一种软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法.pdf

本发明公开了一种软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，属于土木建筑工程施工技术领域。该水泥土重力式围护墙的险情处理方法包括：对基坑主动区卸荷，减少基坑主动区的水土压力；对基坑被动区反压，提高被动区抗力；并限制施工荷载；对水泥土重力式围护墙的压顶板以及墙身出现的裂缝及时采取填补修复措施；以及加强水泥土重力式围护墙、控制土方开挖、加快形成刚性换撑机制。通过这一系列的措施防止在淤泥质软土地层中开挖基坑时，水泥土重力式围护墙围护区段因变形、开裂、渗漏等险情恶化导致失稳、滑移、坍塌等基坑事故，确保基坑工程的安全顺利实施。

1.  一种软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，所述水泥土重力式 围护墙包括水泥土柱状加固体挡墙以及锚固于挡墙顶部的压顶板，所述水泥土 重力式围护墙设置于基坑周边外侧，其特征在于，所述软土地区水泥土重力式 围护墙险情处理方法包括：
步骤一、基坑主动区卸荷，基坑被动区反压，并限制施工荷载；
步骤二、裂缝修补：采用密实混凝土封堵或者掺水玻璃压密注浆或者高压 喷射注浆的方法对所述压顶板以及所述水泥土柱状加固体挡墙出现的裂缝进 行填补修复；
步骤三、加强所述水泥土重力式围护墙；
步骤四、形成刚性换撑机制：所述基坑垫层随挖随浇，加快完成基础底板 的浇筑施工，并在所述水泥土重力式围护墙与所述基础底板之间用素砼填实。

2.  如权利要求1所述的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，其 特征在于，所述步骤一中包括采用轻井降水或者开沟卸土的方法，减少所述基 坑主动区的水土压力。

3.  如权利要求2所述的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，其 特征在于，所述轻井降水方法包括沿所述水泥土重力式围护墙险情区域围护外 侧布设若干井点管，所述井点管底部设置滤水管插入透水层，所述井点管顶部 通过软管与集水总管连接，然后通过抽水设备将所述集水管内水抽出，从而降 低所述基坑主动区地下水位。

4.  如权利要求2所述的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，其 特征在于，所述开沟卸土方法包括在所述水泥土重力式围护墙险情区域围护外 侧开挖若干宽度2～5m，深度不超过基坑挖深2/3的沟槽，挖出土方及时外运， 以减少所述基坑主动区的直接土压力。

5.  如权利要求1所述的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，其 特征在于，所述步骤一中包括采用临时反压或坑底加固的措施，提高所述基坑 被动区抗力。

6.  如权利要求5所述的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，其 特征在于，所述临时反压措施包括在所述水泥土重力式围护墙险情区域的坑内 被动区回填土方或者堆载砂包、垒土石袋至不低于1/2基坑挖深高度处，以平 衡所述基坑内外水平应力。

7.  如权利要求5所述的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，其 特征在于，所述坑底加固措施包括在所述水泥土重力式围护墙险情区域采用水 泥土搅拌桩或者高压旋喷桩或者压密注浆对所述基坑被动区坑底地基土进行 加强挤密处理，加固的宽度≥4m、深度≥3m。

8.  如权利要求1所述的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，其 特征在于，所述软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法还包括：控制土方 开挖：分层、分段、对称、均衡开挖土方，临时边坡分级开挖并采取适当护坡 措施；所述土方开挖分层厚度≤4m，分段长度≤30m，使得超孔隙水压力得到 均匀释放。

9.  如权利要求8所述的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，其 特征在于，所述临时边坡分级开挖的分级高度≤4m，放坡坡度≤1:1.5，坡间 平台宽度≥1.5m，并对坡面采用喷射混凝土护坡。

10.  如权利要求1所述的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，其 特征在于，所述步骤三包括在所述水泥土重力式围护墙内加打土钉或锚杆，以 及在所述水泥土重力式围护墙靠近所述基坑的一侧插入钢板桩。

一种软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法
技术领域
本发明涉及土木建筑工程施工技术领域，具体涉及一种软土地区水泥土重 力式围护墙险情处理方法。
背景技术
作为世界三大软土地基城市之一的上海，软弱土层深厚，地下水位埋藏浅， 环境条件敏感复杂；基坑开挖与支护的综合性强，不确定性大，系统风险高。 根据上海地区多年来的工程经验，开挖软土地区5m深度以内的基坑最常采用 的围护型式即为水泥土重力式围护墙。水泥土重力式围护墙是通过固化剂对地 基土进行加固处理后形成具有一定厚度和嵌固深度的重力式墙体以承受墙后 水、土压力的一种挡土止水结构，属于无支撑自立式挡土墙。这种围护结构经 济、实用，由于基坑内部开敞，土方开挖和地下结构的施工均比较便捷。
但是水泥土重力式围护墙结构也存在以下几点不足：一是上海地区该类基 坑开挖深度范围内多为软弱土层，土体含水量高、孔隙比大、压缩模量小，土 性差，有较明显的触变及流变性，在动力作用下强度降低易产生侧向位移，影 响局部围护结构的稳定性；二是水泥土搅拌桩强度的离散性很大，标准差可达 30％～70％，其顶部的钢管、钢筋等连接加强构件需锚入压顶板，当其向坑内变 形的同时将与压顶板脱离，进一步加剧水泥土重力式围护墙的开裂；三是挖土 施工时没有严格按照设计要求的分区分块跳挖，并在每区块内分层、分段开挖 土方，而是一次性大范围开挖甚至大幅超挖，开挖至基底后也没有及时浇筑基 础底板及换撑，大面积、长时间开敞施工引起的时空效应进一步加剧了围护结 构的变形和地表沉降；四是坑外地表施工超载过大，超过了设计要求的极限荷 载，从而导致围护结构产生形变。
因此，针对淤泥质软土地层基坑施工中采用水泥土重力式围护墙作为围护 结构时，如何提供一种完善的险情处理方法来避免突发性事故的发生，从而减 轻人员伤亡、减少经济损失是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法， 以解决现有的淤泥质软土地层基坑施工中水泥土重力式围护墙围护区域因变 形、开裂、渗漏等险情恶化导致基坑事故的问题。为解决上述技术问题，本发 明提供的水泥土重力式围护墙的险情处理方法，采用基坑坑外降水、卸土等措 施减少基坑主动区的水土压力；在基坑被动区堆载反压土、加固坑底土体，以 提高被动区抗力；在墙身内加设撑、锚结构等应急措施以控制水泥土重力式围 护墙的变形发展；并加快基础底板施工以尽快形成换撑，从而保证基坑的安全 稳定施工；如此不仅能够解决淤泥质软土地层基坑施工时水泥土重力式围护墙 变形、开裂的情况，还能够缩短工期和节省成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，所述水泥土重力式围护 墙包括水泥土柱状加固体挡墙以及锚固于挡墙顶部的压顶板，所述水泥土重力 式围护墙设置于基坑周边外侧，所述软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方 法包括：
步骤一、基坑主动区卸荷，基坑被动区反压，并限制施工荷载；
步骤二、裂缝修补：采用密实混凝土封堵或者掺水玻璃压密注浆或者高压 喷射注浆的方法对所述压顶板以及所述水泥土柱状加固体挡墙出现的裂缝进 行填补修复；
步骤三、加强所述水泥土重力式围护墙；
步骤四、形成刚性换撑机制：所述基坑垫层随挖随浇，加快完成基础底板 的浇筑施工，并在所述水泥土重力式围护墙与所述基础底板之间用素砼填实。
进一步地，所述步骤一中包括采用轻井降水或者开沟卸土的方法，减少所 述基坑主动区的水土压力。
进一步地，所述轻井降水方法包括沿所述水泥土重力式围护墙险情区域围 护外侧布设若干井点管，所述井点管底部设置滤水管插入透水层，所述井点管 顶部通过软管与集水总管连接，然后通过抽水设备将所述集水管内水抽出，从 而降低所述基坑主动区地下水位。
进一步地，所述开沟卸土方法包括在所述水泥土重力式围护墙险情区域围 护外侧开挖若干宽度2～5m，深度不超过基坑挖深2/3的沟槽，挖出土方及时 外运，以减少所述基坑主动区的直接土压力。
进一步地，所述步骤一中包括采用临时反压或坑底加固的措施，提高所述 基坑被动区抗力。
进一步地，所述临时反压措施包括在所述水泥土重力式围护墙险情区域的 坑内被动区回填土方或者堆载砂包、垒土石袋至不低于1/2基坑挖深高度处， 以平衡所述基坑内外水平应力。
进一步地，所述坑底加固措施包括在所述水泥土重力式围护墙险情区域采 用水泥土搅拌桩或者高压旋喷桩或者压密注浆对所述基坑被动区坑底地基土 进行加强挤密处理，加固的宽度≥4m、深度≥3m。
进一步地，所述软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法还包括：控制 土方开挖：分层、分段、对称、均衡开挖土方，临时边坡分级开挖并采取适当 护坡措施；所述土方开挖分层厚度≤4m，分段长度≤30m，使得超孔隙水压 力得到均匀释放。
进一步地，所述临时边坡分级开挖的分级高度≤4m，放坡坡度≤1:1.5， 坡间平台宽度≥1.5m，并对坡面采用喷射混凝土护坡。
进一步地，所述步骤三包括在所述水泥土重力式围护墙内加打土钉或锚 杆，以及在所述水泥土重力式围护墙靠近所述基坑的一侧插入钢板桩。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，主要用于处理基坑 围护结构水泥土重力式围护墙因受力不均匀而导致的变形、开裂，威胁基坑施 工安全的情况。水泥土重力式围护墙险情的处理方法主要包括：对基坑主动区 坑外降水、卸土，减少基坑主动区的水土压力，并限制基坑主动区的施工荷载； 对基坑被动区反压，临时堆载、坑底加固，提高基坑被动区抗力；对水泥土重 力式围护墙的压顶板以及墙身出现的裂缝及时采取填补修复措施；采用在水泥 土重力式围护墙上打设土钉或者锚杆的方法或者在水泥土重力式围护墙靠近 基坑的一侧插入钢板桩的方法来对水泥土重力式围护墙进行加固；以及及时完 成基坑基础底板的浇筑施工，在水泥土重力式围护墙与基础底板之间用素砼填 实，形成刚性换撑，保持整个基坑体系的受力稳定性。通过这一系列的措施防 止淤泥质软土地层中基坑施工时水泥土重力式围护墙因变形、开裂、渗漏等险 情恶化引发基坑事故，控制水泥土重力式围护墙的形变，保证水泥土重力式围 护墙的稳定性，从而满足基坑工程的安全施工要求。
附图说明
图1是水泥土重力式围护墙平面布置示意图；
图2是图1的A-A剖面布置示意图。
图中：1-水泥土重力式围护墙、2-基坑被动区、3-基坑主动区、4-素砼换 撑、11-压顶板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的软土地区水泥土重力式围护 墙险情处理方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优 点和特征将更清楚。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便， 下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明 技术方案的限制。
实施例一
以下结合图1至图2详细说明本发明的软土地区水泥土重力式围护墙险情 处理方法。
如图1和图2所示，水泥土重力式围护墙1包括将水泥等固化剂和地基土 强行搅拌形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙以及挡墙顶部用加强构件锚 固的现浇配筋混凝土压顶板11，水泥土重力式围护墙1作为自立式挡土止水 结构，设置于基坑的周边外侧。水泥土重力式围护墙1作为5m深度以内基坑 的围护结构，经常使用于软土地区，但是由于水泥土重力式围护墙1墙体本身 的质量问题或者土层结构的软弱敏感或者基坑挖土施工时违规超挖等原因会 导致水泥土重力式围护墙围护结构出现险情，若不及时发现并排除险情，将可 能造成严重的基坑事故。因此，在水泥土重力式围护墙1围护区域基坑正常开 挖过程中如出现墙体急剧变形或墙身开裂、渗漏等险情，需采取针对性的应急 处理措施防止情况恶化引发基坑事故。本发明通过明晰水泥土重力式围护墙险 情的诱因、基坑施工场地的地质地层特征，采取一系列处理措施控制险情，实 时监控并根据水泥土重力式围护墙1的变形情况及时堵漏补强，使得水泥土重 力式围护墙1变形回落稳定，降低基坑施工的风险，保障施工安全。
软土地区水泥土重力式围护墙1的险情处理方法，包括如下步骤：
继续参考图2，步骤一、基坑主动区3卸荷，基坑被动区2反压，并限制 基坑主动区3的施工荷载。
基坑主动区3指位于水泥土重力式围护墙1外侧对围护体施加主动土压力 的坑外土体。水泥土重力式围护墙1外侧通过轻井降水或开沟卸土的方法减少 基坑主动区3的水土压力。轻井降水(轻型井点降水)即沿水泥土重力式围护墙 险情区域围护外侧按照1m的间距布设若干井点管，井点管的两端适当延长， 井点管底部设置滤水管插入透水层，井点管顶部通过软管与集水总管连接，集 水总管为钢管，周身设置与井点管间距相同的吸水管口，然后通过真空泵、离 心泵和集水箱等抽水设备将集水管内水抽出，从而降低基坑主动区地下水位， 降水过程中应控制水量和速度避免对周边路面、管线等造成不良影响。开沟卸 土方法是指沿水泥土重力式围护墙险情区域围护外侧开挖若干宽度为2～5m， 深度不超过2/3基坑挖深的沟槽，挖出土方及时外运，以减少基坑主动区3 的直接土压力。为了进一步保证基坑主动区3的受力平衡，禁止在基坑周边 10m范围内堆载钢筋、土方等重物，基坑坑边不得行走重车。
同时，当水泥土重力式围护墙1出现开裂、变形等轻微险情的时候，可以 在基坑被动区2采用临时反压或坑底加固的措施，提高基坑被动区2的抗力， 促进水泥土重力式围护墙1内、外侧受力平衡。基坑被动区2指位于水泥土重 力式围护墙1内侧对围护体施加被动土压力的坑内土体。临时反压措施包括在 水泥土重力式围护墙险情区域的坑内被动区回填土方或者堆载砂包、垒土石袋 至不低于1/2基坑挖深高度处，以平衡基坑内外水平应力。基坑的挖深是指垫 层底标高与室外地坪间距离。坑底加固措施包括在水泥土重力式围护墙险情区 域采用水泥土搅拌桩或者高压旋喷桩或者压密注浆对所述基坑被动区2坑底 地基土进行加强挤密处理，加固的宽度≥4m、深度≥3m。
继续参考图2，步骤二、裂缝修补：对压顶板11以及水泥土重力式围护 墙1出现的裂缝采用密实混凝土封堵、掺水玻璃压密注浆或者高压喷射注浆的 方法进行修复。
组成水泥土重力式围护墙1的水泥土搅拌桩顶端固接的压顶板11由钢筋 混凝土制成，其厚度为200mm。为了增强水泥土重力式围护墙1的整体性，水 泥土搅拌桩和压顶板11的连接处布设有钢筋、钢管等加强锚固构件。在基坑 土体卸载过程中，水泥土重力式围护墙1内侧和外侧受力不均匀时，会导致压 顶板11出现拉裂缝。随着基坑开挖的进行，基坑坑边地表也可能出现裂缝。 此时，若裂缝开展程度较大，需要及时采取填补修复措施。与此同时，应加强 现场管理，防止地表水、雨水等渗入水泥土重力式围护墙1坝体内部，从而保 证水泥土重力式围护墙1的稳定性。
继续参考图2，步骤三、加强水泥土重力式围护墙1：包括在水泥土重力 式围护墙1内加打土钉或锚杆，以及在水泥土重力式围护墙1靠近基坑的一侧 插入钢板桩，旨在提高水泥土重力式围护墙1的强度和刚度。
也就是说，若基坑变形情况较难控制，可选择性地在水泥土重力式围护墙 1内打土钉或锚杆等方式对水泥土重力式围护墙1坝体本身进行加固。进行打 土钉施工时，通常是从水泥土重力式围护墙1内侧即基坑被动区2往水泥土重 力式围护墙1外侧即基坑主动区3方向打入，以进一步加强水泥土重力式围护 墙1的稳定性和牢固性。较佳地，还可以在水泥土重力式围护墙1靠近基坑的 一侧插入钢板桩。
当然，软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法还包括：控制土方开挖： 即分层、分段、对称、均衡开挖土方，临时边坡分级开挖并采取适当护坡措施； 土方开挖分层厚度≤4m，分段长度≤30m，使得超孔隙水压力得到均匀释放。 临时边坡分级开挖的分级高度≤4m，放坡坡度≤1:1.5，坡间平台宽度≥1.5m， 并对坡面采用喷射混凝土护坡。
继续参考图2，步骤四、形成刚性换撑机制：基坑垫层随挖随浇，加快完 成基础底板的浇筑施工，并在水泥土重力式围护墙1与基础底板之间用素砼换 撑4填实。
当基坑开挖完成后，要及时完成基坑基础底板的浇筑施工，同时在基坑基 础底板和水泥土重力式围护墙1之间的空隙处浇筑素砼换撑4填实，从而形成 刚性的换撑机制。根据设计规范，为了保证基坑上部主体结构施工时架设模板 的顺利进行，基坑基础底板和水泥土重力式围护墙之间会预留一个施工缝。因 此，当基坑土体卸载结束并完成基础底板的施工后，为形成完整传力机制，保 证整个基坑体系的受力稳定性，需要及时将前述预留的施工缝用素砼换撑4 填实，形成刚性换撑。当然，基坑土体开挖施工时，要严格按照设计方案和规 范要求组织基坑施工，坚持分层分段对称均衡地开挖土方，临时边坡分级开挖 并采取适当护坡措施；土方开挖分层厚度≤4m，分段长度≤30m，使得超孔隙 水压力得到均匀释放。同时，开挖至基底时应该及时浇捣垫层和基础底板，垫 层随挖随浇，减少基坑大面积暴露时间，无垫层暴露时间不超过24小时，必 要时加厚垫层、采用垫层配筋或设置坑底支撑，以防止坑底土体回弹隆起。
综上所述，本发明的软土地区水泥土重力式围护墙险情处理方法，主要用 于处理基坑围护结构水泥土重力式围护墙因墙体本身的质量问题或者土层结 构的软弱敏感或者基坑挖土施工时违规超挖等原因使得墙身受力不均匀而导 致的变形、开裂等威胁基坑施工安全的情况。水泥土重力式围护墙险情的处理 方法主要包括：对基坑主动区卸荷，减少基坑主动区的水土压力，并限制基坑 主动区的施工荷载；对基坑被动区反压，临时堆载加固坑底土体，提高被动区 抗力；对水泥土重力式围护墙的压顶板以及墙身出现的裂缝及时采取填补修复 措施；并且采用在水泥土重力式围护墙上加打土钉或者锚杆的方法或者在水泥 土重力式围护墙靠近基坑的一侧设置钢板桩的方法来对水泥土重力式围护墙 进行加固；还有就是及时完成基础底板的浇筑施工，在水泥土重力式围护墙与 基础底板之间用素砼填实，形成刚性换撑机制，保持整个基坑体系的受力稳定 性。通过这一系列的措施防止淤泥质软土地层中基坑施工时水泥土重力式围护 墙因变形、开裂、渗漏等险情恶化而导致基坑事故，控制水泥土重力式围护墙 的形变，保证水泥土重力式围护墙的稳定性，从而满足基坑工程的安全施工要 求。当然，在使用本发明的水泥土重力式围护墙险情处理方法的同时，要配合 信息化施工和动态控制的方法，根据水泥土重力式围护墙和周边环境的监测数 据适时调整现场施工的顺序和方法，随时掌握基坑各组成部分的内力和变形， 以利于更早地发现隐患，确保基坑工程的稳定安全。也就是说，在整个基坑土 体开挖过程中如果基坑出现渗漏、水泥土重力式围护墙变形过大时，应视具体 情况及时采取针对性处理措施，例如：采用基坑坑外降水、卸土等措施减少基 坑主动区的水土压力；在基坑被动区堆载反压土、加固坑底土体，以提高被动 区抗力；在墙身内加设撑、锚结构等应急措施以控制水泥土重力式围护墙的变 形发展；并加快基础底板施工以尽快形成换撑，从而保证基坑的安全稳定施工。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定， 本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权 利要求书的保护范围。