基于造價分析某地下連續墻槽壁塌方處理方案研究

謝林汝

（上海青浦新城區工程項目管理有限公司，上海市 201703）

0 引言

進入21世紀，我國的基建發展日新月異，這就對新項目的建設提出了更高的要求。由于對環境影響控制的提高，地下連續墻作為造價較高的基坑圍護型式也應用的越來越多。由于上海特有的砂層土，實施過程中難免會遇到一些突發情況[1-4]。因此，突發情況的處理方案是否合理，成為了地下連續墻設計施工中的重難點之一[5-6]。本文以上海某地下連續墻槽壁塌方處理為例，通過對造價和效果的分析，為類似事件提供參考。

1 工程背景

項目建設內容主要由1幢12F主樓、1幢4-5F裙房及1座地下室（埋深約18.00m）組成，總建筑面積約56600m2，其中地下建筑面積29000m2。北側主樓12層，總高度60.0m，南側4-5層裙房作為門診醫技用房，高度19.00-24.00m，地下三層。本工程相對標高±0.000等于絕對標高+6.10，場地周邊自然地面平均絕對標高為+4.500。基坑周長410m，基坑開挖面積9422m2，基坑開挖深度16.1m。

項目周邊較空曠，東側、南側為空地，西側為辦公生活區，北側為羅家港，周邊環境保護要求不高。基地周邊環境見圖1。

圖1 項目周邊環境示意圖

場地現狀：目前施工場地為空地，周邊無永久建筑物及需保護管線。臨時道路完成道砟鋪筑施工，臨時用水、臨時用電以至接駁點。生活區、辦公區等臨時用房已搭建完畢。

圍護體系：1000mm厚地下連續墻，外側設置直徑700mm高壓旋噴樁接縫止水。

支撐體系：采用三道鋼筋混凝土支撐，第一道支撐中心標高為-3.100m，第二（三）道支撐中心標高為-8.500（-13.500）m。

棧橋：棧橋板頂標高為-2.400m。板厚250mm，棧橋梁截面尺寸為1000mm×1100mm和800mm×1100mm。棧橋限載車輛50t，均布荷載25kPa。

立柱體系：采用角鋼格構柱，支撐立柱采用4L160mm×16mm，截面尺寸480mm×480mm；棧橋立柱采用4L180mm×18mm，截面尺寸480mm×480mm，立柱樁采用直徑850mm鉆孔灌注樁。

2 地質條件

據野外靜探與鉆孔資料初步分析，擬建場地在勘察深度90m范圍內的地基土均屬于第四紀沉積物，主要由填土、黏性土、粉性土組成。根據土的成因、時代及靜力觸探成果分析，共劃分8個工程地質層及分屬不同層次的亞層。

場地淺部土層中的地下水屬潛水類型。潛水位的動態變化主要受降雨、地面蒸發、地表水等影響，豐水期（5～8月份）地下水位較高，枯水期（12月至翌年1～2月份）水位較低，年水位的變化幅度一般在1.0m左右。本次勘察期間，實測取土孔內的地下水穩定水位埋深介于1.30～1.40m之間，標高介于2.86～3.49m之間。

按上海市《地基基礎設計規范》（DGJ08-11—2010）第4.2.2條并結合本地區勘察經驗，場地內地下水位埋深高水位可按埋深0.50m考慮（整平后室外地面），低水位可按埋深1.50m考慮（現場場地地面或周邊道路），設計時可根據安全原則選用。

依據勘察揭露地層，場地內第⑦層粉性層土屬第一承壓含水層，第⑨層粉砂屬第二承壓含水層。根據上海地區區域水文地質資料，第一承壓水水頭埋深一般在3～12m，擬建場地⑦層承壓水穩定水位埋深在6.98～7.09m之間，相應標高約-2.67～-2.56m之間，可能對本工程基坑開挖產生不利影響，基坑開挖時應整體綜合考慮。

3 槽壁塌方事件情況

地下連續墻于2019年8月19日開始施工，前3幅地墻施工情況來看，成槽過程中塌方較嚴重，混凝土灌注充盈系數偏大（見表1，第一幅充盈系數1.62，第二幅1.45，第三幅1.22），針對此情況，2019年8月23日參建單位會議討論決定改變施工參數后再施工幾幅墻，具體施工措施為：泥漿比重調高到1.2，采用優質膨潤土，泥漿粘度調高到36s；路面鋪2層3cm鋼板，以減少大型機械震動給槽壁帶來的影響；控制成槽速度等）再議施工方案，同時要求測槽單位加布中間測槽點，對槽壁塌方進一步觀察等。

表1 地下連續墻澆筑施工記錄表

會后到2019年8月25日，采用新參數又進行了四幅墻的施工，其中第四幅墻超灌仍嚴重，充盈系數仍達1.31，其余三幅墻充盈系數在規范要求內，但四幅墻無一例外造成導墻道路大面積塌陷，具體改變施工參數后，第五、六、七幅墻情況如下：

23日晚，在第五幅成槽完畢后，測槽單位不敢貿然對槽孔塌方嚴重的中間點位置測槽，以免塌方埋置探頭，因此，單純從超聲波檢測報告也無法準確反映。

在第五幅成槽測槽結束后，又一次清底時，發現孔底部有2m的塌方，清槽過程中，因成槽機加油，停留1h，繼續清底，發現塌方又增加了2m，清底時間花費近4h。

第五幅地墻混凝土灌注，超灌28m3，僅從超灌量來反映，看似滿足充盈系數要求。但是第五幅混凝土灌注完畢后，導墻斷裂，下沉1m多，可見導墻下方土體塌方的嚴重性，我們初步估計，有一部分塌方土已經掉入地墻內，從而減少了混凝土的使用量，進而推斷出，從超灌量已無法反映槽壁的塌方情況。

第六幅成槽過程中，抓斗上提時頂部有泥塊，說明上層土塌方導致，導墻路面開裂。

第七幅成槽第一抓完成，在第二抓時，導墻下沉變形，抓斗卡在導墻下方，提不上來，通過把導墻拆除后，抓斗提出（見圖2）。

圖2 七幅地墻成槽平面位置示意圖

考慮到安全性，參建單位決定第七幅成槽結束后，暫停地下連續墻施工，需要對塌方原因進一步討論，形成一致的處理采取進一步加強措施，方可繼續施工。

成槽機司機反映：在抓斗上提過程中，有塌方的土體落在抓斗上表面，進一步驗證塌方的頻繁及嚴重程度。

4 處理方案及造價工期分析

4.1 原因分析

槽段內局部槽壁坍塌的原因很多，因此結合項目實際情況和特點，主要因素逐一分析如下。

（1）選用護壁泥漿類型不當或者泥漿密度不夠,不能形成可靠的護壁作用而造成槽壁塌方。

經分析，該項目泥漿已經考慮到軟弱土層的特點，適當加大了泥漿密度：泥漿粘度36s,相對密度約1.2。因此此項原因可以排除。

（2）孔內出現水壓力或者地下水位過高。導致的槽壁塌方。

該項目的槽坑液面在地下水位0.5m以上,并設置了比地面高出0.2m的導墻,同時還專門設置了地面排水溝與集水井等措施。因此此項原因可以排除。

（4）槽邊地面附加荷載過大或單元槽段長度過長,而導致的塌孔。

該項目避免了重荷載的影響且槽段長度設置合理，路面鋪2層3cm鋼板，以減少大型機械震動給槽壁帶來的影響。因此此項原因可以排除。

（5）遇層理發育的軟弱土層或砂層,鉆進速度過快或鉆頭碰撞槽孔壁而造成塌方。

該項目在鉆進時可適當降低鉆進速度,同時盡可能避免鉆頭對孔壁的碰撞。為確保安全，進行槽壁加固是必要的。

4.2 處理方案

通過上述造成地墻施工塌方的主要原因分析，可知：不同成墻部位，二臺成槽機施工的七幅墻都嚴重塌方，是系統因素造成的，主要是對②、③層土的砂性程度認識不足，由于沒有槽壁加固，②、③層土的砂性較重，成槽的過程中槽壁產生了大面積塌落，后幾幅墻雖然采取了一些針對性措施，但仍然無法保證這兩層土在挖槽過程中保持自立。

如采用廢棄重建方案，工期和造價翻倍，均難以接受。為了保證后續地墻的施工進度及施工質量，因此推薦采用對后面未施工的地墻采取三軸攪拌樁槽壁加固的處理方案，攪拌樁深度12m，同時，已施工完成的七幅墻，由于存在質量隱患，開挖后要做好補救措施。

4.3 造價增加和工期延長分析

4.3.1 造價分析

（1）地墻外圍三軸中心周長約421.3m-41.5m=379.8m，φ850@600三軸水泥土攪拌樁套一孔施工樁距1.2m，322根樁，樁長12m（-1.80～-13.80），地墻內側三軸中心周長約405.7m-41.5m=364.2m，φ850@600三軸水泥土攪拌樁搭接施工樁距1.8m，208根樁，樁長12m（-1.80～-13.80），槽壁加固增加三軸總量為7716.08m3；單價239.3元/m3，合計184.65萬元。

（2）止水旋噴引孔及工作量減少按11m計，發生費用合計：-31.80萬元。

其中：減少引孔費用189根×12m×50元/m=11.34萬元；止水旋噴工作量減少費用：189×11×207.5=-43.14萬元。

（3）導墻已完成90%，拆除外運工程量約900m3，拆除與外運18萬；導墻二次制作工程量為999.6m3，933.54元/m3，合計93.32萬元。

（4）內側道路二次制作約50萬。

（5）因停工，設備產生的費用，80.29萬元。（6）人工停工窩工費，28萬元。

共80人，窩工誤工暫按10d，350元/d/人。

以上總的增加費用約：422.46萬元×1.09=460.48萬元。

4.3.2 工期分析

（1）方案討論定案時間暫按3d考慮，組織設備進場與出場按5d考慮，綜合按8d延期考慮；

（2）增加7568.5m3三軸槽壁后，施工工期為15d，導墻和道路滯后槽壁后15d全部完成，三軸、導墻和道路總工期按30d計。

（3）為增加安全性，要求三軸開始后至少養護21d才能施工地墻，故地墻與導墻道路平行施工9d，考慮1臺成槽機施工，每天按1.5幅墻施工，9d施工13幅墻，之后剩余53幅墻，安排2臺成槽機施工18d。

綜上述，從現在計剩余66幅墻需要56d，原計劃66幅墻施工22d，故工期延遲34d。

4.4 塌方影響分析

（1）施工質量難以保證

本項目地墻為“兩墻合一”，作為永久性墻體，在預埋件和滲漏等方面，施工質量要求較高。塌方引起的鼓肚，在破除混凝土過程中，引起預埋件破損。在灌注混凝土過程中塌方，出現墻體夾泥現象，引起漏水，預埋件失效等。根據目前塌方情況，如按原方案繼續施工，質量很難保證。

（2）施工安全隱患

導墻下方的土方流失，引起路面塌陷，會造成大型設備傾覆，成槽機抓斗被埋的損失。

（3）成本費用增加

混凝土超灌造成材料浪費嚴重，以及在基坑開挖中，破除混凝土產生費用。

（4）工期增加

塌方引起的圍護施工速度減慢和土方開挖過程中，破除混凝土費時費力，造成工期增加34d，造成了一定的損失。

5 結 語

城市建設的高質量發展，帶來了地下連續墻的廣泛應用。但在上海濱海相沉積地質下依然帶來了施工方面的各種突發情況。本文就是基于這一背景下，依托某地下連續墻槽壁塌方事件，基于原因分析、造價、工期等綜合考慮，給出了后續地墻采取三軸攪拌樁槽壁加固的處理措施，較好了解決了該問題，可以為類似項目的建設施工提供一定的參考。