軟土地區(qū)無支撐基坑項(xiàng)目的險(xiǎn)情分析及控制對(duì)策

葛朝林

上海申元巖土工程有限公司 上海 200011

早期，攪拌樁主要用于加固軟土地基，提高地基承載力。隨著沿海軟土地區(qū)高層建筑和地下設(shè)施大量興建，攪拌樁開始運(yùn)用于基坑工程中。隨著攪拌樁重力式擋墻的廣泛應(yīng)用，一些工程問題逐漸顯現(xiàn)[1]。本文主要以上海地區(qū)某工程項(xiàng)目為背景，介紹攪拌樁重力式擋墻的適用條件、險(xiǎn)情分析及控制對(duì)策等，為以后類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工提供參考經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

本項(xiàng)目基坑面積為56 000 m2，一般區(qū)開挖深度約5.50 m。按照上海市基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，基坑安全等級(jí)為三級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為三級(jí)。場(chǎng)地北側(cè)及東側(cè)分布有市政道路，西側(cè)及南側(cè)為空地。

本工程地基土屬于第四紀(jì)松散沉積物。土層從上至下依次為①雜填土、②粉質(zhì)黏土、③夾砂質(zhì)粉土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④淤泥質(zhì)黏土等。

場(chǎng)地淺部土層中的地下水屬于潛水類型，其水位動(dòng)態(tài)變化主要受控于大氣降水和鄰近地表水。勘察期間實(shí)測(cè)取土孔內(nèi)地下水靜止水位埋深為0.5～0.7 m。根據(jù)上海市長期觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)，地下水水位埋深一般為0.3～1.5 m，本次設(shè)計(jì)按水位埋深0.5 m考慮。

2 基坑設(shè)計(jì)方案

本項(xiàng)目基坑開挖深度一般，周邊環(huán)境相對(duì)寬松。若采用有支撐系統(tǒng)的板式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，一方面造價(jià)相對(duì)較高，另一方面，后期挖土較為困難，支撐安裝及拆除較為煩瑣，不利于控制施工工期。因此，采用無支撐系統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。上海地區(qū)常用的無支撐系統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)有放坡開挖、水泥土攪拌樁重力式擋墻。本項(xiàng)目地下室退用地紅線距離有限，不滿足放坡開挖的空間要求，故圍護(hù)形式普遍區(qū)域采用雙軸攪拌樁重力式擋墻。

攪拌樁重力式擋墻在上海地區(qū)基坑項(xiàng)目中較為常用，一般適用于基坑開挖深度不超過7 m且周邊環(huán)境保護(hù)要求一般的項(xiàng)目。該圍護(hù)形式的優(yōu)點(diǎn)是圍護(hù)成形后可一次開挖到底，方便開挖；缺點(diǎn)是位移控制能力對(duì)圍護(hù)樁成樁質(zhì)量、土方分塊等依賴性較大。

3 基坑險(xiǎn)情分析及控制對(duì)策

3.1 基坑險(xiǎn)情發(fā)生區(qū)域圍護(hù)設(shè)計(jì)概況

本項(xiàng)目樣板區(qū)開挖至坑底后出現(xiàn)攪拌樁樁頂變形較大，攪拌樁及周邊出現(xiàn)開裂等情況（圖1）。

1）鄰近售樓處：周邊卸土至售樓處基礎(chǔ)底標(biāo)高，待樣板區(qū)地下室完成后再行施工售樓處。周邊卸土后，基坑開挖深度4.88 m，采用寬4.2 m、φ700 mm@500 mm的雙軸水泥土攪拌樁重力式擋墻，插入比1∶1.23。

2）其他一般區(qū)域：基坑開挖深度5.58 m，采用寬4.7 m、φ700 mm@500 mm的雙軸水泥土攪拌樁重力式擋墻，插入比1∶1.17。

圖1 樣板區(qū)周邊環(huán)境示意

3.2 險(xiǎn)情概況

險(xiǎn)情出現(xiàn)在鄰近西側(cè)售樓處及北側(cè)，圍護(hù)變形較大，墻頂水平位移最大處達(dá)10 cm，墻頂及售樓處區(qū)域地面發(fā)生橫向裂縫，裂縫寬度最大處達(dá)2 cm（圖2）。

圖2 周邊險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景

3.3 險(xiǎn)情原因分析

攪拌樁重力式擋墻出現(xiàn)變形較大情況時(shí)，一般受多方面因素影響，包括地質(zhì)因素、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)因素、施工因素、基坑周邊環(huán)境因素、氣象因素等[2]。

1）鄰近西側(cè)售樓處。經(jīng)分析，圍護(hù)墻變形較大，發(fā)生裂縫的主要原因?yàn)椋?/p>

①實(shí)際施工工況未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。售樓處為2或3層建筑，基礎(chǔ)形式為樁承臺(tái)，承臺(tái)底埋深0.7 m。按照設(shè)計(jì)要求，周邊先卸土至售樓處基礎(chǔ)底，待地庫完成后再施工售樓處并回填。而在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)，在地庫開挖過程中，周邊售樓處同步施工完成且基礎(chǔ)回填厚1.5 m土至標(biāo)高±0 m。由于施工工況與設(shè)計(jì)不符，周邊售樓處覆土超載較大，導(dǎo)致基坑開挖過程中圍護(hù)變形較大。

②沿基坑邊大面積土方同時(shí)開挖，基坑一次性暴露面積較大。西側(cè)基坑邊長約60 m，現(xiàn)場(chǎng)開挖過程中，未嚴(yán)格按照分塊分層原則進(jìn)行土方開挖，基坑邊一次性全部開挖到底，基坑暴露面積過大。

2）北側(cè)區(qū)域。經(jīng)分析，圍護(hù)墻變形較大，發(fā)生裂縫的主要原因?yàn)椋罕眰?cè)基坑邊長約80 m，現(xiàn)場(chǎng)開挖過程中，未嚴(yán)格按照分塊分層原則進(jìn)行土方開挖，基坑邊一次性全部開挖到底，基坑暴露面積過大。

3.4 險(xiǎn)情控制對(duì)策

險(xiǎn)情通知處理時(shí)，樣板區(qū)基坑已開挖至坑底，墊層澆筑一半。針對(duì)施工現(xiàn)狀，采取了針對(duì)性的應(yīng)急措施：

1）鄰近西側(cè)售樓處：

①對(duì)于已經(jīng)開挖的區(qū)域，盡快完成墊層澆筑，墊層澆至圍護(hù)邊。

②西側(cè)基坑暴露邊長約60 m，墊層澆筑完成后，在1/3跨位置設(shè)置沙袋堆進(jìn)行反壓（設(shè)置2個(gè)），每個(gè)沙袋堆尺寸為3 m×3 m×3 m（圖3）。

圖3 西側(cè)沙袋反壓方案實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)

③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。

④西側(cè)底板盡快澆筑完成，并分成南北兩塊進(jìn)行澆筑，澆至圍護(hù)邊。底板分兩塊澆筑，主要是確保底板未完全形成前，沙袋堆可以對(duì)坑內(nèi)土體形成反壓作用，增加被動(dòng)區(qū)土抗力。

⑤加強(qiáng)西側(cè)監(jiān)測(cè)，由一日一測(cè)加強(qiáng)為一日兩測(cè)。

2）北側(cè)區(qū)域考慮采用3種方案：坑外卸土、土釘墻、鋼板樁拉錨?；谝韵略颍罱K采用鋼板樁拉錨方案。

①由于基坑已開挖至坑底，不具備土釘施工作業(yè)面，因此不采用土釘墻方案。

②樣板區(qū)外側(cè)為待建場(chǎng)地，未打設(shè)工程樁。按照建設(shè)單位要求，為確保工程樁施工場(chǎng)地，樣板區(qū)坑外不能卸土，因此，不采用坑外卸土方案。

鋼板樁拉錨方案為：北側(cè)區(qū)域在基坑內(nèi)側(cè)緊靠壩體位置打設(shè)拉森Ⅳ號(hào)鋼板樁，樁長12 m，頂部雙拼槽鋼圍檁，間隔布置鋼筋拉錨（圖4）。

圖4 北側(cè)拉錨方案實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)

4 攪拌樁重力式擋墻施工要點(diǎn)

攪拌樁重力式擋墻作為一種常見的基坑支護(hù)形式，在上海等軟土地區(qū)應(yīng)用較為廣泛，但需要注意以下問題[3-4]：

1）一般適用于基坑開挖深度不超過7 m且周邊環(huán)境保護(hù)要求一般的項(xiàng)目。當(dāng)基坑開挖深度較深或周邊環(huán)境保護(hù)要求較高時(shí)，不適宜采用該圍護(hù)形式，攪拌樁重力式擋墻為懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)，墻頂水平位移一般相對(duì)較大，尤其是軟土地區(qū)，軟土易產(chǎn)生蠕動(dòng)，加劇了圍護(hù)變形，不利于對(duì)周邊環(huán)境的控制。

2）攪拌樁水泥摻量及強(qiáng)度需達(dá)到設(shè)計(jì)要求。擋墻位移控制能力依賴于攪拌樁的成樁質(zhì)量。上海地區(qū)，一般要求雙軸攪拌樁水泥摻量達(dá)到13%，明暗浜區(qū)域，水泥摻量適當(dāng)提高。攪拌樁28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于0.8 MPa。攪拌樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和養(yǎng)護(hù)齡期后，方可開挖基坑。

3）基坑開挖過程中，應(yīng)確保分層分塊跳挖，一般軟土地區(qū)，沿基坑邊一次性開挖暴露邊長不超過20 m。開挖過程中，隨挖隨澆墊層，當(dāng)開挖約200 m2的土方后，墊層便需跟進(jìn)澆搗，施工時(shí)需保證墊層的平整度、厚度和強(qiáng)度。

4）基坑開挖過程中，鄰近基坑邊土方不可超挖。超挖土方相當(dāng)于增加基坑開挖深度，坑底應(yīng)留厚200～300 mm基土用人工鏟除修平，避免超挖。

在攪拌樁重力式擋墻設(shè)計(jì)與施工過程中，需要注意的問題很多，包括考慮地質(zhì)因素、周邊環(huán)境因素等。在基坑設(shè)計(jì)與施工的全過程中，應(yīng)盡可能充分考慮各方面的不利因素，做到及時(shí)預(yù)警，確?；影踩?。

5 結(jié)語

本文以上海地區(qū)某工程為背景，分析攪拌樁重力式擋墻險(xiǎn)情，提出具體的控制對(duì)策，通過采用鋼板樁拉錨、坑內(nèi)設(shè)置反壓沙袋、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)等手段，使險(xiǎn)情得到控制，基坑得以繼續(xù)施工。

本文對(duì)攪拌樁重力式擋墻圍護(hù)墻險(xiǎn)情的成功處理，可為其他項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工提供一定的參考。

[1] 鄭剛.水泥土重力式擋墻傾覆破壞的分析[J].巖土力學(xué),2001,22(2): 192-194.

[2] 尚祖光.水泥土攪拌樁重力式擋土墻常見垮塌原因及應(yīng)急措施[J]. 建材與裝飾,2018(14):1-2.

[3] 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,2013,34(11):38-39.

[4] 劉國斌,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2009.