基坑坑底隆起破壞防治措施

岳云鵬

摘 要：對坑底隆起影響因素研究的基礎上，結合基坑工程中常用的抑制坑底隆起的措施，現提出坑底隆起破壞災害的預防與控制措施。

關鍵詞：基坑；隆起；防治措施

1 引言

在基坑工程中，為了保證坑底抗隆起穩定性滿足要求，通常會采用以下措施：增大支護結構的樁徑和嵌固深度；減小地面超載；改變內支撐道數和位置；被動區加固等。由于珠三角地區存在大量淤泥、軟土，地基土抗剪強度低，孔隙比和壓縮性大，且受地下水影響嚴重，因此，在進行基坑設計時應提出坑底隆起破壞災害的預防與控制措施，在施工過程中，應加強對坑底隆起變形的監測，一旦發現異常，及時分析和處理。

2 坑底隆起破壞預防措施

2.1 坑底加固

在軟土地區，尤其是深厚淤泥區，地基土抗剪強度低，地下水位高，土體流變性強，在基坑內外土壓力差的作用下，坑底土層極易達到塑性狀態甚至局部破壞狀態。大量的實踐和研究表明，坑底加固能有效改良坑底軟弱土體的粘聚力、內摩擦角、彈性模量E等力學指標，進而顯著提高坑底抗隆起穩定性，抑制坑內隆起，防止坑底發生隆起破壞。

常見的基坑坑底加固方法有注漿法、水泥攪拌加固法、高壓旋噴注漿加固法等，具體采用何種加固材料、加固方法和加固范圍應綜合考慮地質條件、周邊環境、基坑的尺寸以及形狀等因素確定。目前，坑內加固材料主要以水泥漿為主，適用于大多數巖土工程的地基改良。

經實踐證明，對基坑坑底采取加固措施可大幅提高坑底土體的抗剪強度，減弱軟弱土層的流變性質，有效抑制坑底隆起變形，顯著增強了坑底的抗隆起穩定性。

2.2 坑底施打垂直土釘

坑底隆起是軟土地區基坑工程存在的普遍現象，在坑底垂直施打土釘可增強坑底土體的抗拉強度，是一種主動抑制坑底土體隆起變形的措施。其原理是在坑底的兩側位置施打一定長度和密度的土釘，利用土釘強度高、剛度大的力學特性，通過應力傳遞和擴散作用有效分擔土體應力，進而使坑底土體滯后進入塑性變形階段，且塑性區的范圍也明顯縮小，顯著提高了坑底土體的抗隆起能力。

2.3 坑底施做抗拔樁+抗浮板聯合抗浮體系

基坑的開挖過程是逐漸卸載的過程，土體上方荷載的減少勢必會引起坑底的隆起變形。下臥地鐵車站或地鐵隧道的基坑，如果開挖施工引起過大的隆起變形必然對地鐵車站、地鐵隧道、周邊重要建（構）筑物造成不良影響，引起地鐵車站、隧道的上浮[1]，因此必須嚴格控制這種基坑的隆起變形。目前，坑底施做抗拔樁+抗浮板聯合抗浮體系已經開始逐漸應用于嚴格控制隆起變形的基坑之中。該抗浮體系的示意圖如圖1所示。

該抗浮體系的施工流程：首先在基坑內下臥地鐵隧道兩側施工抗拔樁，其次分塊分層開挖基坑內土體并進行掛網噴錨處理形成獨立的小豎井，然后開挖至抗拔樁樁頂位置進行抗浮板施工使板與樁相連接，最后將各小豎井中的抗浮板連接成整體，形成整個抗浮體系。

該抗浮體系的作用機理：基坑開挖卸載后，坑底土體產生隆起，抗浮板開始受力并將受到的力傳遞給抗拔樁，由于抗拔樁的存在，限制了抗浮板的上移，使抗浮板依靠自身剛度抑制坑底隆起，從而控制基坑坑底的隆起和地鐵隧道的上浮[2]。

該抗浮體系抑制坑底隆起變形效果好，將基坑的開挖對下臥地鐵隧道的影響降至最低，但是工程造價高，一般適用于對變形要求極高的基坑。

2.4 坑底布設臨時支撐或地梁

根據研究可知，最下層內支撐位置離坑底越近，基坑的隆起量就越小，因此，應盡量降低最下層內支撐的高度。如果基坑的坑底抗隆起穩定安全系數偏低，且降低最下層內支撐位置會影響設備和人工的作業，可采用坑底布設臨時支撐或地梁的措施提高坑底抗隆起的能力。

坑底布設臨時支撐或地梁應綜合考慮基坑工程的特點、主體地下結構空間布置、設備和人工的作業凈空、周邊環境保護要求等因素，確保坑底布設的臨時支撐或地梁與主體基礎的施工相協調。

2.5 適當增加圍護結構墻體厚度與嵌固深度

適當增加圍護結構墻體厚度與嵌固深度可減小坑底隆起變形。尤其是在軟土地層，隨著嵌固深度的增加可大幅減小坑底隆起量，但是當支護結構底部嵌入風化巖一定深度以后，再增加支護結構的嵌固深度對抑制坑底隆起的作用不再顯著。因此，如果支護結構的嵌固深度已能夠保證基坑底部穩定且變形滿足設計要求，再過量增加嵌固深度對抑制坑底隆起意義不大。

2.6 其他預防坑底隆起破壞的措施

（1）在富水的軟土地區，降低地下水位可顯著降低坑底的隆起變形；

（2）減少基坑開挖后的暴露時間，及時施做墊層和底板，降低時間效應對坑底隆起的影響，以防坑內土體的抗剪強度隨卸載滯留時間的延長而不斷減小；

（3）合理分塊分層開挖，降低空間效應對坑底隆起的影響，尤其是深大基坑的開挖，可采取島式開挖或盆式開挖等方法保證坑底的穩定；

（4）做好基坑的變形監測工作，發現異常及時分析處理。

3 坑底隆起破壞控制措施

基坑支護結構在實際施工過程中通常會偏離基坑設計的初衷，造成這種情況的主要原因如下：

（1）在勘察階段，由于土體取樣時受擾動且取樣點離散，得到的土體參數不能準確反映出土體的天然狀態；

（2）施工人員的素質參差不齊、工期限制等原因，使得基坑施工時工程質量難以得到保證；

（3）天氣惡劣等非人為因素造成基坑工程質量下降。

由于上述原因，基坑設計應有具體控制措施以應對施工過程中的突發狀況。當基坑坑底隆起變形在支護結構墻角位置突然增大或持續增大而不趨于穩定時，應采取相應控制措施。具體如下：

（1）坑底隆起量持續增大而支護結構側向變形較小時，可在基坑底部施打垂直土釘或錨桿，必要時輔以坑底注漿加固措施；

（2）坑底隆起量突然增大或者持續增大且支護結構側向變形較大時，可在坑底布設臨時支撐并在坑底墻角位置施打垂直土釘或錨桿；

（3）坑底隆起變形極度異常且支護結構變位嚴重時，應及時在基坑底部四周沿支護結構堆放沙袋進行反壓處理，等坑底隆起變形穩定后采取坑底加固或施做抗拔樁等措施。

4 結論

在前述坑底隆起影響因素研究的基礎上，結合基坑工程中常用的抑制坑底隆起的措施，總結和提出了以下坑底隆起破壞災害的預防與控制措施：

（1）在深厚軟土地區的一般基坑工程中，可通過坑底加固、坑底施打垂直土釘、坑底布設臨時支撐或地梁、適當增加支護結構墻體厚度與嵌固深度、降低地下水位、合理分塊分層開挖等措施預防坑底發生隆起破壞；對下臥地鐵車站或地鐵隧道的基坑，可施做抗拔樁+抗浮板聯合抗浮體系，嚴格控制基坑的隆起變形。

（2）對已經發生坑底隆起過大的基坑，可采用基坑底部施打垂直土釘或錨桿、坑底注漿加固、坑底增設臨時支撐、堆放沙袋進行反壓等措施控制隆起的進一步發展。

參考文獻

[1]張俊峰.軟土地區基坑對下臥隧道變形的影響與控制研究 [D].上海交通大學，2013.

[2]賈洪波.填海區深基地坑施工對下穿隧道的影響分析 [D].河北工程大學，2017.