水泥土搅拌桩重力式挡土墙常见垮塌原因及应急措施

尚祖光

1 引言

水泥土搅拌桩重力式挡土墙是一种常见的基坑支护形式。其通常应用于开挖深度不超过6m的基坑，有着基坑变形相对较小、支护结构占用空间小、土方开挖方便、支护体系造价低等优点。

随着水泥土搅拌桩重力式挡土墙广泛的应用，也出现了一些工程问题。常见的是基坑支护体系变形较大，临近基坑内侧的水泥土搅拌桩发生剥落，甚至是大面积滑塌。基坑发生坍塌之后，不但会对基坑自身造成影响，还会对基坑周边的环境造成较大的破坏。因此基坑坍塌是应该极力避免出现的情况。

本文列举了水泥土搅拌桩重力式挡土墙常见的垮塌原因，并对其进行分析，为其他项目预防水泥土搅拌桩重力式挡土墙的垮塌的发生提供了借鉴。另外，本文也介绍了水泥土搅拌桩重力式挡土墙在垮塌后有效的几种应对形式，为其他项目提供了参考。

2 水泥土搅拌桩重力式挡土墙常见垮塌原因

2.1 地质因素

常见的地质因素为暗浜和杂填土。暗浜区域土质较软、含水量大，且有机质含量较高，杂填土区域一般为砖块及碎石等建筑垃圾，水泥土搅拌桩在上述区域的成桩质量一般较差。通常做法是在暗浜区域和杂填土先进行换填，再施工水泥土搅拌桩，且水泥土搅拌桩的水泥掺量需要适当提高。

但是在勘察期间未探明的暗浜区域或杂填土区域，搅拌桩施工时水泥掺量不会提高，则该区域的水泥土搅拌桩重力式挡土墙便成为了基坑的薄弱区域。

另外，地层起伏较大，导致局部水泥土搅拌桩的底部位于软弱淤泥质土层中，该段挡土墙也容易发生倾覆和滑移。

搅拌桩施工时，桩长范围内一般采用同样的水泥掺量，但是在砂性土和淤泥质土层中，搅拌桩的成桩质量是不同的，这也造成了搅拌桩在某一个土层中会形成薄弱面[1]。

2.2 基坑支护设计因素

常见的基坑设计因素主要为以下几种：

（1）水泥土搅拌桩重力式挡土墙的宽度不足。

（2）水泥土搅拌桩的长度不足，致使搅拌桩的桩底位于软弱土层中，挡土墙抗滑移能力较差。

（3）集水井、电梯井等局部落深坑区域未对挡土墙进行加强，倒是搅拌桩的插入比不足，易发生挡土墙的倾覆。

2.3 基坑支护施工因素

一般来说，水泥土搅拌桩重力式挡墙发生坍塌主要为施工原因。常见的基坑施工因素主要为以下几种：

（1）水泥土搅拌桩施工质量差，包括搅拌桩强度及长度不满足设计及规范要求。

（2）水泥土搅拌桩养护时间不足，未达到设计强度便进行基坑开挖。

（3）大面积土方同时开挖，基坑沿水泥土搅拌桩重力式挡土墙方向暴露面积较大。

（4）基坑开挖后长时间暴露，为及时浇筑底板及垫层，导致水泥土搅拌桩重力式挡土墙的变形持续快速增加。

（5）土方开挖中，临近基坑边的土体被超挖，相当于增加了基坑的开挖深度。

（6）基坑内降水不到位，导致坑内土体的抗力较低[2]。

2.4 基坑周边环境影响因素

常见的周边环境影响因素主要为以下几种：

（1）基坑外部堆载，导致挡土墙位移增加。

（2）基坑外部大量重型车辆或机械行走，持续的震动及超载，导致挡土墙变形持续增大。

（3）坑外雨、污水管道等发生渗漏，导致坑外水压力增加。

2.5 气象因素

常见的气象因素主要为以下几种：

（1）连续的暴雨影响，导致坑内外水位升高，土体强度降低。

（2）在丰水期，基坑外的河水水位上涨，造成地下水位的升高。

2.6 小结

综上，水泥土搅拌桩重力式挡土墙发生垮塌的因素有地质、设计、施工、周边环境及气象等多种影响因素，更常见的是多种因素叠加导致基坑发生垮塌。

因此在基坑施工的全过程，应该对基坑的各个影响因素进行分析，防止产生对基坑安全造成不利影响的因素。

3 水泥土搅拌桩重力式挡土墙垮塌后的应急措施

规范中列举了水泥土搅拌桩重力式挡墙的破坏模式主要有墙体倾覆、墙体整体水平滑移，墙底土体隆起。但是在实际工程中，最为常见的破坏是挡墙变形持续加大，临近基坑内侧的几排搅拌桩发生剥落[3]。

3.1 垮塌的前兆和预判

在基坑发生垮塌之前，都会产生一定的前兆。常见的有：

（1）重力坝顶的位移不断增大，而且呈现加速的趋势。

（2）基坑内侧的外排搅拌桩产生横向的裂纹。

（3）重力坝的后缘与土体之间产生了裂缝，且裂缝的长度和宽度不断扩展。

在基坑施工中，应该重视对基坑的观察和监测，避免产生严重的后果。

3.2 垮塌后的应急处理流程

在基坑发生垮塌后，应立即采取如下措施：

（1）立即停止土方开挖，并沿着挡土墙内边缘进行土方回填。

（2）封闭垮塌区域基坑内外30m的范围，防止基坑发生二次垮塌造成人员伤亡。

（3）若基坑外存在钢筋、木料、堆土等堆载，应立即将其移除，降低坑外超载，防止水泥土搅拌桩重力式挡土墙变形加剧。

（4）一般水泥土搅拌桩重力式挡土墙发生较大的位移后，基坑外1～3倍的开挖深度范围内易产生地表裂缝。对基坑外已形成的地表裂缝应及时进行修补，如对裂缝内进行注浆，地表的裂缝用水泥封堵，防止地表水沿裂缝进入土层中。

（5）若基坑外存在卸土的可能，可以在基坑外进行卸土，减小坑外土压力[4]。

（6）若基坑外20m范围内无对沉降敏感的建构筑物及管线等，可以在搅拌桩重力式挡土墙外侧布置轻型井点进行降水，减小坑外水压力。

（7）一般重力式挡土墙变形最大的部分位于挡土墙的顶部，可以在坑内设置钢支撑，一端支撑于搅拌桩重力式挡墙上口区域、一端支撑在底板的配筋垫层上。

（8）对于已经发生剥落的搅拌桩区域，如果基坑外有10m以上的施工空间，可以将搅拌桩顶部改为放坡，再施工注浆钢管土钉对挡土墙进行加固[5]。

（9）若基坑外无施工操作面，无法打设土钉，则只能在挡土墙内侧打设钢板桩，在挡土墙外侧打设型钢，将两者采用拉锚进行连接。

图1 基坑内插入钢板桩处理大样图

（10）应加强监测的频率，直至基坑变形达到稳定的状态方可恢复至原监测频率。当挡土墙发生较大位移后，极可能部分监测点被破坏，应及时修复和补充监测点，保证监测数据的连续性。

（11）待基坑稳定后方可再次进行基坑开挖，开挖过程中应分块分层跳挖，每块开挖的长度应控制在20m以内，基坑底暴露时间应控制在24h内，每次开挖见底并浇注垫层的面积不大于200m2，垫层应随挖随浇。

4 结论

本文对水泥土搅拌桩重力式挡土墙这种广泛应用的支护结构的常见垮塌原因进行了分析，并提出了常见的应急措施，为其他基坑项目的设计与施工提供借鉴与参考。

（1）水泥土搅拌桩重力式挡土墙的垮塌原因有地质因素、设计因素、施工因素、环境因素及气象因素等；

（2）在基坑支护的设计及施工中，应综合考虑多方面因素，降低基坑发生坍塌的几率；

（3）基坑发生坍塌后应及时采取应急措施，防止造成更大的破坏。

水泥土搅拌桩重力式挡土墙一般应用于开挖深度6m之内的基坑。由于其支护施工较为简单，土方开挖方便，一般的设计及施工单位普遍对其安全重视程度较低，因此易发生坍塌事故。在今后的设计及施工中，应该综合多方面因素进行分析，提高对其重视程度，降低水泥土搅拌桩重力式挡土墙发生事故的几率。

[1]李圣国，时培利.水泥土重力式挡土墙支护位移原因及处理[J].建筑工人，2013（11）：1002～3232.

[2]蒋燕.水泥土搅拌桩重力式支护墙及事故处理分析[J].中国市政工程，2017（03）：1004～4655.

[3]郑 刚，水泥土重力式挡墙倾覆破坏的分析[J].岩土力学，2001（02）：1000～7598.

[4]范波，徐整伟.重力式搅拌桩挡土墙基坑围护工程事故的实例分析[J].建筑施工，2007（09）：1004～1001.

[5]杜 策.水泥土搅拌桩挡墙倒塌分析与修复[J].山西建筑，2009（30）：1009～6825.