某工程基坑边坡滑坡的应急处理及综合加固方案

某工程基坑边坡滑坡的应急处理及综合加固方案
摘要：本论文以某工程基坑施工过程中出现的边坡滑坡事件为例，描述了采取的应急措施，并对后续施工过程中采用的加固方案从流程到施工工艺进行了介绍。

关键词：边坡滑坡;反压土回填;拉森钢板桩;旋喷搅拌加劲桩
Abstract: In this paper, take a foundation in the construction process of slope landslide as an example, describes the emergency measures, and introduced in the construction process uses the reinforcement scheme from the process to the construction process.
Key words: landslide; counter pressure backfill soil; steel sheet pile; rotary jet mixing reinforced pile
中国分类号：TU71 文献标识码：A 文章标号：2095-2104（2012）03-0001-02
一、基坑工程概况
1、本工程地下1层，基坑开挖深度5.25m～7.45m，基坑挖开挖面积59015㎡，基坑周长1130m；基坑安全等级三级，环境保护等级三级；（东侧安全等级为二级，环境保护等级为二级）。

图1：基坑总平面图
2、基坑围护及降水设计概况
本工程基坑围护设计采用放坡、重力坝、钻孔灌注桩围护多种形式，局部设一道支撑体系，根据不同的位置采用如下设计方案：
2.1、支护体系：
（1）北侧及西侧：两级放坡，坡比均为1:1.5，中间设平台；60厚C20细石混凝土护坡；靠近坡顶设置2排水泥土搅拌桩2Φ700@1000。

（2）南侧：水泥土搅拌桩重力坝，宽度4.7m，后排桩内插9m［16b@1000
槽钢，前排桩套打Φ600@3000灌注桩。

（3）东南侧：水泥土搅拌桩重力坝，宽度5.7m，后排桩内插9m［16b@1000槽钢，前排桩套打Φ600@3000灌注桩；东南侧靠近变电房区域采用Φ750@900钻孔灌注桩结合钢管撑。

（4）东侧（4-4剖面）：2.2米宽水泥土搅拌桩重力坝结合放坡开挖，详见图2所示：
图2：4-4剖面详图
（5）东北角：采用Φ750@900钻孔灌注桩结合混凝土支撑。

2.2、止水、降水体系：
（1）重力坝区域采用搅拌桩作为挡土兼止水体系；其余区域采用双排双轴水泥土搅拌桩止水。

（2）降水：本工程基坑降水采用轻型井点降水，局部采用深井降水。

3、地质情况
表1：地质特性、物理力学性质表
4、周边环境
表2：周边环境情况表
5、周边管线
本工程基坑东侧、南侧围墙外分布有电线杆、污水管、上水管、电缆、信息及局部煤气管线。

二、基坑施工中出现边坡滑坡的部位及过程
1、边坡滑坡、基坑险情出现的部位
该基坑施工过程中，高边坡区域（4-4剖面）2B段土方开挖后出现了边坡滑坡、重力坝及压顶变形过大，导致坡顶人行道及绿化带开裂、下陷，人行道开裂宽度约3~5cm，下陷高度约5~30cm，发生险情的区域沿土方开挖边线分布，长度略长于开挖区域，详见下图3所示：
图3：边坡滑坡段示意图
2、基坑险情发生的过程
按照总体施工部署及基坑施工方案进行土方开挖和基坑施工，根据围护设计要求，该基坑高边坡区域（4-4剖面）从南至北共划分为8个施工段进行跳仓开挖。

最先进行2B段的土方开挖，分层开挖并及时进行护坡及重力坝压顶的施工，土方开挖从上至下共分为两个阶段，如图4所示。

图4：土方开挖分阶段示意图
土方开挖第①阶段：分层开挖并进行边坡护坡及重力坝压顶施工。

土方开挖第②阶段：开挖重力坝支护高度范围土方并及时完成基础垫层砼浇筑。

土方开挖完成24小时后，坡顶基坑监测数据开始报警，基坑顶人行道开始出现开裂和下沉，混凝土边坡开始出现外拱并有局部脱层，随后重力坝出现明显变形且压顶中部位置出现开裂。

整个基坑滑坡如图5所示：
图5：基坑滑坡示意图
3、原因浅析
（1）该工程总体工期紧，在围护方案设计选择上，重点考虑了围护施工、养护时间的长短及地下室施工的便利性，采用放坡+小重力坝的形式，相对灌注桩+斜抛撑、卸土+大重力坝等方案，冒险性大，是导致基坑险情出现的主要原因。

（2）土方开挖后，连续出现强降雨天气，对基坑稳定造成很大的影响。

三、及时采取的应急措施
基坑险情出现后，参建各方立即协商应急措施，采取的主要措施如下：
1、反压土回填
（1）反压土回填是处理基坑问题最有效的措施，但回填对工程正常施工影响较大，在什么情况下回填、回填多少量却很难界定，应根据不同的施工情况（监测数据的变化、围护的类型、周边环境敏感性等）采取措施。

（2）本工程采取反压土回填共进行了2次：第1次回填至压顶标高并沿坡底插入9米长拉森钢板桩；根据监测数据的变化进行了第2次土方回填，回至离地面3米标高处。

监测数据（监测点WL31）变化及回填过程如图6所示：
图6：滑坡段基坑监测数据曲线图（WL31号监测点）
2、拆除滑坡段既有围墙、边坡修复与覆盖
（1）对滑坡段既有砖砌围墙进行拆除，在外围搭设临时轻质围墙，避免围墙倒塌造成人员伤害。

（2）及时对边坡及坡顶混凝土护坡损坏的部位进行修复或覆盖，避免雨水通过缝隙进入边坡土体。

3、加强边坡降水与排水
（1）保证边坡上的轻型井点降水正常工作，避免渗入边坡土体内的雨水对边坡造成进一步危害。

（2）将整个滑坡面坡顶绿化带土体、护坡损坏部位采用塑料薄膜进行覆盖，并及时对积水进行清除。

4、人行道及绿化带裂缝及沉陷的处理
（1）对出现沉陷的人行道部位采用临时围挡封闭，避免对行人造成伤害。

（2）对沉陷部位的人行道及时进行修复，将缝隙采用黄砂灌实，再将面层恢复。

（3）对绿化带土体滑移产生的缝隙用粘土填实，再进行覆盖。

5、相关管线的处理
及时与相关管线部门取得联系，并通报情况，根据相关意见进行针对性的处理。

四、后续施工采取的综合加固方案
1、根据对基坑的持续监测，在消除基坑风险的同时还要考虑后续施工如何安全进行，本着从安全、经济、对进度影响小的原则制定了如下加固方案：
（1）在反压土第1次回填后，沿2B段坡脚插入9米长拉森钢板桩，但事实情况证实钢板桩整体刚度不够，不足以抵抗边坡的继续变形。

图7：拉森钢板桩现场施工照片
（2）钢板桩加固完成后，对2B段反压土方进行了局部开挖，挖至坑底后，监测数据表明基坑及周边环境变形呈不稳定状况，经商议决定果断进行了反压土的二次回填，并重新制定加固方案，由于原水泥土搅拌桩重力坝已全部施工完成，加固方案应考虑保持原有基本围护形式不变，重点加强对边坡的稳定性加固，根据该工程的地质情况以及整个工况情况，选择了旋喷搅拌加劲桩进行边坡加固，并根据开挖段（2B段）及未开挖段进行针对性的处理，如图8-9所示：
图8：旋喷搅拌加劲桩加固详图（已回填区域）
图9：旋喷搅拌加劲桩加固详图（未开挖区域）
旋喷搅拌加劲桩加固技术参数详见表3。

表3：旋喷搅拌加劲桩技术参数一览表
2、加固方案的实施
2.1、综合加固总体施工流程
第n（1、2、3）层土方开挖→第i（1、2、3、4）排加劲桩施工及养护、护
坡（压顶）施工→第i（1、2、3、4）排加劲桩施加预应力→按施工段跳仓开挖最后一层土方
2.2、旋喷搅拌加劲桩施工工艺流程
施工准备→开挖作业面→定位放线→加劲桩二喷二搅施工→插钢绞线及锚盘→安装腰梁、锚具→钢绞线张拉及锁定
2.3、主要施工工艺及要点
旋喷搅拌加劲桩是在土层中用旋喷搅拌法形成水泥土变径桩体，并插入钢绞线（或钢筋、型钢）等锚筋制成水泥土旋喷搅拌加劲桩，用其来加固和支护地基土或边坡。

旋喷搅拌加劲桩加固与支护有如下特点：
（1）旋喷搅拌加劲桩施工作业所需空间不大，适用于各种地形和场地；
（2）旋喷搅拌加劲桩的锚拉力可通过张拉试验确定，每根锚筋体通过张拉锁定来检验其旋喷搅拌加劲桩的作用效果，因此可保证施工质量和加固结构的安全度；
（3）通过施加预拉力，有效控制支护结构的侧向位移；
（4）施工形成的扩大径桩头能有效增大抗拔力。

2.3.1、施工准备
（1）机械设备准备
表4：机械设备配备表
（2）后台建立、材料进场
根据现场情况，在合适位置建立加劲桩施工后台，主要包括注浆设备、水泥罐、钢绞线及钢锚盘加工场地等。

水泥、钢绞线、钢板等材料进场并按要求进行检验、复试。

2.3.2、土方拉槽开挖
（1）每排旋喷搅拌加劲桩施工前，应沿基坑边坡加固方向分层开挖土方，
土方开挖宽度应满足旋喷搅拌加劲桩机施工要求，一般应大于6米，每次开挖面标高应低于待施工加劲桩标高0.3~0.5米，作业面应平整满足机械施工及行走的要求。

（2）每层土方开挖时应沿坡脚挖好排水沟，以避免因泥浆随意排放影响施工。

图10：土方拉槽开挖示意图
2.3.3、旋喷搅拌加劲桩定位
当土方开挖沟槽后，应测量标高，并在围护桩上拉线做记号。

钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于3度，高差不超过5cm。

2.3.4、加劲桩成孔、搅拌、注浆
旋喷搅拌加劲桩采用专用钻机成孔，采用一次性成桩的方法，即钻进、提升后完成成孔，钻进与提升工序连续进行，过程中均同时进行搅拌和注浆，钻进及提升的速度以及注浆压力满足设计要求，加劲桩桩径以及扩大头的形成主要由注浆压力控制。

2.3.5、插锚筋
（1）锚筋制作
锚筋体采用1～2根Φ15.2钢绞线（按设计要求）制作而成，由钢绞线和钢锚盘（限位、锚固作用）组合而成，锚筋长度按设计桩长+面层厚度，并考虑腰梁外预留长度，一般外留长度不应小于700mm。

（2）腰梁加工制作
本工程腰梁采用2根16#工字钢与铁板焊接为一体，护坡面与腰梁相接处空隙采用混凝土浇灌密实，确保腰梁紧贴护坡面，锚具与腰梁之间用-150×180×20的垫片。

图11：腰梁安装详图
（3）插入锚筋
加劲桩成孔完成后，将三页钻头更换为光钻头，将锚筋送入桩内。

锚筋插入至设计深度后，进行固定注浆，待孔口返出的泥浆不含砂粒与土时，退出钻杆同时钢绞线安放完毕，该施工过程中应严格控制返浆量。

2.3.7、张拉、锁定
锚筋张拉锁定在锚筋施工结束养护7d后（满足设计要求）进行，采用高压油泵和穿心千斤顶进行张拉锁定，正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉一次，再以50%、100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%锁定荷载，在超张拉荷载下保持5分钟，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。

五、取得的效果及结语
1、该工程基坑边坡出现险情后，采取了针对性的应急措施，避免了基坑坍塌、管线破裂、道路大面积沉陷等事故的发生，后续基坑施工对滑坡段及存在同样风险的基坑支护进行了重新加固，效果明显，虽然工期有所延误，但确保了整个基坑施工的顺利进行。

图12：加固后现场施工照片。