摘要：深基坑施工不仅直接关系到整个建筑工程的质量，而且还会对周边既有建筑产生影响。本文对深基坑重力式挡土墙塌方的原因进行了分析，并对其处理方法进行了探讨。
关键词：深基坑；重力式；挡土墙
引言
随着城市化建设的不断发展，建筑工程的规模和数量急剧增加，建筑工程的质量已成为了人们普遍关注的问题。在深基坑施工过程中，常遇到重力式挡土墙塌方问题，造成了一定的经济损失及人员伤亡，因此，有必要对其问题的原因进行分析，制定合理的处理方案。
1.工程概况
1.1项目概况
某工程总建筑面积为223428m2，共设东、西2个地下车库，基坑总面积为16800m2；其中东地下车库的基坑总面积为12600m2，基坑开挖深度为5.3～6.0m，地下车库和号房均采用桩基础。
根据本工程周围环境要求，围护结构按三级基坑设计：基坑施工应控制基坑外地表沉降在30mm以内，围护墙顶部位移控制在50mm以内；根据本基坑所处的地理位置、环境，地下车库西侧紧邻景观河道，北侧及南侧紧邻住宅楼，故采用重力式挡土墙围护形式。
1.2工程地质概况
1.2.1场地地形、地貌
本工程场地地形相对较平坦，结合地质勘探显示，地面绝对高程在3.20～5.28m之间，场地自然面平均绝对高程为4.80m。
1.2.2场地地质岩性构成与特征
地基土层主要分布为7个层次，即杂填土及建筑垃圾、粉质黏土、淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、砂质粉土、粉质黏土、粉砂。
1.2.3不良地质
结合本工程地质勘察报告结果，场地表层杂填土层普遍分布，其成分复杂，部分为仓库地坪基础，最厚处达3.64m，填土中有混凝土地坪、基础的废弃物。
位于住宅区域的1条原有的宽4～6m的废弃河道贯穿整个工程，其淤泥层较厚（达2.0～3.5m），土层含水量较大，导致该区域的浅部地基土层易产生掉块、坍塌等失稳现象[1]。
1.3工程水文概况
本工程场地内地下水类型为表层滞水、潜水-微承压水。工程东侧、西侧地块间存有一条旧河道，其地表受部分表层滞水影响，潜水主要赋存于浅层杂填土，微承压水主要赋存于砂质粉土层之中，大气降水的渗入及旧有河道循环水为其主要补给来源。地下水稳定水位埋深为0.5～1.8m；设计潜水水位采用0.5m。
2.基坑施工遇到的问题及原因分析
本工程东侧地下车库外墙距离号楼及景观河道（为旧河道打造）较近，设计采用的支护方式为重力式挡土墙。桩基工程、重力式挡土墙施工完毕，并且地下车库土方开挖完成后，本工程的12#楼与东侧地下车库之间的重力式挡土墙发生内排围护桩局部塌方，长度约10m，相邻位置的内排桩与外排桩间也出现了较大宽度的裂缝（图（1）。造成上述问题的原因分析如下：
图1塌方及裂缝区域示意
（1）原设计中要求重力坝上部设置配筋压顶板，压顶板钢筋锚入邻近垫层内，但现场施工时并未及时施工压顶板。
（2）场地内降、排水不到位，导致号楼位置的雨水从底板和垫层下方流入上述重力坝格栅位置，引起水土压力增加。
（3）地下车库垫层浇筑不及时。
（4）连续降雨造成较大影响。施工期间为8—9月份，正值该地区大气活动比较频繁的时间，暴雨较多，尤其在基坑支护工程（重力式挡土墙）施工过程中出现了连续降雨，且未能及时排出表层滞水，使得土体的抗剪能力降低，土体稳定性变差。
（5）位于塌方区域内的地下车库设有1座吸水井，基坑局部加深1.5m，且位于原有已回填河道内，容易导致挡土墙失稳现象。
（6）塌方区域土质较差。塌方区域位于原有的河道回填范围内，淤泥层较厚，位于该区域的重力式挡土墙施工质量较差。
3.处理方案对比优化
针对施工现场出现的重力式挡土墙塌方问题，结合现场地质情况的复杂性，提出了3种处理方案：对塌方及裂缝区域采取注浆加固处理、沿基坑边采取钢板桩加固、土钉墙配合土方回填平衡方式加固。
（1）注浆加固处理。该处理方案优点为本工程土体（粉质黏土、砂质粉土、粉砂土）与浆液（水泥浆）凝结形成良好结合体，其整体性好，强度高。缺点为施工流程较多，工期较长，且地下车库已开挖，加固处理采用的施工机械设备无法直接在塌方及裂缝区域停放，需要采取适当措施，因此投入的机械设备、人工费用也较大。该方案施工时，注浆浆液会水平扩散至基坑内（地下车库一侧土方已开挖完成），造成处理区域的结合体整体性差，导致注浆效果变差；本工程因已采用格构式水泥搅拌桩挡土墙，补注浆处理后结合体无法与原搅拌桩形成较好的整体性，故其加固质量难以保证。
（2）钢板桩加固。该方案施工方便、速度快，工期相对较短，但该方案中钢板桩抗剪能力相对较差，无法抵抗较大的挤压力，同时施工钢板桩防水效果较差，其占用时间较长且后期拔除钢板桩难度大。
（3）土钉墙支护加固。该加固方案优点是抗渗性能较好，且与原重力挡土墙形成良好的整体性，具有很好的侧向抵抗力；该方案采用土钉墙支护加固，能有效保证加固质量，同时不影响号楼及地下车库施工。该方案的缺点是支护加固的施工工期相对较长。
通过对以上3种处理方案进行对比优化，结合建设方、监理方、设计方意见，一致认为采用土钉墙支护加固方式最能保证质量，并且也能满足本工程的工期、安全要求，因此决定采用此方案对12#楼进行加固处理，并对17#、23#楼实施预加固措施[2]。
4.处理方案实施
4.1施工顺序
排水及凿除破损搅拌桩→回土→打设第1道土钉→喷射面层→养护48h→向下开挖1m→打设第2道土钉→喷射面层→养护4h→向下挖1m→直至车库基坑底面
4.2施工要点
（1）采用污水泵配合人工抽除掉基坑内（地下车库）、塌方及裂缝区域内积水，清除塌方及裂缝区域内杂物等；对于重力式挡墙搅拌桩塌方的部分采用空压机配合人工凿除3m高。
（2）挖土机械配合自缷运输车在塌方及裂缝区域回填土方2000mm，塌方区域填方宽度6.5m（裂缝区域为5.0m），填方坡度1∶2，以减少对住宅号楼基础的影响（图（2）。
（a）塌方部位
（b）开裂部位
图2塌方及裂缝区域土方回填剖面示意
（3）土钉采用φ48mm×3mm钢管；第1道土钉距号楼底板底500mm，12#楼塌方部位水平间距为1000mm，17#和23#楼（预加固）部位为1200mm，土钉（钢管）长9000mm；管壁上设置φ10mm注浆孔眼，孔眼间距300mm；土钉端部应进行封堵；土钉打入时结合桩基施工图纸进行准确定位，以避让工程桩（图（3）。
（4）土钉注浆材料采用P.O42.5水泥浆，水灰比0.5，土钉注浆量不得少于沿土钉长度方向25kg/m水泥；土钉必须焊接钢筋倒刺以增加抗拉力，倒刺位于端部2.6m范围内，间距500mm。
（5）钢管的连接采用对接焊接，焊缝高度4mm；在接头片拼焊3φ6mm的加强钢筋，加强钢筋长度150mm，焊缝高度4mm，单面焊，焊缝长度60mm。
（6）土钉头与φ6mm@300mm喷层钢筋网中设置的4根φ12mm、长350mm竖向加强筋焊接连接，土钉的水平加强钢筋采用2根φ12mm、长350mm的HPB300钢筋。
（7）上下层钢筋网片的搭接长度不小于300mm，喷速凝混凝土层强度等级不低于C20，厚度100mm。
（a）开裂部位
（b）塌方部位
图3塌方及裂缝区域土钉加固剖面示意
（8）上一层土钉注浆完成并且喷混凝土面层48h后方可进行回填土区域内（仅指塌方及裂缝区域）下层土方的开挖。
（9）回填区域土方开挖分层进行，每个分层厚度为1m。
（10）按上述顺序、方法施工第2道、第3道土钉，直至完成全部号楼（12#、17#、23#）加固处理；在非吸水井部位设置3道土钉（第1道距号楼底板底500mm，第2道、第3道竖向间距1000mm），在吸水井部位多设置1道加强土钉。
（11）土钉支护加固处理过程中，采用测斜仪、全站仪等，配合取点做好基坑边坡位移、重力式挡土墙的位移监测[3]。
5.方案实施效果
本工程采用土钉墙支护加固结合土方反压平衡方式施工，经应用，塌方及裂缝区出现的裂缝发展趋势得到了有效控制。在塌方及裂缝区采取整体回填，分层开挖、分层施作土钉墙加固，并进行表面挂钢丝网做喷浆处理，后期也及时施工了地下车库底板，确保了加固体不渗不漏，加固体的强度也得到了保证。测斜仪、全站仪对塌方及裂缝区域的基坑边坡位移、重力式挡土墙位移监测数据表明，该部位土体垂直、水平位移均满足设计及规范的相关要求，加固区的土体变形趋于稳定（图（4）。
图4位移曲线示意
本加固方式在本工程12#楼塌方及裂缝区取得了很好的效果，并在12#楼其他区域、17#楼、23#楼的重力式挡土墙预加固中也进行了应用，上述号楼施工中未出现基坑周边土体裂缝问题。
6.结语
综上所述，通过对各种处理方案的对比，本文所采取土钉墙支护结合土方回填平衡的加固处理措施，并在加固处理过程中采用精度高的测量仪器对基坑进行位移、变形监测，解决了深基坑工程施工中常出现的土体塌方、开裂的问题，具有质量可靠、经济合理、效果良好的优点。
参考文献
[1]建筑工程中深基坑支护的施工技术[J].孙美亮.山西建筑.2017（34）
[2]深基坑施工常见问题及解决对策探讨[J].蔡丽君.建材与装饰.2018（07）
[3]通过注浆及锚索围护支撑体系对深基坑加固技术[J].杜琳. 建筑机械.2018（04）
论文作者:曾伟浩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/19
标签：挡土墙论文; 基坑论文; 裂缝论文; 重力论文; 区域论文; 工程论文; 土方论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;