经典案例：深基坑变形加固治理

某国际广场基坑工程位于长沙市劳动路与体育中心大道交汇的西北角，基坑西侧分布有5栋6层～8层建筑，基坑北侧分布2栋6层建筑，其建筑均采用天然地基浅基础。拟建场地原始地貌单元为湘江冲积阶地，地势呈北高南低势。拟建建筑物地上30层，地下室2层，基坑支护高度为7．0m～14．0m，分别采用桩锚支护和土钉墙支护。

基坑AB，BC段附近的房屋和基坑坑顶围墙、地面均发现了裂缝，基坑东侧FF1段土钉墙支护区段发生塌方，施工单位用砂土对基坑底部进行了反压。其周边环境见图1。

拟建场地原始地貌单元属湘江冲积阶地。场地内分布地层主要有人工填土、第四系冲积粉质粘土、卵石、第四系残积粉质粘土、第三系泥质粉砂岩。其力学性质如表1所示。

勘察期间各钻孔中均遇见地下水，主要为赋存于③卵石层中的潜水，受大气降水、地表水及区域地下水补给，水位因季节而异，其水量较大，勘察期间测得各钻孔中潜水的稳定水位埋深1．80m～5．20m，相当于标高51．70m～54．80m;另外在第三系泥质粉砂岩裂隙中赋存有少量的基岩裂隙水，其水量大小和径流、补给受裂隙的发育程度、连通性以及区域构造的影响，未形成连续水位面，其水量不大，对本工程的基础施工影响不大，埋藏较深。场地内③卵石层为强透水性地层，其余各地层均为弱透水性地层。场地地下水对混凝土结构不具腐蚀性。

原设计方案基坑底标高按48．00m考虑，AB，BC段采用桩锚支护，FF1段采用土钉墙支护。AB段支护高度5m，护壁桩采用直径0．8mm人工挖孔桩，间距2m，设置一排锚杆，坑顶采用注浆止水幕墙进行止水处理;BC段支护高度10m，护壁桩采用直径0．9m人工挖孔桩，间距2m，设置三排锚杆。

实际施工过程中由于受建筑方案变更、现场实际地质条件等诸多因素影响，与设计方案有较大改变。

基坑底标高由原设计的48．00m改为46．00m。

AB段排桩间距2．27m～4．18m不等，锚杆2排，第一排锚杆距冠梁3．50m～3．70m，两排锚杆间距2．00m～2．20m。锚杆拉筋为1Φ22钢筋，第一排锚杆长5．00m～12．87m，锚固长度2．00m～11．87m，第二排锚杆长5．20m～22．00m，锚固长度2．08m～8．80m。

BC段锚杆3排，第一排锚杆距冠梁3．00m～4．60m，锚杆拉筋为1Φ32钢筋，部分为42钻杆，锚杆长2．60m～21．80m，锚固长度1．50m～21．80m。第二排锚杆和第一排间距1．50m～3．40m，锚杆拉筋为1Φ28钢筋，锚杆长13．70m～21．60m，锚固长度8．00m～21．60m。第三排锚杆和第二排间距1．50m～3．40m，锚杆拉筋为1Φ32钢筋，锚杆长11．70m～17．70m，锚固长度7．20m～12．00m。

东侧FF1段于2007年7月开始施工，共施工了三排土钉，第一排土钉长度9m，第二排土钉8m，第三排土钉7．5m，于2007年8月开挖至基坑底，2007年8月19日FF1段塌方，塌方后施工单位立即采用回填土方反压。

经综合分析，有以下原因导致基坑变形:

1)基坑高度加深2m，基坑支护方案未及时进行变更设计;

2)由于场地内受地下障碍物影响，AB段支护桩间距大者达4．18m，远远大于设计桩间距，未采用相应补强措施;

3)由于场地内卵石密实，且局部为漂石，锚杆成孔困难，锚杆长度未达到设计要求;

4)人工挖孔护壁桩成孔施工时未采用相应抽水保护措施，在加固锚索注浆施工时，注浆量极大，证明挖孔桩施工抽水将卵石层中细颗粒带走，形成了空隙;

5)原设计方案考虑欠周全，虽然原设计方案是按基坑规范进行计算设计，设计参数完全按经典法计算结果选取，但设计理论存在着欠缺，岩土工程处于半经验半理论状态，需要设计者根据地区经验对按理论计算出来的数据进行分析校核，AB，BC段坑顶分布有多层天然地基建筑，基坑支护应按变形控制设计，基坑土压力进行调增，桩锚计算方法应采用考虑施工过程的弹性增量法，同时方案应考虑采用预应力锚索对支护结构施加预应力，控制基坑变形在允许范围内;

6)FF1段坡顶分布有地下水管，采用土钉墙方案不能有效控制基坑变形，基坑变形造成地下水管漏水，软化土体造成FF1段塌方。

综合考虑以下因素:AB段上部4m范围内原有建筑物基础众多，锚索无法施工;场地内卵石层较厚，锚索(杆)成孔困难;钢管内支撑方案施工快捷，但对地下室施工影响较大。基坑西侧AB段采用钢管内斜撑加固，BC段增设三排预应力锚索(杆)加固，在卵石层成孔采用偏心潜孔锤跟管钻进施工工艺，FF1段采用上部土钉墙支护下部桩锚支护方案，具体加固方案如图2～图4所示。

1)基坑开工前建立好完善的变形观测体系，并做好初始值的观测，详细调查基坑顶、坑壁及坑顶建(构)筑物的裂缝情况，并做好裂缝标识、编号、照相(摄像)、公正及裂缝封堵(纯水泥砂浆或M5水泥砂浆)工作，并将裂缝部位作为施工工程的观测点，定期观测。

2)为避免锚杆(索)支护施工对基坑稳定性造成的不良影响，采取诸如斜支撑、垒砂包等临时支护措施，确保基坑支护施工安全。

3)卵石层中锚索成孔采用偏心潜孔锤跟管施工工艺。

4)注浆材料应采用水灰比0．45的纯水泥浆，水泥用42．5MPa水泥，拌和均匀，随拌随用。注浆前，应先用清水将孔内清洗干净，注浆必须密实、饱满，当注浆开始返浓水泥浆时，应用水泥纸袋或其他材料堵住孔口;第一次注浆要求达到孔中返出浓浆，当出现漏浆时应及时补注;第二次注浆是在第一次注浆初凝后进行，注浆压力控制在1．0MPa～2．0MPa。

5)锚索注浆体强度达到其设计强度的80%且大于20MPa时，方可进行张拉锁定。锚索成孔灌浆及后期张拉应跳隔施工，当发现预应力损失时，应及时进行补偿张拉。

6)加固体系完成后，检查原支护体系的有效性，原锚杆与腰梁连接薄弱部位应加帮焊补强，尽量保证新加固体系和原有支护体系能协调作用。

1)经过上述加固处理后，在地下室施工过程中加强对基坑的监测，结果显示基坑变形控制在规范允许范围内，说明本支护加固措施是成功的，取得了预期效果。基坑周边原地面裂缝用水泥浆封闭后未重新开裂，周边房屋道路、管线新增沉降量也很小。

2)通过对该工程变形原因分析和成功加固经验，有如下几点体会:

a．基坑工程必须采用信息施工法进行施工，受特殊原因不能按原方案施工时，应及时进行设计变更。

b．岩土工程设计理论存在着欠缺，岩土工程处于半经验半理论状态，需要设计者根据地区经验对按理论计算出来的数据进行分析校核。

c．在支护加固工程中应根据基坑周边环境及基坑壁失稳程度不同，结合地区工程经验采用不同的支护方法及其相关参数，因地制宜，可以有效减少工程造价。

d．密实卵石层中锚索成孔采用偏心潜孔锤，跟管施工工艺效果好，值得在类似工程中推广。