葉威健

以某實際工程的支護結構設計及施工情況，闡述了重力式水泥土墻在基坑支護的應用及其設計方法和原則，實踐表明采用重力式水泥土墻作為基坑支護結構具有良好的經濟效益和社會效益。

重力式水泥土墻是無支撐自立式擋墻，依靠形成整體的墻體自重、墻底摩阻力和墻前基坑開挖面以下土體的被動土壓力穩(wěn)定墻體，以滿足整體穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定、抗滑移穩(wěn)定和控制墻體變形的要求，在基坑支護結構中被廣泛應用。同時，水泥土墻可兼具止水帷幕作用，而且施工簡單、對周邊環(huán)境影響小、造價經濟，適用于基坑開挖深度不大于6m且基坑周邊環(huán)境對變形要求不高的支護工程。

本文以重力式水泥土墻在廣州市白云區(qū)某實際工程的應用，闡述其在基坑支護結構設計的具體方法和原則，并對重力式水泥土墻的施工工藝、質量要求及基坑監(jiān)測等進行簡要論述。

一、工程概況

廣州市某工程場地位于白云區(qū)江高鎮(zhèn)教育園區(qū)內，西側毗鄰廣清高速干道，南、北、東三面均臨城市規(guī)劃路，其中東面規(guī)劃路為主要干道。基坑面積約為7067.2m2 ，周長約為340.9m，開挖深度為5.7m?；又苓叚h(huán)境情況相對簡單。

根據巖土勘察報告的鉆孔揭露，場地內埋藏地層按自上而下的順序依次描述如下：雜填土，松散；粉質粘土，可塑狀態(tài)為主；粉細砂，稍密；粗砂，稍密；礫砂，稍密；中風化灰?guī)r，巖芯呈碎塊狀；微風化灰?guī)r，屬較硬巖。

場地范圍內地下水類型主要為孔隙水，測得地下水穩(wěn)定水位為0.8～6.2米。

二、基坑支護結構設計

1. 基坑支護設計的方案選型

根據本基坑工程的開挖深度、場地地形及水文地質條件、基坑與周邊環(huán)境的關系，以及考慮施工工期和控制造價等因素綜合分析，本基坑支護設計方案采用格柵式水泥土墻形式。按《廣東省標準建筑基坑工程技術規(guī)程》（DBJ/T 15-20-2016）的規(guī)定，本基坑工程安全等級為三級，重要系數為γ0=0.9。本基坑支護系統(tǒng)為臨時結構，使用有效期為1年。

根據巖土勘察報告的各個鉆孔及剖面揭露，并綜合考慮開挖深度和周邊環(huán)境情況，將本基坑劃分為1個支護剖面單元。

格柵式水泥土墻采用水泥土攪拌樁，墻寬5.6m，樁徑800mm，樁距600mm，排距600mm，咬合200mm。設計采取靠近基坑外側的兩排攪拌樁兼做止水帷幕，詳見圖1。

圖1 格柵式水泥土墻1-1剖面圖

2. 基坑支護設計的計算及結果

本基坑支護結構采用理正深基坑支護結構設計軟件（7.0PB5）進行分析計算，采用圓弧滑動簡單條分法計算整體穩(wěn)定性。

根據地質勘察報告，選取地質條件最不利的地質鉆孔（JK014）進行分析計算，主要土層物理力學參數詳見表1。對于砂土，采用水土分算方法計算；對于粘性土，采用水土合算方法計算。

表1 主要土層物理力學參數

（1）格柵式水泥土墻的主要計算方法和原則如下：

①水泥土墻的設計內容主要有：擋土墻的嵌固深度和墻體厚度計算；抗滑動穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性驗算；擋土墻墻身正截面承載力驗算。

②主要計算參數：基坑深度5.7m，嵌固深度計算值暫取10.5m，墻頂標高-1.0m（相對場地標高），墻頂超載1個，超載值20kPa。

③水泥土墻截面參數：墻厚度5.6m，樁徑800mm，樁距600mm，排距600mm，咬合200mm，水泥土彈性模量0.008×104MPa。

（2）格柵式水泥土墻的主要計算結果（具體的計算公式及參數說明詳見國家標準《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ 120-2012）第6.1條的相關規(guī)定，本文不再贅述）如下：

①抗滑動穩(wěn)定性驗算：Ksl=1.727≥1.20， 滿足規(guī)范要求。

②抗傾覆穩(wěn)定性驗算：Kov=1.385≥1.30， 滿足規(guī)范要求。

③整體穩(wěn)定性驗算：Ks=1.816＞1.30， 滿足規(guī)范要求。

④墻體正截面承載力驗算：拉應力=-0.21＜0.15fcs=0.30，抗拉強度滿足要求；壓應力=0.24＜0.15fcs=2.00，抗壓強度滿足要求；剪應力=-0.01＜fcs/6=0.33，抗剪強度滿足要求。

⑤嵌固深度采用值=10.50m＞嵌固構造深度系數×基坑深度=7.41m，滿足構造要求。

（2）格柵式水泥土墻的計算結果分析：

①水泥土墻體的嵌固深度和寬度一般根據基坑的開挖深度、土質條件按經驗規(guī)則選用，然后經基坑整體穩(wěn)定性、坑底隆起穩(wěn)定性、抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算等確定嵌固深度；再由抗傾覆穩(wěn)定性和抗滑動穩(wěn)定性驗算確定寬度。根據以上電算結果可得水泥土墻的嵌固深度及寬度滿足。

②根據電算結果求得，支護結構最大位移為29.85mm，小于規(guī)范要求的支護結構水平位置控制值（60～100mm且不大于0.006H，H為基坑開挖深度），基坑外最大彎矩為617.07kN·m，基坑最大剪力為191.57kN。

四、基坑支護結構的施工工藝及注意事項

（1）水泥土攪拌樁采用雙軸攪拌機施工，攪拌樁搭接200，水泥摻入量宜為13%～16%，采用42.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比應控制在0.5～0.6范圍內，水泥土攪拌樁要求28d無側限抗壓強度不小于0.8MPa。

（2）攪拌樁的施工按照二噴三攪的操作程序：攪拌樁機就位→鉆頭第一次預攪下沉→鉆頭第一次噴漿攪拌提升→鉆頭第二次攪拌下沉→鉆頭第二次噴漿攪拌提升→停漿→鉆頭第三次攪拌下沉→鉆頭第三次攪拌提升至孔口→停攪→移位），搭接的水泥土攪拌樁應連續(xù)施工。

（3）鉆頭噴漿攪拌提升速度不應大于0.8m/min，鉆頭攪拌下沉速度不宜大于1.0m/min，樁位偏差不得大于20mm，垂直度偏差不大于1%，并作好每次成樁的原始記錄；保證每根樁的水泥漿液噴漿量達到設計要求。

（4）成樁過程宜連續(xù)，施工中因故中斷時，應將攪拌頭下沉至停漿點以下0.5m，待恢復供漿時再成樁；且中斷時間不應超過3h。

（4）相鄰搭接樁施工的時間間隔不應超過24h，若間歇過長，搭接質量無保證時，應采取局部補樁或注漿補強措施。

五、基坑支護結構的質量驗收標準及基坑監(jiān)測

1. 質量檢查與驗收標準

支護施工使用的水泥、鋼筋、砂和碎石等原材料和成品，應按現行有關施工驗收規(guī)范和標準進行檢驗。水泥土攪拌樁及其它項目的質量檢查及方法均按建筑基坑支護技術規(guī)程的要求進行。水泥土攪拌樁采用鉆芯法檢測墻身的完整性，要求開挖前或攪拌樁齡期達到28d后連續(xù)鉆取全樁長范圍內的樁芯，水泥土攪拌樁取樣數量不少于總樁數的1.0%且不少于5根。每根樁取芯數量3點，每點3件試塊。鉆孔取芯完成后的空隙應及時注漿填充。其它項目的質量檢查及方法按有關規(guī)定及規(guī)范要求進行。

2. 基坑監(jiān)測要求

從基坑開挖至地下室完成期間，應由第三方專業(yè)監(jiān)測單位對基坑進行全過程監(jiān)測，具體監(jiān)測內容及方案由監(jiān)測單位制定后送設計單位審核。各次、各點的觀測記錄及時整理匯總，繪制變形曲線；發(fā)現異常情況應及時反饋給監(jiān)理、施工和設計人員；建立完整的觀測、反饋、分析、決策及應急處理體系，實行動態(tài)設計和信息化施工的原則。

3. 基坑監(jiān)測主要內容

支護頂部的水平、豎向位移監(jiān)測、地下水水位觀測、周邊地面及管線沉降監(jiān)測等。

六、基坑支護結構的效果及效益

從本基坑開挖到地下室土方回填完成的整個過程中，根據第三方專業(yè)監(jiān)測單位提供的監(jiān)測報告數據顯示，支護結構頂部水平、豎向位移變化（最大水平位移量為9.9mm）均在設計要求的限制范圍內；周圍道路及管線安全，沒有出現任何沉降。由此說明采用格柵式水泥土墻的支護形式，其剛度及整體穩(wěn)定性良好，基坑支護結構安全、可靠，達到設計的預想目標。

本工程在前期支護方案確定時，給出采用排樁+旋噴樁的支護形式與格柵式水泥土墻支護形式作對比選型。排樁+旋噴樁支護形式采用直徑1000mm、間距1200mm的旋挖樁，排樁間設置止水帷幕，采用直徑600mm、間距1200mm的旋噴樁。通過兩者方案對比，采用格柵式水泥土墻支護形式所需工程造價可節(jié)省約420萬元（以本工程提供的概算數據對比，僅供參考），取得良好的經濟效益。

水泥土墻是無支撐自立式擋墻，開挖方便，根據施工單位提供的施工進度計劃表，現場通過合理安排施工機械數量、施工組織順序等，極大地縮短施工工期，保證了整個工程順利進行，得到建設單位的認可。

七、結語

通過廣州市白云區(qū)某實際工程的應用分析，在地質土層為淤泥、淤泥質土、素填土、粉土等軟土，基坑開挖深度不大于6m且基坑周邊環(huán)境簡單的地區(qū)，通過采用重力式水泥土墻支護結構形式，可有效改善基坑邊坡的穩(wěn)定性，支護結構使用安全可靠，同時可以節(jié)約工程造價、縮短施工工期，具有良好的經濟效益和社會效益。