水泥土攪拌樁重力式擋土墻常見垮塌原因及應急措施

尚祖光

1 引言

水泥土攪拌樁重力式擋土墻是一種常見的基坑支護形式。其通常應用于開挖深度不超過6m的基坑，有著基坑變形相對較小、支護結構占用空間小、土方開挖方便、支護體系造價低等優點。

隨著水泥土攪拌樁重力式擋土墻廣泛的應用，也出現了一些工程問題。常見的是基坑支護體系變形較大，臨近基坑內側的水泥土攪拌樁發生剝落，甚至是大面積滑塌。基坑發生坍塌之后，不但會對基坑自身造成影響，還會對基坑周邊的環境造成較大的破壞。因此基坑坍塌是應該極力避免出現的情況。

本文列舉了水泥土攪拌樁重力式擋土墻常見的垮塌原因，并對其進行分析，為其他項目預防水泥土攪拌樁重力式擋土墻的垮塌的發生提供了借鑒。另外，本文也介紹了水泥土攪拌樁重力式擋土墻在垮塌后有效的幾種應對形式，為其他項目提供了參考。

2 水泥土攪拌樁重力式擋土墻常見垮塌原因

2.1 地質因素

常見的地質因素為暗浜和雜填土。暗浜區域土質較軟、含水量大，且有機質含量較高，雜填土區域一般為磚塊及碎石等建筑垃圾，水泥土攪拌樁在上述區域的成樁質量一般較差。通常做法是在暗浜區域和雜填土先進行換填，再施工水泥土攪拌樁，且水泥土攪拌樁的水泥摻量需要適當提高。

但是在勘察期間未探明的暗浜區域或雜填土區域，攪拌樁施工時水泥摻量不會提高，則該區域的水泥土攪拌樁重力式擋土墻便成為了基坑的薄弱區域。

另外，地層起伏較大，導致局部水泥土攪拌樁的底部位于軟弱淤泥質土層中，該段擋土墻也容易發生傾覆和滑移。

攪拌樁施工時，樁長范圍內一般采用同樣的水泥摻量，但是在砂性土和淤泥質土層中，攪拌樁的成樁質量是不同的，這也造成了攪拌樁在某一個土層中會形成薄弱面[1]。

2.2 基坑支護設計因素

常見的基坑設計因素主要為以下幾種：

（1）水泥土攪拌樁重力式擋土墻的寬度不足。

（2）水泥土攪拌樁的長度不足，致使攪拌樁的樁底位于軟弱土層中，擋土墻抗滑移能力較差。

（3）集水井、電梯井等局部落深坑區域未對擋土墻進行加強，倒是攪拌樁的插入比不足，易發生擋土墻的傾覆。

2.3 基坑支護施工因素

一般來說，水泥土攪拌樁重力式擋墻發生坍塌主要為施工原因。常見的基坑施工因素主要為以下幾種：

（1）水泥土攪拌樁施工質量差，包括攪拌樁強度及長度不滿足設計及規范要求。

（2）水泥土攪拌樁養護時間不足，未達到設計強度便進行基坑開挖。

（3）大面積土方同時開挖，基坑沿水泥土攪拌樁重力式擋土墻方向暴露面積較大。

（4）基坑開挖后長時間暴露，為及時澆筑底板及墊層，導致水泥土攪拌樁重力式擋土墻的變形持續快速增加。

（5）土方開挖中，臨近基坑邊的土體被超挖，相當于增加了基坑的開挖深度。

（6）基坑內降水不到位，導致坑內土體的抗力較低[2]。

2.4 基坑周邊環境影響因素

常見的周邊環境影響因素主要為以下幾種：

（1）基坑外部堆載，導致擋土墻位移增加。

（2）基坑外部大量重型車輛或機械行走，持續的震動及超載，導致擋土墻變形持續增大。

（3）坑外雨、污水管道等發生滲漏，導致坑外水壓力增加。

2.5 氣象因素

常見的氣象因素主要為以下幾種：

（1）連續的暴雨影響，導致坑內外水位升高，土體強度降低。

（2）在豐水期，基坑外的河水水位上漲，造成地下水位的升高。

2.6 小結

綜上，水泥土攪拌樁重力式擋土墻發生垮塌的因素有地質、設計、施工、周邊環境及氣象等多種影響因素，更常見的是多種因素疊加導致基坑發生垮塌。

因此在基坑施工的全過程，應該對基坑的各個影響因素進行分析，防止產生對基坑安全造成不利影響的因素。

3 水泥土攪拌樁重力式擋土墻垮塌后的應急措施

規范中列舉了水泥土攪拌樁重力式擋墻的破壞模式主要有墻體傾覆、墻體整體水平滑移，墻底土體隆起。但是在實際工程中，最為常見的破壞是擋墻變形持續加大，臨近基坑內側的幾排攪拌樁發生剝落[3]。

3.1 垮塌的前兆和預判

在基坑發生垮塌之前，都會產生一定的前兆。常見的有：

（1）重力壩頂的位移不斷增大，而且呈現加速的趨勢。

（2）基坑內側的外排攪拌樁產生橫向的裂紋。

（3）重力壩的后緣與土體之間產生了裂縫，且裂縫的長度和寬度不斷擴展。

在基坑施工中，應該重視對基坑的觀察和監測，避免產生嚴重的后果。

3.2 垮塌后的應急處理流程

在基坑發生垮塌后，應立即采取如下措施：

（1）立即停止土方開挖，并沿著擋土墻內邊緣進行土方回填。

（2）封閉垮塌區域基坑內外30m的范圍，防止基坑發生二次垮塌造成人員傷亡。

（3）若基坑外存在鋼筋、木料、堆土等堆載，應立即將其移除，降低坑外超載，防止水泥土攪拌樁重力式擋土墻變形加劇。

（4）一般水泥土攪拌樁重力式擋土墻發生較大的位移后，基坑外1～3倍的開挖深度范圍內易產生地表裂縫。對基坑外已形成的地表裂縫應及時進行修補，如對裂縫內進行注漿，地表的裂縫用水泥封堵，防止地表水沿裂縫進入土層中。

（5）若基坑外存在卸土的可能，可以在基坑外進行卸土，減小坑外土壓力[4]。

（6）若基坑外20m范圍內無對沉降敏感的建構筑物及管線等，可以在攪拌樁重力式擋土墻外側布置輕型井點進行降水，減小坑外水壓力。

（7）一般重力式擋土墻變形最大的部分位于擋土墻的頂部，可以在坑內設置鋼支撐，一端支撐于攪拌樁重力式擋墻上口區域、一端支撐在底板的配筋墊層上。

（8）對于已經發生剝落的攪拌樁區域，如果基坑外有10m以上的施工空間，可以將攪拌樁頂部改為放坡，再施工注漿鋼管土釘對擋土墻進行加固[5]。

（9）若基坑外無施工操作面，無法打設土釘，則只能在擋土墻內側打設鋼板樁，在擋土墻外側打設型鋼，將兩者采用拉錨進行連接。

圖1 基坑內插入鋼板樁處理大樣圖

（10）應加強監測的頻率，直至基坑變形達到穩定的狀態方可恢復至原監測頻率。當擋土墻發生較大位移后，極可能部分監測點被破壞，應及時修復和補充監測點，保證監測數據的連續性。

（11）待基坑穩定后方可再次進行基坑開挖，開挖過程中應分塊分層跳挖，每塊開挖的長度應控制在20m以內，基坑底暴露時間應控制在24h內，每次開挖見底并澆注墊層的面積不大于200m2，墊層應隨挖隨澆。

4 結論

本文對水泥土攪拌樁重力式擋土墻這種廣泛應用的支護結構的常見垮塌原因進行了分析，并提出了常見的應急措施，為其他基坑項目的設計與施工提供借鑒與參考。

（1）水泥土攪拌樁重力式擋土墻的垮塌原因有地質因素、設計因素、施工因素、環境因素及氣象因素等；

（2）在基坑支護的設計及施工中，應綜合考慮多方面因素，降低基坑發生坍塌的幾率；

（3）基坑發生坍塌后應及時采取應急措施，防止造成更大的破壞。

水泥土攪拌樁重力式擋土墻一般應用于開挖深度6m之內的基坑。由于其支護施工較為簡單，土方開挖方便，一般的設計及施工單位普遍對其安全重視程度較低，因此易發生坍塌事故。在今后的設計及施工中，應該綜合多方面因素進行分析，提高對其重視程度，降低水泥土攪拌樁重力式擋土墻發生事故的幾率。

[1]李圣國，時培利.水泥土重力式擋土墻支護位移原因及處理[J].建筑工人，2013（11）：1002～3232.

[2]蔣燕.水泥土攪拌樁重力式支護墻及事故處理分析[J].中國市政工程，2017（03）：1004～4655.

[3]鄭 剛，水泥土重力式擋墻傾覆破壞的分析[J].巖土力學，2001（02）：1000～7598.

[4]范波，徐整偉.重力式攪拌樁擋土墻基坑圍護工程事故的實例分析[J].建筑施工，2007（09）：1004～1001.

[5]杜 策.水泥土攪拌樁擋墻倒塌分析與修復[J].山西建筑，2009（30）：1009～6825.