获得解决办法。
关键词：基坑失稳；隆起；管涌。
基坑失稳是指由于基坑施工时对某些关键部位和工艺如锚索成孔、注浆、张拉以及泄水孔的控制不严引发基坑施工造成事故或达不到设计标准。基坑失稳是基坑支护失败的最常见的原因，《建筑地基基础设计规范》将基坑的失稳形态归纳为两类：
1、因基坑土体强度不足、地下水渗流作用而造成基坑失稳。
2、因支护结构(包括桩、墙、支撑系统等)的强度、刚度或稳定性不足引起支护系统破坏而造成基坑倒塌、破坏。
为了确保工程安全和经济效益，研究基坑工程失稳形式和分析就显得很必要了。
一、隆起失稳分析
当基坑底为软土时，基坑开挖后经常会发现基地土隆起、坑顶下陷和板桩向坑内倾斜，产生的主要原因是由于板桩后的土桩重量超过基底以下的地基承载力，地基土的塑性平衡状态受到破坏，发生板桩背后土的流动，即使坑顶下陷、坑底隆起，严重的可能造成坑壁坍塌、基底破坏等后果。
为了避免上述情况发生，我们通过两种方法进行计算：
1.太沙基—佩克的方法
太沙基认为对于基坑底部的水平断面而言，基坑两侧的土就如作用在该断面上的均布超载，它有使无超载的基坑底部发生隆起的趋向。当单位面积的荷载强度超过地基的极限承载力就会产生基坑隆起。
抗隆起的安全系数K不小于1.5，这种方法适用于一般的基坑开挖工程，但没有考虑刚度很大且有一定的插入深度的板桩墙对抗隆起的作用。
2.墙底极限承载力法
墙底极限承载力法是将支护结构的底平面作为求极限承载力的基准面，墙底圆弧滑动模式假定基坑的隆起破坏面，求得墙体的入土深度。但在实际计算中存在以下问题：
（1）基坑尺寸的影响。墙底圆弧滑动验算模式未考虑基坑尺寸的影响，如果基坑开挖深度大，但平面尺寸小的话，实际上圆弧滑动面就无法形成，因为该面已经滑到对侧围护墙体深度范围内。因此，实际使用过程中，应注意是否可能形成连贯的圆弧滑动面。
（2）滑动圆弧的位置。围护结构本体有抗弯及滑裂面一般不可能通过墙体。分析墙底抗剪强度，以下的滑动面，一般土质优于浅层土体。如果墙底以下存在软弱地层分布，可采取适当加深围护墙体穿过软弱地层的办法加以解决。软弱地层不厚时，可直接加长钢筋笼；较厚时，可采取“上荤下素”的办法来处理。即上部钢筋笼，墙体下部加深的范围内灌注素混凝土。
（3）转动中心的位置。力矩平衡法的圆心（转动中心）可以固定在最下道支撑点（锚碇点）或坑底开挖面处。一般当基坑开挖到坑底设计标高处，坑底面以而坑底垫层尚未浇筑前。此时，上滑动力矩最大，完全凭借基坑开挖侧的坑底土体自身的抗剪强度不足以提供围护墙体的转动支点，应该是坑底最危险的工况。因此，滑动面的圆心应设在对围护墙体旋转有抵抗能力的最下道撑锚点。滑动半径为最下道撑锚点至围护墙体底面的距离。圆心设于坑底处时，坑底垫层应已浇筑完毕，且具有一定强度，能够提供围护墙体的转动支点。由于滑动圆弧半径减小了“最下撑锚点至算工况，坑底的竖向距离”因而总滑动力矩（滑动土体的自重减少）和总抗滑动力矩（抗滑动力矩的积分路径缩短了）都减小了，反映到基坑抗隆起稳定性安全度的安全系数值是增大还是减小则不易直观判定。因此，必须同时进行对比验算，以确保安全。
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二、管涌失稳分析
在含水饱和的土层中进行深基坑开挖过程中，随时都要考虑水压力的存在，为确保基坑的稳定，有必要验算在渗流情况下是否存在管涌的可能性。当基坑面以下的土为疏松的砂土层时，同时又作用着向上的渗透水压，如果由此产生的动水坡度大于砂土层的极限动水坡度时，砂土颗粒就会在流动的水中呈现悬浮状态，基坑表面丧失稳定，这种现象称为管涌。在施工中常遇到的如下的管涌现象：
第一；轻微的。板桩缝隙不严，有一部分细砂随着地下水一起穿过缝隙而流入基坑。增加基坑的泥泞度。第二；中等的。在基坑底部，尤其是靠近板桩的地方，常会发现有一堆细砂缓缓冒起，细砂堆中有许多小小的排水槽，冒出的水夹带着一些细砂颗粒慢慢地流动。第三，严重的。如果基坑在出现上述现象还继续往下开挖，在某些情况下，流砂的冒出速度很快，有时会像开水出沸时翻泡，此时基坑底部成为流动状态，无法进行施工。
管涌程度受地质的影响，对管涌采取的处理方案也各有差异，应因地制宜确定最佳处理方案，通常情况下应以疏为主，以疏、排、堵、截、压或者是几方面相结合为原则进行综合治理。
1.滤水围井
当出现单个管涌或管涌数目虽多但比较集中的情况，可采用如下这种方法 当管涌口相对很小时，可用无底汽油桶或水桶做围井。用麻袋或编织袋在管涌口处装土抢筑围井，同步在井内填铺反滤料，以制止涌出的流水带砂，以控制险情。应根据险情程度、地面情况、料物储备等来确定围井面积。应以能够控制涌水带砂为原则定围井高度，但一般不超过1．5 m，防止在围井附近产生新管涌。如果出现管涌群，根据管涌口之间间距选择单个或多个围井进行抢护。围井与基底保持紧密接触，以防造成漏水，使围井水位无法抬高。围井内铺填必须选择透水料。因为发生管涌时，完全靠堵是非常难以实现的，管涌已形成通路，短暂的封堵只会引发更大规模的管涌。可在管涌口采用先铺一或两层土工布，之后上筑土袋围井，井内可填充一些砾石碎石等～般透水性材料，土工布对颗粒细小的粉土、粉砂、细砂可有效拦截。
2.降水减压
在管涌发生部位对应的基坑外侧设置井点降水，经过抽排该段地下水位将会降低，切断管涌水力的供应，管涌将逐渐减弱。因为需要一定时间进行井点降水，在降水产生效果前，应采取疏排、反压等缓解措施，来避免管涌情况的恶化。降水井根据基坑深度、地质情况可选择真空降水、管井降水等。
3.注浆
通常，根据管涌点的位置，可以推断出地质薄弱段或围护结构薄弱点，以有效采取局部强化措施来切断管涌的路径。在地下水丰富的地质情况下，单液浆体注入后还未凝固就有可能被稀释冲散，止水效果很难达到，此时可采用水泥—水玻璃双液注浆，凝结时间为4O～80s，亦可采用其他凝固时间较短的化学浆液。
4.滤水压重
当管涌涌水涌砂量大，情况严重，其他措施都来不及采取时，可直接将滤水性材料分层压在管涌口范围以内由下层到上层，压重的颗粒由小到大，根据管涌程度确定具体的厚度，一般分层厚度不宜小于30cm。
5.旋喷桩、搅拌桩
很多管涌是由于围护结构没有闭合而引起的，这种情况，可以施作旋喷桩或搅拌桩对管涌对应的围护结构范围止水，通常作法是在桩间的外侧施作一根，并在外侧施作一排相互咬合的旋喷桩墙或搅拌桩墙，以此来抑制管涌。
三、结语
从我国目前基坑工程实践来看，在基坑开挖和支护前进行失稳分析是非常必要的。凡事前重视，采用预防措施，在施工过程中严格进行施工监控者，工程效果大都是成功的，对于开挖的基坑和周围环境都会取得良好反应。另外，动态设计方法与信息施工技术要求随时注意和掌握基坑工程施工过程中的信息反馈和资料积累，而工程监测是必不可少的手段，是基坑工程实施的一个阶段。
参考文献：
[1]付厚利，王清标，赵景伟．地下工程施工技术：武汉大学出版社，2016.01
[2]王广月，王盛桂，付志前.地基基础工程（第二版）：中国水利水电出版社，2012.07
[3]朱首明，张晶.土木工程施工（第二版）：中国建筑工业出版社，2013.04
[4]建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)：中华人民共和国住房和城乡建设部，2012.
论文作者:王先锋
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/20
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