軟土深基坑圍護的應急措施

葉建堯，華錦耀

(華豐建設股份有限公司，浙江寧波315040)

1.概  述

    基坑圍護結構施工后，在基坑開挖中應進行監測，根據監測結果進行動態圍護設計修改和信息化施工。特別是軟土地基中的基坑圍護結構，此項工作尤其重要，應確保基坑及周圍環境的安全及正常使用。根據現行國標《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范(GB 50202。2002)》的規定，基坑變形的監控值見表1。

    基坑圍護的監測項目與監控值即報警值除上表所列之外，尚應滿足基坑圍護設計圖紙的要求，例如周圍建(構)筑物與地下管線的位移變形，支撐軸力的監控值，地下水位等。當基坑圍護的監測值達到報警值時，應立即采取應急措施。基坑圍護應急措施制訂的依據包括：基坑的安全等級與圍護結構的狀況，地基土層的物理力學性能，基坑四周的環境狀況，以及建筑物的結構和樁基情況。基坑圍護應急措施的制訂原則：合理提高圍護樁的被動區抗力，或減少主動區土壓力，或增加支撐。應急措施應和圍護監測成果密切結合。隨著基坑挖土深度的增加，基坑圍護結構逐步進入工作狀態。一般是挖土到設計標高時，或暴雨季，或施工荷載突然增加，容易產生基坑圍護的險情。挖土開始以后，即應備好應急措施的材料器具。下面根據不同類型的基坑圍護結構與不同的報警部位，闡述其相關應急措施。

2.通用的應急措施

    2.1基坑外側卸土   

    寧波地區軟土深基坑中一級基坑常用樁墻結合內支撐式圍護結構，包括SMW工法；二級基坑常用的圍護結構除樁墻結合內支撐式外，還有水泥土重力式擋墻、樁墻結合土錨桿、復合型土釘墻等。這些基坑圍護結構的四周頂面均設置有一定高寬比的放坡區，當基坑圍護監測達到報警值時，最簡便而有效的應急措施是在基坑四周主動土壓力區卸土，以減少圍護結構的主動土壓力。基坑四周土體表面的裂縫應用砂漿填塞，并在地表面重新澆筑混凝土地坪。

    2.2基坑底回填土

    基坑底四周快速回填袋裝砂土是保證基坑圍護結構安全的一大應急措施，也是加固基坑被動區的最簡便而有效的應急措施，袋裝土堆疊的寬度與高度視基坑土質情況及監測報警的信息而定。若設計有兩道圍護支撐，當挖土到第二道支撐底即產生深層土體位移報警時，可在支撐底統澆加厚的混凝土墊層，并在支撐的空檔區堆疊袋裝砂土或碎石。這樣既不影響繼續施工第二道支撐，又可將被動區反壓式加固。袋裝砂土容易在事后用塔吊搬出基坑，當報警情況緊急時，則用挖土機快速就近鏟土堆壓被動區。

    2.3快速澆搗混凝土墊層

    一般軟土深基坑的監測報警多發生于基坑挖土到設計標高時，故快速澆搗加厚的底板下的混凝土墊層是有效的應急措施。地下建筑底板下的混凝土墊層可以加厚至300 mm，并且采用泵送商品混凝土快速統澆至圍護樁，這也是基坑“五邊法”施工(邊挖土、邊鑿超高工程樁、邊砌塊石墊層、邊澆混凝土墊層、邊砌磚胎膜)的關鍵。等基坑圍護樁位移基本穩定后，再切割地梁、承臺處的應急混凝土墊層，施工地梁、承臺的墊層及磚胎膜。沿基坑底四周施工加厚的混凝土墊層的寬度可視基坑工程具體情況定。

3.重力式擋墻的加固

    重力式擋墻一般指水泥攪拌樁圍護和高壓旋噴樁圍護，少數地方也用袋裝砂土作重力式擋墻。重力式擋墻常見的破壞形式有滑移、傾覆和整體失穩及抗彎受剪破壞。由于其內部沒有配筋，抗彎性能弱，而且施工質量難以檢查，往往會引起突發性傾塌事故，所以更應注意圍護監測。

    3.1一般常用的應急措施

    當重力式擋墻位移過大或出現細小裂縫時，應立即采取應急措施。比較常用的是主動土壓力區卸土，在淤泥和淤泥質黏土區應卸土寬至101T1。主動土壓力區位移裂縫應用砂漿填塞，避免雨天滲水而使土壓力增大，從而引發整體失穩。嚴重時可用地  坑式卸土，即在擋墻迎土面挖地坑，坑底比擋墻頂深1.2m，坑中水及時排干。格柵形水泥攪拌樁墻的配筋混凝土壓頂尤其重要，壓頂混凝土再用短筋和每根攪拌樁相連。最好在壓頂混凝土靠坑側加一道圈梁，以加強攪拌樁墻的整體性。

    3.2比較危急時的應急措施

    當重力式擋墻頂面出現較大裂縫，甚至局部斷裂時，除采取上述應急措施外，可在豎向用@48×3.5鋼管雙面夾住，鋼管底腳至少比重力墻底深1Ila以上，豎向鋼管頂端再用橫向鋼管拉結，見圖l。局部擋墻坍落處立即用砂漿砌磚墻補上，墻內填以毛石混凝土，磚墻灰縫中縱向放8拉結筋。重力式擋墻危急時，也可用鋼板樁打入迎坑面，注意鋼板樁必須深入坑底有足夠長度，且鋼板樁頂端和重力墻的混凝土壓頂有可靠的連接。基坑底挖土時，可留三角土，挖一塊立即做一塊混凝土墊層，避免坑底土暴露時間過長，影響圍護擋墻的安全。

4.樁墻內撐式結構的加固

    樁墻內撐式圍護結構適用于開挖深、鄰近建筑物或道路下管線密集的深基坑，內支撐多用鋼筋混凝土結構或鋼管結構，其中又分對撐和角撐兩種形式。內撐式擋墻圍護的常見破壞形式有圍護樁斷裂、“踢腳”(圍護樁底部向坑內位移過大)、環梁斷裂、支撐失穩斷裂、樁間土坍落漏水和坑底涌土流砂。由于基坑深，一旦圍護倒塌，對周圍環境影響大，故基坑圍護監測必須詳盡周密，及時反映位移值和內撐壓力值。

    4.1基坑內被動區的加固措施

深基坑被動區土層為深厚的流塑、軟塑狀黏土，容易產生深層土體向坑內位移，造成坑周地面沉降、圍護樁內傾，故必須對坑底土層在開挖前加固，尤其是坑底下有透水層(滯水、潛水或承壓水層)，更須結合降水措施加固。一般在坑內被動區高壓注入水泥漿或打水泥攪拌樁，把坑底下土層加固成不透水的水泥土，提高土體的力學性能，以防止圍護樁內傾土體隆起和涌砂現象。基坑挖土后的被動區應急措施通常為堆疊袋裝土反壓，或再用高壓旋噴樁加固，高壓旋噴樁的深度與寬度視具體的地質條件而定。

    4.2支撐桿件軸力報警的應急措施

    當挖土至坑底設計標高時，支撐軸力急劇增加超過設計值，必然在圍護監測中反映出來，或出現支撐環梁裂縫，但至整體破壞尚有一段時空效應時間，在此期間快速用600鋼管加固支撐桿件，把600鋼管和混凝土撐桿用48×3．5鋼管箍結為整體，見圖2，600鋼管與支撐立柱中角鋼頂緊焊接。支撐桿件失穩破壞多數發生在跨中，在桁架式支撐體系中，即使某根支撐桿斷裂，也有個內力調整階段，即局部構件失效不可能立即波及全體結構體系，在此段時間內應急搶險是完全可行的。

    4.3圍護環梁的加固措施

    圍護樁頂的混凝土環梁或腰梁出現裂縫可用粘貼碳纖維布加固，也可以加水平角撐，當加固用的角撐、對撐跨度過大時，可用空間桁架。空間桁架用48鋼管或325鋼管組成，鋼管之間用粗鋼筋或扁鋼連接，注意每隔一定距離(1000～2000 mm)用48做成剪刀撐。鋼管斜撐和空間桁架的強度和穩定度均應根據土壓力作用下的支撐力做快捷計算。此外，可在基坑四周卸載或坑內暫時堆土反壓。     

    4.4圍護樁裂縫的加固措施

    基坑圍護樁裂縫往往出現于挖土至坑底設計標高時，或基坑邊施工活荷載超載時，可用增加鋼管斜撐的辦法加固。鋼管斜撐的下端可支在連接數根工程樁的混凝土墊層上，或支在最后開挖的中心島上，或支在局部已澆搗好的混凝土底板上。鋼管斜撐的上端通過型鋼圍檁抵緊于圍護樁上，見圖3，混凝土墊層應摻入早強劑并加厚至300 mm，配鋼筋12雙向@200。

    4.5止水帷幕的加固

    當坑壁沒有止水帷幕或止水帷幕(通常為水泥攪拌樁或旋噴樁構成)不嚴密時，在圍護樁之間的土體會坍落，甚至滲漏泥漿流砂。此時可在圍護樁迎土面高壓注入水泥漿封堵，或者一方面坑壁導流，一方面噴射快硬混凝土封堵，快硬混凝土中用鋼筋和圍護樁主筋焊接。若基坑處于粉土或砂質土層中，應用井點降水降低水位，特別是基坑中較深的電梯井坑部位。

5.土釘墻的加固

    土釘墻圍護是由被加固土體、土釘及護坡混凝土板組成的圍護。基坑隨挖隨打土釘并噴射護坡混凝土支護，快速作業，分層開挖，及時支護。

    土釘墻施工中出現超挖，引起坑周土體明顯位移，地面出現裂縫。采用的應急措施：在基坑邊垂直打入鋼板樁或至少6 m長的48鋼管，間距約0.5111，用三道粗的水平鋼筋連接鋼管，表面噴射混凝土，鋼板樁或qM8鋼管頂端設置拉錨或土錨桿。

    土釘墻分層開挖施打土釘中，出現邊坡位移大報警時，可用施工豎向超前錨管的辦法。．超前錨管的鋼管直徑、長度、間距根據工程的實際情況定，錨管下部開8花孔，以便注入水泥漿與土體連接。超前錨管之間用粗鋼筋焊接，錨管頂施打土錨桿連接。當坑邊地質為滲水性較好的雜填土或地層中有滯水帶時，可及時變更施工工藝，采用先噴后錨的方法。即先噴射混凝土，然后打土釘，這種邊挖土邊噴混凝土邊打土釘的方法可有效地阻止涌砂現象。在雜填土地層中，當土釘不能鉆成孔時，采用鋼管土釘也可取得良好效果，注意保證其注漿量及注漿壓力。土釘墻在滲透系數較大的土層中施工應結合井點降水措施，以保證土釘墻的穩定，故井點降水系統應采用雙回路供電(另備應急電源)以保證連續運營。

6.結  語

    基坑開挖中必須進行圍護監測，特別是軟土深基坑，應進行包括深層土體測斜和支撐軸力量測為主的全面監測，以便綜合反映基坑變形、圍護結構受力情況。為實施應急措施提供信息，并事先確定警戒值，以判斷位移和受力狀況的危急程度。下面根據有關規范和工程實踐經驗及文獻[2]、[3]，提出警戒值，以供參考：

    (1)基坑圍護墻：位移測斜及墻頂地面沉降見前文l概述，按不同安全等級進行基坑監控。

    (2)煤氣管道的變位：沉降或水平位移均不得超過lo mm，每天發展不得超過2 mm。

    (3)供水管道的變位：沉降或水平位移均不得超過30 mm，每天發展不得超過5 mm。

    (4)彎矩及軸力：根據極限狀態設計計算，警戒值定在90％的設計允許最大值內。

    (5)支撐的立柱樁差異隆起或沉降，其沉降或隆起量不超過l5 mm。

    (6)基坑外水位：坑內降水或基坑開挖引起水位下降不超過l 000 mm，每天發展不超過500 mm。

    (7)基坑邊塔吊基礎根據塔吊的允許傾斜值控制其基礎的水平位移值。

    基坑圍護的應急措施必須以圍護監測的信息為依據，針對不同的圍護結構、不同的地質條件、不同的基坑安全等級、不同的警戒值要求，及時采取因地制宜的綜合式應急措施。例如寧波矮柳商貿園工程地下室1層挖深4．5 m，基坑采用水泥攪拌樁重力式擋墻支護，挖土到坑底正值雨季，基坑南側因擋墻位移過大，引起10 m以外道路下給水管爆裂，立即請給水公司關閉總閥門，采用坑邊卸土、坑內袋裝砂土反壓，并在擋墻迎坑側打人8 m長的鋼板樁，即采用綜合式應急措施排除險情獲得了成功。只要應急措施及時到位，或“搶險”到位，基坑圍護的險情是完全可以排除的。

參考文獻

[1]GB 50202-2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[s]．[2]DB 33／Tl008-2000，建筑基坑工程技術規程[s]。

[3]龔曉南，高有潮．深基坑工程設計施工手冊[M]．北京：中國建筑工、世出版社．l998．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)