某项目地下车库基坑围护中重力坝沉降原因分析

【摘 要】文章以具体地下车库基坑围护中重力坝沉降原因做分析研究，对出现的险情做了跟踪调查，并采取相应的解决方案，确保了工程质量。

【关键词】车库；基坑围护；重力坝；沉降；原因分析；解决方案

1. 工程概况

本项目地下车库总面积共有7618平方米，地下车库范围内0.000标高上部共有四个小高层单体，分别为5#和6#楼2栋12层楼及1#楼东、西2个14层塔楼。东侧塔楼傍边还设置有1#楼的4层附属裙房，裙房不设地下车库。地下车库大底板开挖深度5.0米，局部开挖深度达到6.05米。

地下车库北边线离基地的沈梅港河道蓝线平均12米以上。沈梅港河道于2009年底改造施工完成。根据浦东新区水文资料，沈梅港河道常年水位保持在绝对标高2.5米～2.8米之间，洪水位根据记录，基本在绝对标高3.0米左右，如图1。

2. 基坑围护方案

基坑北侧临近河道及东侧临近裙房基础位置，采用搅拌桩重力式挡墙围护形式，搅拌桩挡墙（重力坝）宽4.2米深11米，深入地库底板6米；搅拌桩墙顶设置20cm厚钢筋混凝土压顶，搅拌桩墙前后侧插入6米长直径48*3.0@1000mm的焊管。

在基坑的其他位置，考虑到基坑不算太深，土体条件较好，离周边的单体距离较远，所以这些位置均采用二级放坡形式，坡上设置搅拌桩止水，钢筋混凝土面层护坡和轻型井点降水。混凝土搅拌桩采用的是双轴2根700mm，重力坝及双排搅拌桩部分中心间距1000mm，相互搭接200mm；单排搅拌桩中心间距950mm，相互搭接250mm。

2012年2月20日，该项目基坑围护设计和施工方案经过浦东新区城市建设科技委员会办公室的评审，总体评价认为：支护结构选型较合理，围护设计方案总体可行。施工方案内容基本完整，但较简单，应作补充和完善。

搅拌桩于2012年3月28日开始施工，4月18日施工完成，搅桩机退场。5月5日搅拌桩墙顶压顶施工完成。搅桩机根据施工组织设计是安排3台，而实际实施作业的只有2台。

2012年5月21日早上8点半至23号进行1#楼东侧塔楼下部地下车库土方开挖，5月24日因下雨停止土方开挖，到5月27日下午重新开始挖土。地下车库其中有两个轴线范围的部分是雨天24日开挖的，其余地方是27日、28日开挖的；开挖后只有部分基础垫层在29日下午浇筑完成。

3 现场险情状况分析

2012年5月29日，夜里一场大雨造成地下车库北侧重力坝出现险情。根据5月30日早7点施工现场的观测：靠北侧重力坝与沈梅港河岸交接处产生约200mm左右宽裂缝；北侧重力坝边河堤局部下沉350mm左右；坝顶出现横向裂缝；重力坝在基坑一侧的搅拌桩断面出现多条连续的水平向不规则裂缝和斜向裂缝，个别裂缝宽度达到20mm；连续较长的两条裂缝位置偏上，大约距坝顶1.5米～2米之间；重力坝向坑内推移量最大处有超过100mm。此时，搅拌桩龄期已超过28天，钻心取样尚未进行，如图2。

监测单位的监测情况：基坑6#点已经报警，河堤多天持续沉降，大概每天30～40mm，5#点压顶出现二次裂缝，6#、7#点早已到达累计报警值。

发现险情后，5月30日当天下午项目公司管理人员请基坑围护设计单位到场，对现场进行实地踏勘，与总包单位，监理等当场对险情原因进行分析，拟定加固方案。

4 险情原因的分析及处理方案

4.1 险情原因的分析

（1）搅拌桩挡墙（重力坝）产生多条较宽水平裂缝及斜向裂缝，暴露出搅拌桩在施工过程中的质量管理问题：水泥搅拌桩按照设计采用42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入比13%，水灰比0.5；施工时提升速度不大于50cm/min，二喷三搅。但现场对搅拌桩断面的观察发现，水泥含量明显偏少，且搅拌不均匀。按照设计要求，搅拌桩28天抗压强度不低于0.8MPa，但根据实际情况判断，现有强度达不到设计要求。

基坑设计认为目前重力坝变形和裂缝对基坑安全有较大安全隐患，虽然监测数据表明水平位移基本保持在设计允许范围内，但如果任其发展会造成溃坝危险。

（2）产生目前事故的一个主要原因是基坑内混凝土垫层浇筑的不及时。

按照设计要求，垫层浇筑时间应在开挖后的12小时内或开挖面积达200㎡时进行浇筑。且应及时关注天气情况。土方分块开挖完后，及时在分块区域浇筑垫层；待垫层浇筑完后再对后期的土方进行开挖。

基坑开挖后5月29日晚大雨，坑内积聚雨水对基底浸泡时间超过8小时；重力坝顶部与河堤交接处产生纵向裂缝后也会灌入雨水。重力坝周边土体吸水后土压力的变化也是产生裂缝的主要原因。

重力坝坝顶纵向裂缝附近的土体吸水后，容重增大土体出现下陷，主动土压力增大；河道水位虽有上升，但河道、河堤与重力坝原有的压力平衡已被打破。纵向裂缝附近土体（近似考虑河道水位标高以上范围，即图3中 阴影部分）的主动土压力使河堤土体向河道一侧产生滑移，又推动重力坝向基坑内方向移动。加上重力坝搅拌桩施工质量差，其强度未能抵抗住内部土体的泄压。最终导致基坑侧重力坝断面在相应于河道水位标高位置附近产生多条水平裂缝及斜向裂缝，如图3。

1)将重力坝顶部北侧紧邻的河堤原土挖至与重力坝顶标高基本相平。安排人员在白天进行开挖，专人看护，保证施工期间安全。

2)由于重力坝内侧出现了部分不规则裂缝，需加强基坑监测工作，监测工作每天进行2次。

3)做好围护桩的钻心取样检测工作。

4)也可采用加设钢支撑的做法对围护桩进行加固处理。

4.2 加固方案

措施一：及时用混凝土将重力坝与河堤间的纵向裂缝密实填堵。

措施二：北区靠近重力坝区域土方开挖后未浇筑的部分混凝土垫层，在宽度距重力坝不小于10m的范围内，混凝土强度等级由原来的C15改为C30、厚度由原设计的100厚改为200厚，内配Ф6@250×250钢筋网片，其他范围部分混凝土垫层厚度及强度等级按原设计。

措施三：紧靠基坑重力坝搅拌桩底侧设置一道通长的500x500素混凝土挡墙。对搅拌桩在基坑底部位置起一定的支撑作用；底板浇筑时也可作为一个收口。

4.3 加固后的效果

2012年6月5日再到现场，看到重力坝土体移动已经趋于平稳，每日最大沉降量不大于设计要求2mm，水平向裂缝不再扩展，险情基本得到控制。

5 结语

该项目现场管理不到位，施工质量不达标，是造成此次质量事故的关键。大雨对基坑、河堤和重力坝的浸泡和侵扰，考验了重力坝搅拌桩的质量。施工过程中对于天气因素的影响估计不足，没有及时对开挖完成的基坑进行混凝土垫层的浇筑处理，也可以认为是总包的施工组织设计考虑不周全。现在，1#楼的地下车库仅仅开挖施工了东侧塔楼，西侧塔楼近期也即将开挖施工，上海也进入了雨季汛期；加强现场管理，保证施工质量刻不容缓；精心安排施工组织设计，加强基坑监测，及时处理施工现场的各种情况。只有如此，才能保质保量的完成该项目的开发建设。

作者简介：

史凤凰（1977-），中级工程师，国家一级注册结构工程师2001-2010 某甲级设计院从事建筑结构设计，2010-至今 房产开发公司从事设计管理