第11卷第9期中国水运V ol.11
N o.9
2011年9月Chi na W at er Trans port Sept em ber 2011
收稿日期：6作者简介：周健华（），男，硕士研究生，地质工程专业。
周健华
1，2
（1南京大学地球科学与工程学院，江苏南京210093；2江苏省有金属华东地质勘查局，江苏南京210007）
摘
要：为有效控制、处理基坑回弹对周边环境的影响，文中系统地阐述了深基坑开挖引起坑底土回弹、隆起的原 因及相关影响因素，重点分析了基坑内是否有桩、基底土是否加固、基坑开挖时间效应、空间效应、围护结构插入深度以及坑内水位降深等因素对坑底回弹、隆起量的影响，最后介绍了一些控制坑底土回弹和隆起的设计、施工措施，如坑底加固、土方条状开挖以及开挖至设计标高立即浇筑垫层等，对基坑设计、施工过程中如何减少坑底土回弹、隆起量具有一定的借鉴和参考价值。关键词：深基坑；卸荷；回弹；隆起中图分类号：TU 433
文献标识码：A
文章编号：1006-7973（2011）09-0240-02
随着城市建设的飞速发展，高层建筑、地下商场、地下车库等深基坑工程越来越多，基坑不断向“深、大、近、紧、难”方向发展，与之对应的变形要求也越来越严，坑底土回弹、隆起引起一些诸如立柱桩不均匀沉降、周围地表沉降、周边管线的侧移及建筑主体结构后期出现不均匀沉降开裂等现象已引起大家的广泛关注。本文简要探讨了基坑开挖卸荷回弹和隆起所产生的原因、影响因素及可采取的相应设计、施工措施。
一、基坑开挖卸荷产生回弹、隆起的原因
基坑开挖过程就是周围土体应力应变状态改变的过程，基坑周围土体主要表现为水平方向的应力释放，
随着开挖深度的加大，周围土体将向基坑内部偏移，而坑底土主要表现为竖直方向应力释放，因而基坑底部会出现向上回弹、隆起等现象。
深基坑开挖工程几乎都会有不同程度的回弹和隆起，但回弹和隆起量究竟有多大，如何控制在允许的范围之内，就必须根据基坑本身特点及周围环境来确定。目前基坑产生回弹和隆起的主要原因有：①基坑开挖后，原土体平衡的应力场受到破坏，坑底土卸荷回弹。②土方开挖至设计标高后，坑底土体的松弛、蠕变及吸水膨胀将加大基坑回弹、隆起变形总量。③坑底土在侧水压力及渗流作用下[1]，发生塑性变形而上涌。④基坑周围土体在自重应力、堆载及活荷载的作用下使坑底土出现向上隆起现象。⑤基坑围护结构向坑内平移、倾覆或踢脚变形时，坑底土体产生隆起变形现象。
二、基坑开挖卸荷回弹、隆起量的影响因素
streambox vcr基坑的回弹和隆起除与基坑本身特点有关外，还与基坑内是否有桩、基底土是否加固、基坑开挖时间效应、空间效应、围护结构插入深度以及坑内水位降深等因素密切相关。
1．坑内桩对基坑回弹和隆起的影响
基坑开挖过程中，坑内桩的存在对基底土回弹有一定限制作用，坑底土回弹变形曲线呈现波纹形，即隆起曲线的波谷处是桩所在的位置；由于桩土相互作用，桩体附近的土体的回弹变形较小，而桩与桩之间的土体回弹较大，相比无桩
时的坑底回弹曲线呈凸形。因此，相同的基坑条件下，坑底桩能显著减小基坑底面的回弹量，并且随着开挖面积和深度的增大，坑内桩减小基坑回弹的作用越明显。
同时，坑底土回弹也将对坑内桩沉降产生影响，桩基中性点随着桩长的增加其深度位置逐渐下移。当桩长相对较短时，桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加为增大；当桩长相对比较长时，桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加而增大，最后出现平缓的趋势。坑内桩的位移量随着桩长和桩径的增长而减小，但桩径的变化对中性点的深度位置以及桩侧摩阻力的分布形态影响很小。因此，在同等密度的条件下，加大桩长比增大桩径，对坑底回弹量的控制效果要好得多。
2．坑底加固对基坑回弹和隆起的影响
为提高基底土的强度，减少基坑变形和基底土回弹，常见的基坑加固方法有压密注浆、水泥土搅拌桩、粉喷桩、树根桩等。据B.B.Broms 的计算，对软粘土基底进行3m 厚的压浆加固，能减少墙体水平位移和地表沉降约50%，支撑轴力约40%，基底隆起约35%；同对还作了与加固6m 的比较，发现加固6m 的各项指标仅比加固3m 的减少了10~20%[2]。可见压浆加固对软粘土基坑的稳定性是很有效的，且加固3m 是经济合理的。另有相关研究表明，基坑强回弹区的厚度约为开挖深度的1/4左右[3]，回弹量占了一半以上。因此，坑底加固能有效减少坑底回弹，但从经济的角度来看，加固的深度不一定要太深。
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3．时间效应对基坑回弹和隆起的影响
基坑开挖卸荷过程中，坑底的回弹和隆起量受时间因素影响。据相关试验结果，土方开挖卸荷后不同滞留时间，土样的抗剪强度随着卸荷滞留时间的延长，土体的抗剪强度不断地降低，下降的幅度与时间不成线性关系。最初3d 内强度的降幅较大，而在3~5d 以后其强度不再明显降低，7d 以后，不管先期固结压力的大小，土样的抗剪强度已不再明显减小，并与1d 强度相比，损失不超过10%[4]。因此，基坑开挖后的暴露时间越长，则基坑的隆起量就越大，特别是开挖后3~5d ，土体强度和变形将发生突变，为减少坑底的回弹
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第9期周健华：深基坑开挖卸荷回弹、隆起的影响因素及防治措施241
和隆起，土方开挖至设计标高时应立即浇筑垫层、底板等地下结构部分。
4．空间效应对基坑回弹和隆起的影响
基坑工程空问效应对坑底的回弹量有很大的影响，主要表现在基坑形状、开挖面积以及基坑开挖深度
等因素上。基坑最大回弹量随开挖面积的增加而增加；对于相同的基坑形状和开挖面积，最大回弹量随开挖深度的增加而增加；基坑的三维空间效应越显著，其限制基坑隆起的能力越强，即基坑拐角处的回弹小于基坑中心的回弹量，长方形开挖方式产生的坑底最大回弹量小于正方形开挖方式产生的回弹量[5-6]。因此，在实际工程中，为了减小回弹量，每层土方开挖应该选用合理的卸荷面积、形状和深度。
5．围护结构嵌固深度对基坑回弹和隆起的影响
湖南大学数字图书馆总所周知，适当增加围护结构的嵌固深度，能减少基坑水平变形，提高基坑稳定性，减小基坑的隆起和回弹量，尤其在软土地层中，当地基土的抗剪强度随深度增加明显时，适当增加围护结构嵌固深度，对减少基坑变形效果较为明显。但是，在保证基坑底部稳定、变形满足必要的嵌固深度后，过量增加围护结构入土深度是不必要的。
6．坑内水位降深对基坑回弹和隆起的影响
在基坑内部进行降水，能有利于提高坑底土体的强度和变形特性，减少基坑隆起和墙体的变位，从而减少对环境的影响。通常情况下，坑底降水深度越大，坑底土体回弹量越小，但回弹变形面的形状不随降水深度的增加而改变，回弹量的减小不与其成正比例关系[7]。降水能显著减小基坑的回弹变形总量，然而在开挖过程中，由于降水作用使土体卸荷总量增大，造成土体的回弹变形也随之增大。
三、减少回弹和隆起量可采取的设计、施工措施
根据基坑卸荷回弹、隆起产生的原因及存在的影响因素，可采取的相应设计、施工措施有：
（1）坑底加固。为了减少基坑变形对周边环境的影响，可对坑内土体特别是围护结构周边土体，采用格栅式水泥土深层搅拌桩、高压旋喷桩及树根桩等方式加固处理。通过加固坑内土体，提高土的强度和变形特性，从而增加基坑的抗浮性，提高基坑的稳定性，减小坑底的回弹。加固深度一般为3~5m或1/4基坑深度。
（2）按照“时间效应”原理，基坑开挖应加强土方单位与土建单位的配合，当土方开挖至设计标高时，需立即浇筑垫层、底板等地下结构部分，缩短坑底土的暴露时间、松弛与蠕变时间以及土体吸水膨胀时间，达到控制坑底回弹、隆起总量的目的。
（3）按照“空间效应”原理，基坑开挖时可将基坑分为长宽比较大的条状，分块快速开挖卸荷，且选用合理的开挖路线，尽量避免挖机、渣土车对坑底土重复扰动，产生扰动变形。
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（4）基坑设计时，可适当增加围护结构的嵌固深度，提高基坑稳定性，减少基坑水平变形及坑底土的回弹和隆起量。坑外尽量设置止水帷幕，以减少侧水压力和渗流对坑底土回弹量、基坑降水对周边环境的影响。
（5）基坑土方开挖前期，可提前将坑内水位降至基底设计标高以下3~5m或1/4基坑深度，以提高土体强度和变形特性，减少后期土方开挖对坑底土回弹的影响，从而减少坑底土的回弹变形总量。
（6）信息化施工。在施工中采用自动监测系统对基坑进行动态监控，随时掌握施工中的各项参数和状态，预测下一阶段乃至最后阶段的状态，及时对基坑土体参数进行调整，并采取必要的支护对策，防止出现较大的坑底回弹量，最终达到安全、经济的目的。
四、结语
基坑回弹、隆起是一个很复杂的课题，既涉及到卸荷回弹，又涉及到基坑变形和土体蠕变等；另一方面，由于工程施工要求的不断提高，影响因素的不断变化给回弹变形研究提出了很多新课题。本文系统地阐述了引起坑底土回弹、隆起的原因及影响因素，提出了可采取的相应设计、施工措施，对基坑开挖过程中坑底土回弹、隆起量控制有一定的借鉴和参考价值。
参考文献
[1]李玉岐，周健，谢康和．渗流作用对基坑坑底回弹变形
的影响[J]．岩土力学，2005，26，（11）：1749-1752．[2]夏明耀．地下连续墙的变形机理与环境问题对策[J]．同济
大学学报，1991，19，（1）：59-66．
[3]潘林有，胡中雄．深基坑卸荷回弹问题的研究[J]．岩土工
程学报，2003，24，（1）：101–104.
[4]孟凡丽，樊良本．深基坑中卸荷土体抗剪强度损失的研究
[J]．浙江建筑，2004，21，（1）：17-19．
[5]田振，顾倩燕．大直径圆形深基坑坑底回弹问题研究
[J]．岩土工程学报，2006，26（增刊）：1360-1364．[6]陆培毅，余建星，肖健．深基坑回弹的空间性状研究[J]．天fromthenon
高中英语选修课津大学学报，2006，39，（3）：301-305．
[7]郑刚，魏少伟，徐舜华，安璐．基坑降水对坑底土体回
弹影响的试验研究[J]．岩土工程学报，2009，31，（5）：663-668．
（上接第221页）
[1]Smith，E.A.L.Pile-Driving Analysis by the Wave Equation[J].
J.Soil Mech.Found.，1960，86（SM4）：35-61.
[2]Novak，M.Vertical vibration offloating piles[J]，J.Engng.Mech.
1977，103（EM1）：153-168.
[3]Chih-Peng Yu and Shu-Tao Liao.Theoretical basis and
f f
y f[]G6，
43：1238–1248.
[4]孙熙平，王元战，徐满意等.高桩码头基桩完整性检测技
术研究综述[J].港工技术，2010，47（2）：50-53.
[5]Biot，M.A.，1956.Theory of propagation of elastic waves in a
fluid-saturated porous solid I.low-frequency range.J.Acous t.
Soc.Am.，28（2）：168-178.
[6]李强，王奎华成层饱和土中桩纵向振动特性研究及应用
[]工程力学，，（）：
numeric al s imula tion o impedance log tes t or evalua ting the integrit o columns and piles J.Cana dian eote ch J.200
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