某水泥土重力式挡土墙支护位移原因及处理

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　　【摘 要】某地下车库基坑施工，由于临近已建别墅较近，采用了水泥复桩作基坑支护，经突降暴雨后，坝体顶现出现较大位移，平面土体出现下沉及开裂。针对问题的出现，分析了事故的主要产生原因，提出了针对性的解决措施，针对水泥复桩支护所应注意的事项及控制措施。
　　【关键词】基坑支护；排桩；位移；卸荷载；开沟；打垫层
　　一、工程概况
　　本工程已建别墅基础埋深为上海吴淞高程3.760米，地库基础埋深标高为上海吴淞高程-0.300米，二者基础底高相差4.06米，水平距离为8.76米，由于该区域土为沿海地区湖底冲积堆积形成，设计人员设计了深层搅拌水泥土排桩作基坑支护，该支护桩原理为用特制进入土层深处的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基进行原位强制拌和制成水泥土桩，水泥土桩相互搭接硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙，既可挡土又可形成隔水帷幕，其经济性较好。
　　在开挖土方时，当开挖长度约20米时，遇强降雨天气，雨后坝体封闭顶面出现5处开裂，地下室与别墅间土体出现明确下沉及开裂情况，另外在桩顶向下2.0米处出现长向水平桩体剪切裂缝，监测报告显示桩顶监测累积水平位移量最高达163.2mm，桩顶监测累积竖向位移量最高达21.7mm，别墅监测累积竖向位移量最高为3.0mm，均达到报警数值，所设置的深层孔也出现水平位移最高达15.79mm。现场实测，水位监测高度在土平面向下约1.2米。
　　由于正好为南方地区梅雨季节，经设计人员明确后，现场立即采用在基坑坝体一侧回填土方的应急处理措施，在回填后坝体位移监测已基本稳定，并出现监测点向基坑外侧位移现象。
　　二、工程地质条件
　　根椐地质报告，拟建工程重要性等级为二级，场地等级为二级，地基复杂等级为三级。故本次岩土工程勘察等级为乙级，本工程建筑抗震设防类别为标准设防类，据设计提供资料分析，地下车库最大开挖深度约为7.5m，结合周边环境及场地地质情况等，判定拟建地下车库开挖时基坑侧壁安全等级为二级。
　　据钻探揭露，在地面下30.45m深度范围内除素填土外，其余均为第四纪中更新世以来冲湖积～河湖、滨海相沉积物，由粘性土、粉土及粉砂组成，根据野外钻探及室内土工试验，按其工程特性，从上到下可分为6个工程地质层，其中第⑥层又分有两个亚层，各土层分布及结构特征详见下表。
　　三、排桩位移及成因分析
　　根椐勘探报告，坑底以上第①层素填土、第②层粉质粘土及第③层淤泥质粉质粘土层的抗剪强度较小，自稳强度低，基坑侧壁稳定性较差，设计验算时，应考虑渗透力的作用。
　　水泥复合排桩其水泥的掺入量大部分控制在15%左右，在此种掺入比的情况下，在软土中，桩体无侧限抗压强度（现场平均值）仅能保持在1.0MPa左右。常常形成桩身强度控制承载力，土的抗力不能完全发挥作用的不合理模式。
　　深层搅拌桩利用原位土拌合，既有优点又有弊病。
　　由于水泥土强度与土质的关系非常密切，同样的掺入比，同样的工艺在淤泥中和砂类土中的水泥土强度可相差1倍以上。当穿越不同土层时，很难避免桩身强度的差异，这种差异也制约搅拌桩的承载力。而本次桩体整体剪切水平位移正好位于第2层粉质粘土与第3层淤泥质粉质粘土交接处。
　　深层搅拌机械是针对软土设计的，但在软土处理中往往要穿透一定厚度的强度较高的土层，或要进行复搅时，目前的机械往往不能胜任，也是造成本程基坑位移原因之一。
　　由于深层搅拌桩施工监控系统不完善，钻头升降与供料系统非联动操作，加上堵管等影响，单位桩长的供灰量不准确，常常造成沿桩长方向桩身强度过大的差异，不少桩身的芯样不能成型，在收集到的100余根粉喷桩的抽芯检测资料中，全桩桩身完整者仅3根。
　　成因：已建房屋四周为回填土，且土体上部为素填土及粉质粘土易含水，在暴雨后该二层土含水量突然加大达到饱和状态，形成对排桩的侧向挤压。
　　四、处理
　　处理方式：
　　（1）卸荷：将搅拌桩与别墅之间的土体挖除。
　　（2）开沟：在搅拌桩外侧开挖1.0m x 1.0m的沟槽（详右图），截水沟须保持排水畅通。
　　（3）截桩：将搅拌桩坑基一侧的桩按上图中的范围截除。目前暂订已开挖段部位，对尚未开挖的地段应根据开挖后监测情况而定，如开挖后位移较小时可不截桩。
　　（4）灌浆：在每天巡逻的基础上，当发现地面出现裂缝时应及时采用水泥浆液灌填。
　　（5）打垫层：土方开挖中，当挖除一定的面积时，应即时将垫层浇筑完成，以防地基挠动和有利于支护结构的稳定，原则上沿重力式挡墙基坑内每次土方开挖长度不大于8米。
　　1、另外当前土方开挖中尚应加强做好以下几点防范工作：
　　（1）应加强基坑的监测和边别墅的监测，如监测资料超过报警值时，应及时采取措施，并通报设计单位协商采取加固方案。
　　（2）基坑土方开挖应采取阶梯式分层开，以有利于土体的应力释放。
　　（3）当基坑内出现渗水或管涌时，应及时采用回填土或水泥包反压，并插入轻型井点进行降水。
　　经过按上述方法处理后观测，复合排桩稳定，基坑未见位移现象，目前地下室剪力墙砼已浇筑完成。
　　五、结束语 ：
　　针对深层复合排桩作基坑支护的设计，由于复合桩的特性，设计人员须重点考虑排桩所能承受的土体侧向推力，特别是回填土体饱含水时所增加的侧向滑动力对排桩的影响，并计算准确淤泥质复合排桩所能承受的水平推力，避免后期出现抢险、停工项象，从而延误项目施工进度。
　　参考文献：
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　　[2]王坤 水泥搅拌桩重力式挡土墙的应用研究[J]； 郑州大学 2007
　　[3]孙介华 关于水泥搅拌桩挡墙水平位移的分析与控制[J]； 水文地质工程地质 ；1998年第5期
　　[4]罗建新；深层搅拌水泥土桩在基坑围护中的应用[J]；四川建材；2006年01期
　　[5]李劲工；深层搅拌水泥土桩的实际应用[J]；广东土木与建筑；1996年01期
　　作者简介：
　　李圣国（1974-），男， 江苏常发地产有限公司 ，国家一级建造师，工程师。
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