軟土地區無支撐基坑項目的險情分析及控制對策

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。隨著沿海軟土地區高層建筑和地下設施大量興建，攪拌樁開始運用于基坑工程中。隨著攪拌樁重力式擋墻的廣泛應用，一些工程問題逐漸顯現[1]。本文主要以上海地區某工程項目為背景，介紹攪拌樁重力式擋墻的適用條件、險情分析及控制對策等，為以后類似項目的設計與施工提供參考經驗。

1 工程概況

本項目基坑面積為56 000 m2，一般區開挖深度約5.50 m。按照上海市基坑工程技術標準，基坑安全等級為三級，環境保護等級為三級。場地北側及東側分布有市政道路，西側及南側為空地。

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

場地淺部土層中的地下水屬于潛水類型，其水位動態變化主要受控于大氣降水和鄰近地表水。勘察期間實測取土孔內地下水靜止水位埋深為0.5～0.7 m。根據上海市長期觀測經驗，地下水水位埋深一般為0.3～1.5 m，本次設計按水位埋深0.5 m考慮。

2 基坑設計方案

本項目基坑開挖深度一般，周邊環境相對寬松。若采用有支撐系統的板式圍護結構，一方面造價相對較高，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，采用無支撐系統的圍護結構。上海地區常用的無支撐系統圍護結構有放坡開挖、水泥土攪拌樁重力式擋墻。本項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，故圍護形式普遍區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基坑項目中較為常用，一般適用于基坑開挖深度不超過7 m且周邊環境保護要求一般的項目。該圍護形式的優點是圍護成形后可一次開挖到底，方便開挖；缺點是位移控制能力對圍護樁成樁質量、土方分塊等依賴性較大。

3 基坑險情分析及控制對策

3.1 基坑險情發生區域圍護設計概況

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

1）鄰近售樓處：周邊卸土至售樓處基礎底標高，待樣板區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 樣板區周邊環境示意

3.2 險情概況

險情出現在鄰近西側售樓處及北側，圍護變形較大，墻頂水平位移最大處達10 cm，墻頂及售樓處區域地面發生橫向裂縫，裂縫寬度最大處達2 cm（圖2）。

圖2 周邊險情現場實景

3.3 險情原因分析

攪拌樁重力式擋墻出現變形較大情況時，一般受多方面因素影響，包括地質因素、基坑支護設計因素、施工因素、基坑周邊環境因素、氣象因素等[2]。

1）鄰近西側售樓處。經分析，圍護墻變形較大，發生裂縫的主要原因為：

①實際施工工況未按設計要求進行。售樓處為2或3層建筑，基礎形式為樁承臺，承臺底埋深0.7 m。按照設計要求，周邊先卸土至售樓處基礎底，待地庫完成后再施工售樓處并回填。而在現場實際施工時，在地庫開挖過程中，周邊售樓處同步施工完成且基礎回填厚1.5 m土至標高±0 m。由于施工工況與設計不符，周邊售樓處覆土超載較大，導致基坑開挖過程中圍護變形較大。

②沿基坑邊大面積土方同時開挖，基坑一次性暴露面積較大。西側基坑邊長約60 m，現場開挖過程中，未嚴格按照分塊分層原則進行土方開挖，基坑邊一次性全部開挖到底，基坑暴露面積過大。

2）北側區域。經分析，圍護墻變形較大，發生裂縫的主要原因為：北側基坑邊長約80 m，現場開挖過程中，未嚴格按照分塊分層原則進行土方開挖，基坑邊一次性全部開挖到底，基坑暴露面積過大。

3.4 險情控制對策

險情通知處理時，樣板區基坑已開挖至坑底，墊層澆筑一半。針對施工現狀，采取了針對性的應急措施：

1）鄰近西側售樓處：

①對于已經開挖的區域，盡快完成墊層澆筑，墊層澆至圍護邊。

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

圖3 西側沙袋反壓方案實施現場

③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。

④西側底板盡快澆筑完成，并分成南北兩塊進行澆筑，澆至圍護邊。底板分兩塊澆筑，主要是確保底板未完全形成前，沙袋堆可以對坑內土體形成反壓作用，增加被動區土抗力。

⑤加強西側監測，由一日一測加強為一日兩測。

2）北側區域考慮采用3種方案：坑外卸土、土釘墻、鋼板樁拉錨。基于以下原因，最終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面，因此不采用土釘墻方案。

②樣板區外側為待建場地，未打設工程樁。按照建設單位要求，為確保工程樁施工場地，樣板區坑外不能卸土，因此，不采用坑外卸土方案。

鋼板樁拉錨方案為：北側區域在基坑內側緊靠壩體位置打設拉森Ⅳ號鋼板樁，樁長12 m，頂部雙拼槽鋼圍檁，間隔布置鋼筋拉錨（圖4）。

圖4 北側拉錨方案實施現場

4 攪拌樁重力式擋墻施工要點

攪拌樁重力式擋墻作為一種常見的基坑支護形式，在上海等軟土地區應用較為廣泛，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且周邊環境保護要求一般的項目。當基坑開挖深度較深或周邊環境保護要求較高時，不適宜采用該圍護形式，攪拌樁重力式擋墻為懸臂支護結構，墻頂水平位移一般相對較大，尤其是軟土地區，軟土易產生蠕動，加劇了圍護變形，不利于對周邊環境的控制。

2）攪拌樁水泥摻量及強度需達到設計要求。擋墻位移控制能力依賴于攪拌樁的成樁質量。上海地區，一般要求雙軸攪拌樁水泥摻量達到13%，明暗浜區域，水泥摻量適當提高。攪拌樁28 d無側限抗壓強度不應低于0.8 MPa。攪拌樁達到設計強度和養護齡期后，方可開挖基坑。

3）基坑開挖過程中，應確保分層分塊跳挖，一般軟土地區，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，當開挖約200 m2的土方后，墊層便需跟進澆搗，施工時需保證墊層的平整度、厚度和強度。

4）基坑開挖過程中，鄰近基坑邊土方不可超挖。超挖土方相當于增加基坑開挖深度，坑底應留厚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計與施工過程中，需要注意的問題很多，包括考慮地質因素、周邊環境因素等。在基坑設計與施工的全過程中，應盡可能充分考慮各方面的不利因素，做到及時預警，確保基坑安全。

5 結語

本文以上海地區某工程為背景，分析攪拌樁重力式擋墻險情，提出具體的控制對策，通過采用鋼板樁拉錨、坑內設置反壓沙袋、加強監測等手段，使險情得到控制，基坑得以繼續施工。

本文對攪拌樁重力式擋墻圍護墻險情的成功處理，可為其他項目的設計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,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急措施[J]. 建材與裝飾,2018(14):1-2.

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

[4] 劉國斌,王衛東.基坑工程手冊[M].2版.北京:中國建筑工業出版社, 2009.