基坑坝体变形开裂的应急处理

基坑坝体变形开裂的应急处理

浙江省地矿建设有限公司浙江省地矿建设有限公司【摘要】基坑开挖时，坝体产生局部变形开裂的情况屡见不鲜，但如何采取应急处理，阻止基坑变形的扩大化，保证基坑的安全，是最为重要的。本文讲述了瑞虹新城167B发展项目（学校）在开挖过程中，突遇基坑坝体变形开裂，项目部及时采取了相应的应急处理，最终基坑坝体的变形在可控范围内，基坑的安全得以保证。【关键词】基坑开挖，基坑变形，应急处理、拉森钢板桩【正文】一、工程概况瑞虹新城167B地块发展项目（学校）地处上海市虹口区167B地块场地内，基地北侧和东侧为内部场地，南侧为已建虹镇泵站，为保护建筑，西侧为泾东路和沙泾港，有较多管线及防汛墙。基坑周边环境较为复杂，需要对泵站、管线及防汛墙进行有效的保护，以确保基坑开挖安全。基坑开挖面积约5000m2，周边延长米约360m，基坑开挖深度3.80～4.70m。二、围护设计概况根据周边环境的不同，本项目采用了多样化的围护结构形式。北侧和东侧采用一排三轴搅拌桩止水结合二级放坡进行支护，坡比1:1.5，坡面挂网喷浆处理；针对南侧临保护建筑虹镇泵站，围护形式采用∅650SMW工法桩结合一道水平钢支撑；针对西侧较多管线和防汛墙，采用∅650三轴搅拌桩重力坝（局部内侧单排采用SMW工法桩予以加强），坑内局部深坑采用∅650三轴水泥土搅拌加固结合压密注浆进行封底。表1.1基坑围护形式序号位置围护形式备注1基坑北侧和东侧三轴搅拌桩+二级放坡2基坑南侧SMW工法桩+一道水平钢支撑临保护建筑虹镇泵站3基坑西侧重力坝（局部SMW工法桩加强）临保护管线和防汛墙三、基坑开挖1、土方开挖流程本项目为地下室一层，基坑工程土方开挖分两层进行，土方开挖流程见下图：图3.1土方开挖流程图2、土方开挖安排（1）第一层土方开挖第一层土方开挖范围是-1.05m（地面）～-2.50m（第一道圈梁底垫层），开挖深度为1.45m，开挖顺序为由北向南进行。（2）第二层土方开挖挖土从-2.50（第一道支撑梁底垫层）～-5.30m（基坑垫层），开挖深度2.8m。先开挖北侧再往南侧方向开挖，整体由北往南，垫层施工及时跟进（挖土顺序：1→2→3→4→5）。图3.2土方开挖分区图四、基坑坝体变形开裂及分析1、基坑坝体变形开裂当基坑土方开挖至第二层的第5区域时，西侧邻近2号施工大门位置的坝体侧向出现了月牙形裂缝，裂缝最深处大约在基坑面以下1.5m位置。2、裂缝产生原因分析为了能找出此次裂缝形成的原因，项目部针对施工材料、施工质量以及周边环境进行了调查分析。（1）三轴搅拌桩施工西侧的围护形式是三轴搅拌桩重力坝，项目技术组对以往的施工资料及施工记录进行了详细查看，施工过程中均有材料的检测合格证明报告及按相关要求进行验收的记录，验收结果均为合格。因此，三轴搅拌桩施工质量是符合要求的，不是裂缝产生的原因。（2）土方开挖第二层的土方开挖时，围护体施工时间已满足设计相关要求。土方开挖严格按照要求的施工计划进行实施，开挖到底后垫层施工亦同步的跟进。该段坝体周边土方，采取了分段分层开挖，目的在于当天垫层施工能快速跟进。该段位置挖出的当天就产生了裂缝，而不是基坑搁置久了产生的。因此，土方开挖并不是造成此次坝体产生裂缝的原因。（3）周边环境坝体开裂处外侧紧邻泾东路和防汛墙，道路下方布设有多条地下管线。通过对周边环境的详细调查后了解到，该部位正好对应于泾东路上的2号大门边缘，地下埋设有一根管径200mm的高压自来水管，而且埋深同样为1.5m。且在围护施工前，因为场地内高压线影响围护施工，其中一根高压线杆需改迁至大门附近围墙边，在电线杆改迁时造成该处自来水管破裂漏水。后续管线单位也对该处漏水点进行了多次抢修，但一直未见成效，直至开挖阶段，该处一直处于漏水状态。漏水点距离裂缝发生的坝体位置很近，且漏水点深度与坝体裂缝最深处、以及基坑监测变形数据最大值均处于同一深度，约为1.5m左右。通过以上调查情况，设计、监理、施工等参建单位进行了综合分析，该处漏水点长期漏水浸泡，导致周边土体松散流失，对坝体也会造成较大的影响。同时，坝体及围墙外侧是泾东路和沙泾港，是该部位的唯一一条通道，行走车辆频繁，也会加重对坝体的影响。当该段位置坝体周边土方开挖到底后，应力集中释放，受1.5m深自来水浸泡及流失等影响，造成该处坝体存在缺陷，加之外侧道路通行车辆频繁，加重对坝体的影响，继而产生侧面连续月牙形裂缝。因此，高压自来水管破裂而长期漏水浸润坝体，是这次坝体产生裂缝的原因。图4.1围墙外侧水管破坏及漏水情况五、应急处理方案（1）基坑回填在西侧2号大门附近土方开挖到底后，该位置坝体随即产生了侧面裂缝，现场施工人员发现裂缝后，第一时间上报了项目部。项目部负责人及技术组前往现场查看了裂缝情况，并且及时与业主方、设计方汇报了现场情况，先暂停土方开挖，对裂缝位置周边已开挖区域进行了回填并压实。图5.1基坑回填压实（2）组织基坑专题会议项目部跟设计单位上报现场情况后，设计单位立即赶至施工现场查看了情况，此时该区域基坑已经回填基本到位，距离基坑面仅剩50cm的高度，两侧的裂缝痕迹依然清晰可见，裂缝最深处因土方回填已被覆盖掉。随后建设单位针对此次裂缝的发生组织了基坑专题会议，部署开展了施工监测复核、现场调查、施工过程核查及原因分析等步骤，最后再根据调查结果和原因分析落实处理方案。首先，监测单位详细复核了现场基坑监测数据，发现开挖前一天该位置测斜点CX4的累计变形值为2mm，处于正常数值；而开挖当天的监测数据显示，CX4测斜点当日变形值为46.22mm，累计值达到48.22mm，已达到报警值。图5.2裂缝产生前后监测数据其次，通过现场调查和施工过程核查的结果，大家展开了深入的分析讨论，认为本次裂缝产生的原因是高压水管漏水长期浸润周边土体及坝体，造成坝体强度有所降低，继而产生了裂缝。经过大家的一致探讨后，总结出两个暂定的处理方案供大家深入的比对。①削土卸压该方案的特点就是把裂缝以上的坝体削除，也就消除了基坑坍塌的风险。此方案的缺点在于该部位坝体挖除后，坝体随之降低1.5m，该部位位于大门正中心，后续施工的工作面将会缺失；同时大门外就是泾东路和沙泾港，车辆行走频繁，一旦坝体削除，对门柱以及施工道路会造成安全隐患。②坝体外侧加固处理在产生裂缝的坝体外侧采用打插拉森钢板桩，对坝体进行加固处理。该方案的优点在于能有效的对坝体起到加固作用，同时对门柱以及外侧道路起到一定的保护。缺点就是打插拉森钢板桩时，也会对坝体及周边产生一定的变形影响，而且处理费用也相对较高。大家对两个暂定的方案进行了深入的分析讨论，为了能尽早的恢复挖土，保证基坑和周边道路的安全，最后设计和建设单位决定采用对坝体外侧打插拉森钢板桩进行加固处理，由设计单位细化加固处理方案，施工单位实施。（3）拉森钢板桩加固施工①形成技术核定单在打插拉森钢板桩前，项目部按照设计细化要求，形成了技术核定单。对轴线A-P至A-K范围内围护体进行补强，在该区域重力坝外侧插入75根9m长IV型拉森钢板桩。图5.3技术核定单②打插拉森钢板桩为了确保基坑安全，尽早的恢复挖土，项目部立即落实当天晚上进场了打插设备和拉森钢板桩。次日，项目部按照技术核定单的施工要求，对打桩人员进行了技术交底，现场打插时，技术员全程指导跟进施工。拉森钢板桩打插完成后，按照设计要求，顶端采用了[22槽钢进行焊接，增强整体刚度，然后在周边缝隙处回填密实并灌入水泥浆，以防止雨水进入施工缝隙，渗入坝体后造成强度下降。图5.4打插拉森钢板桩加固处理（4）加强基坑监测设计单位要求，裂缝产生当天直至拉森钢板桩施工结束时以及该处恢复挖土期间，针对该段位置的监测点每日增加一次监测任务，待基坑变形稳定后可恢复正常监测次数。（5）在围墙外侧漏水点，放置水泵进行抽水，防止漏水进一步对周边土体和坝体造成浸润。（6）其他相关措施除了对坝体外侧采用打插拉森钢板桩进行加固处理外，项目部还采取了其他一些相关措施。①在打插拉森钢板桩之前，将基坑继续回填至基坑开挖面，回填密实。②基坑回填后，在回填土层上铺设双层的钢板，确保回填土体有足够的强度支撑打桩设备，防止打插设备对坝体产生震动影响。③项目部安排施工人员每日对基坑进行安全巡视，并关注每日基坑监测数据。六、结束语裂缝位置坝体外侧打插拉森钢板桩加固处理后，通过对监测数据的分析，打插拉森钢板桩时，基坑监测点CX4当日变形最大值为12mm，累计变形最大值为56.74mm；该段恢复挖土时，基坑监测点CX4当日变形最大值为3.1mm，累计变形最大值为62.12mm。虽然在打插拉森钢板桩以及恢复挖土时，测斜点CX4均有一定变形量，但均在可控范围内。项目部在裂缝产生后，及时有效的采取了一系列处理及措施，使