水泥土攪拌樁重力式擋土墻常見垮塌原因及應(yīng)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(hù)形式。其通常應(yīng)用于開挖深度不超過6m的基坑，有著基坑變形相對(duì)較小、支護(hù)結(jié)構(gòu)占用空間小、土方開挖方便、支護(hù)體系造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

隨著水泥土攪拌樁重力式擋土墻廣泛的應(yīng)用，也出現(xiàn)了一些工程問題。常見的是基坑支護(hù)體系變形較大，臨近基坑內(nèi)側(cè)的水泥土攪拌樁發(fā)生剝落，甚至是大面積滑塌。基坑發(fā)生坍塌之后，不但會(huì)對(duì)基坑自身造成影響，還會(huì)對(duì)基坑周邊的環(huán)境造成較大的破壞。因此基坑坍塌是應(yīng)該極力避免出現(xiàn)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(duì)其進(jìn)行分析，為其他項(xiàng)目預(yù)防水泥土攪拌樁重力式擋土墻的垮塌的發(fā)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(yīng)對(duì)形式，為其他項(xiàng)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(zhì)因素

常見的地質(zhì)因素為暗浜和雜填土。暗浜區(qū)域土質(zhì)較軟、含水量大，且有機(jī)質(zhì)含量較高，雜填土區(qū)域一般為磚塊及碎石等建筑垃圾，水泥土攪拌樁在上述區(qū)域的成樁質(zhì)量一般較差。通常做法是在暗浜區(qū)域和雜填土先進(jìn)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(dāng)提高。

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

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

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

2.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)因素

常見的基坑設(shè)計(jì)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(qū)域未對(duì)擋土墻進(jìn)行加強(qiáng)，倒是攪拌樁的插入比不足，易發(fā)生擋土墻的傾覆。

2.3 基坑支護(hù)施工因素

一般來說，水泥土攪拌樁重力式擋墻發(fā)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(zhì)量差，包括攪拌樁強(qiáng)度及長度不滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（2）水泥土攪拌樁養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足，未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度便進(jìn)行基坑開挖。

（3）大面積土方同時(shí)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(shí)間暴露，為及時(shí)澆筑底板及墊層，導(dǎo)致水泥土攪拌樁重力式擋土墻的變形持續(xù)快速增加。

（5）土方開挖中，臨近基坑邊的土體被超挖，相當(dāng)于增加了基坑的開挖深度。

（6）基坑內(nèi)降水不到位，導(dǎo)致坑內(nèi)土體的抗力較低[2]。

2.4 基坑周邊環(huán)境影響因素

常見的周邊環(huán)境影響因素主要為以下幾種：

（1）基坑外部堆載，導(dǎo)致?lián)跬翂ξ灰圃黾印?/p>

（2）基坑外部大量重型車輛或機(jī)械行走，持續(xù)的震動(dòng)及超載，導(dǎo)致?lián)跬翂ψ冃纬掷m(xù)增大。

（3）坑外雨、污水管道等發(fā)生滲漏，導(dǎo)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(xù)的暴雨影響，導(dǎo)致坑內(nèi)外水位升高，土體強(qiáng)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(jié)

綜上，水泥土攪拌樁重力式擋土墻發(fā)生垮塌的因素有地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工、周邊環(huán)境及氣象等多種影響因素，更常見的是多種因素疊加導(dǎo)致基坑發(fā)生垮塌。

因此在基坑施工的全過程，應(yīng)該對(duì)基坑的各個(gè)影響因素進(jìn)行分析，防止產(chǎn)生對(duì)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(yīng)急措施

規(guī)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(shí)際工程中，最為常見的破壞是擋墻變形持續(xù)加大，臨近基坑內(nèi)側(cè)的幾排攪拌樁發(fā)生剝落[3]。

3.1 垮塌的前兆和預(yù)判

在基坑發(fā)生垮塌之前，都會(huì)產(chǎn)生一定的前兆。常見的有：

（1）重力壩頂?shù)奈灰撇粩嘣龃螅页尸F(xiàn)加速的趨勢(shì)。

（2）基坑內(nèi)側(cè)的外排攪拌樁產(chǎn)生橫向的裂紋。

（3）重力壩的后緣與土體之間產(chǎn)生了裂縫，且裂縫的長度和寬度不斷擴(kuò)展。

在基坑施工中，應(yīng)該重視對(duì)基坑的觀察和監(jiān)測(cè)，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

3.2 垮塌后的應(yīng)急處理流程

在基坑發(fā)生垮塌后，應(yīng)立即采取如下措施：

（1）立即停止土方開挖，并沿著擋土墻內(nèi)邊緣進(jìn)行土方回填。

（2）封閉垮塌區(qū)域基坑內(nèi)外30m的范圍，防止基坑發(fā)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(yīng)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(fā)生較大的位移后，基坑外1～3倍的開挖深度范圍內(nèi)易產(chǎn)生地表裂縫。對(duì)基坑外已形成的地表裂縫應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，如對(duì)裂縫內(nèi)進(jìn)行注漿，地表的裂縫用水泥封堵，防止地表水沿裂縫進(jìn)入土層中。

（5）若基坑外存在卸土的可能，可以在基坑外進(jìn)行卸土，減小坑外土壓力[4]。

（6）若基坑外20m范圍內(nèi)無對(duì)沉降敏感的建構(gòu)筑物及管線等，可以在攪拌樁重力式擋土墻外側(cè)布置輕型井點(diǎn)進(jìn)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(nèi)設(shè)置鋼支撐，一端支撐于攪拌樁重力式擋墻上口區(qū)域、一端支撐在底板的配筋墊層上。

（8）對(duì)于已經(jīng)發(fā)生剝落的攪拌樁區(qū)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(duì)擋土墻進(jìn)行加固[5]。

（9）若基坑外無施工操作面，無法打設(shè)土釘，則只能在擋土墻內(nèi)側(cè)打設(shè)鋼板樁，在擋土墻外側(cè)打設(shè)型鋼，將兩者采用拉錨進(jìn)行連接。

圖1 基坑內(nèi)插入鋼板樁處理大樣圖

（10）應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的頻率，直至基坑變形達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)方可恢復(fù)至原監(jiān)測(cè)頻率。當(dāng)擋土墻發(fā)生較大位移后，極可能部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)被破壞，應(yīng)及時(shí)修復(fù)和補(bǔ)充監(jiān)測(cè)點(diǎn)，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

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

4 結(jié)論

本文對(duì)水泥土攪拌樁重力式擋土墻這種廣泛應(yīng)用的支護(hù)結(jié)構(gòu)的常見垮塌原因進(jìn)行了分析，并提出了常見的應(yīng)急措施，為其他基坑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)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(zhì)因素、設(shè)計(jì)因素、施工因素、環(huán)境因素及氣象因素等；

（2）在基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)及施工中，應(yīng)綜合考慮多方面因素，降低基坑發(fā)生坍塌的幾率；

（3）基坑發(fā)生坍塌后應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)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(yīng)用于開挖深度6m之內(nèi)的基坑。由于其支護(hù)施工較為簡(jiǎn)單，土方開挖方便，一般的設(shè)計(jì)及施工單位普遍對(duì)其安全重視程度較低，因此易發(fā)生坍塌事故。在今后的設(shè)計(jì)及施工中，應(yīng)該綜合多方面因素進(jìn)行分析，提高對(duì)其重視程度，降低水泥土攪拌樁重力式擋土墻發(fā)生事故的幾率。

[1]李圣國，時(shí)培利.水泥土重力式擋土墻支護(hù)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(hù)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(xué)，2001（02）：1000～7598.

[4]范波，徐整偉.重力式攪拌樁擋土墻基坑圍護(hù)工程事故的實(shí)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(fù)[J].山西建筑，2009（30）：1009～6825.