關(guān)海燕

(福建省閩武長城巖土工程有限公司 福建福州 350013)

0 引言

由于施工單位未按照原設(shè)計圖紙施工，在土方開挖過程中，邊坡周邊出現(xiàn)較大變形，顯然原支護體系強度不足，已不能滿足安全性要求。在這種情況下可供選擇的方案有兩種：一是廢棄原有支護結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計施工，這樣造成很大浪費，并且拖延工期；二是充分利用已有支護結(jié)構(gòu)，對已有結(jié)構(gòu)進行加固補強，但是已有支護結(jié)構(gòu)到底能發(fā)揮多大的作用，顯然是一件較難評估且有一定風(fēng)險的工作。經(jīng)過多方討論及專家論證，最終選擇充分利用已有支護結(jié)構(gòu)，采取加固補強措施，以滿足安全及經(jīng)濟要求。

1 工程概況

擬建工程場地原為剝蝕殘丘地貌單元，因工程建設(shè)需要，場地進行設(shè)計整平后，最終在南側(cè)形成10m～15m高人工邊坡，低洼地段回填最大厚度約10m。坡腳距離擬建建筑外墻線約6.5m，坡頂有一條12.0m寬的水泥路，以及一棟18F住宅樓，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，建筑邊線距離坡頂線最近為14.0m。該區(qū)域抗震設(shè)防烈度為6度。

1.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報告鉆孔揭示，表層為新近人工堆填素填土，其下為全～中風(fēng)化凝灰熔巖。地層及設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1 巖土體物理力學(xué)參數(shù)表

1.2 水文地質(zhì)條件

擬建場地地表水不發(fā)育，場地內(nèi)地下水為風(fēng)化帶孔隙裂隙水和下部基巖裂隙水兩種類型。前者主要賦存于全～強風(fēng)化凝灰熔巖孔隙裂隙中，后者賦存于中風(fēng)化凝灰熔巖層中?？辈炱陂g擬建場地內(nèi)未見初見水位，地下水混合穩(wěn)定水位埋深7.50m～13.30m，穩(wěn)定水位標(biāo)高30.75m～35.52m，預(yù)計場地范圍內(nèi)全年地下水位變化幅度約為2m～3m。

2 原支護方案及存在問題

2.1 原支護方案

邊坡分兩級支護，采用全粘結(jié)系統(tǒng)錨桿+排樁+預(yù)應(yīng)力錨索進行支護。上一級坡高為5.0m，坡率為1∶0.75，采用全粘結(jié)系統(tǒng)錨桿支護；下一級采用排樁+預(yù)應(yīng)力錨索，沖(鉆)孔灌注樁樁徑1.0m，樁長約15m，樁間距1.5m。上下兩級之間平臺寬2m，上下兩級面層均掛鋼筋網(wǎng)，噴射100mm C25混凝土進行護面。坡體設(shè)置一排仰斜排水管，坡面布置泄水孔，坡腳設(shè)置排水溝。支護方案如圖1所示。

圖1 原支護方案剖面圖

2.2 存在問題

施工單位已經(jīng)完成全粘結(jié)系統(tǒng)錨桿、沖(鉆)孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力錨索施工，預(yù)應(yīng)力錨索在未進行張拉鎖定的情況下開挖土方至排樁冠梁面以下4m～5m，違背設(shè)計施工順序，排樁處于懸臂狀態(tài)，導(dǎo)致坡頂?shù)乃嗦烦霈F(xiàn)嚴(yán)重沉降，沉降量約10cm，沉降較均勻，未出現(xiàn)嚴(yán)重開裂。坡頂建筑亦出現(xiàn)開裂，建筑周邊排水溝頂蓋與建筑墻體脫離。

經(jīng)設(shè)計單位深入調(diào)查了解發(fā)現(xiàn)，施工中存在諸多問題，其中較嚴(yán)重的有兩點：

其一，排樁樁長未達到設(shè)計長度，有些比設(shè)計樁長短約7m，樁端未落于設(shè)計地層。

其二，在現(xiàn)場隨機抽取4根預(yù)應(yīng)力錨索進行錨索拉拔試驗，設(shè)計單根錨索拉拔力值為650kN，現(xiàn)場試驗僅可做到70～80 kN時錨索變形量就已超出規(guī)范限值，試驗值偏離原設(shè)計值太多。

根據(jù)上述調(diào)查結(jié)果，分析該邊坡變形的根本原因有以下兩點：

其一、樁長不足主要是樁嵌固段長度不足，由于上部松散土層較厚，樁端應(yīng)穿過不穩(wěn)定土層，嵌入原狀穩(wěn)定土層一定深度，樁身嵌固段長度不足導(dǎo)致樁前端被動區(qū)土壓力難以支擋樁后的主動土壓力，最終出現(xiàn)樁頂變形較大。

其二、錨索并未起到作用，樁頂設(shè)置錨索，初衷是樁身出現(xiàn)變形，由錨索承擔(dān)一部分荷載，由于施工質(zhì)量問題導(dǎo)致錨索基本處于失效狀態(tài)，當(dāng)樁頂一旦出現(xiàn)較大變形，錨索根本起不到作用。

3 臨時搶險措施

險情發(fā)生后立刻組織施工單位進行搶險，采取土方回填反壓措施，土方回填高度至排樁冠梁底面，并且要求監(jiān)測頻率提高。監(jiān)測單位最終反饋的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，坡頂?shù)乇硭轿灰萍俺两?、坡體深層水平位移、坡頂建筑豎向、水平位移及傾斜等監(jiān)測數(shù)據(jù)，均小于預(yù)警值。

圖2 重新加固方案剖面圖

4 加固方案設(shè)計

鑒于該邊坡工程存在上述問題，必須對現(xiàn)有的支護體系進行加固處理，以確保邊坡自身穩(wěn)定及周邊建構(gòu)物的安全。加固處理同時應(yīng)考慮以下3個因素。

(1)坡頂小區(qū)業(yè)主禁止建設(shè)單位再打錨索；

(2)已將原設(shè)計的支護樁施工完成，本次加固設(shè)計應(yīng)盡可能利用原支護樁，以免造成浪費；

(3)控制邊坡及周邊建構(gòu)物的繼續(xù)變形，最終保證邊坡整體穩(wěn)定。

4.1 加固方案

重新加固在原支護結(jié)構(gòu)上進行加固,在已施工排樁前加打兩排沖(鉆)孔灌注樁，前排樁樁徑1.0m，樁間距2m，后排樁樁徑1.0m，樁間距6m。兩排樁樁頂布設(shè)冠梁，兩排樁頂用連梁、200mm厚度板連接，已施工單排樁與前排樁之間在樁頂設(shè)置豎向斜撐梁，斜撐梁間距為6m。這樣冠梁、連梁板、豎向斜撐梁以及樁間腰梁將所有樁連成一個整體，形成剛度較大的支護體系。樁間土面層掛鋼筋網(wǎng)，噴射100mm C25混凝土進行護面。坡體設(shè)置一排仰斜排水管，坡面布置泄水孔，坡腳設(shè)置排水溝。景觀工程考慮在坡頂及平臺上種植爬藤植物。支護方案如圖2所示。

4.2 模型建立與計算

由于加打的兩排沖(鉆)孔灌注樁，樁身進入原狀穩(wěn)定土層一定深度，且樁端嵌入中風(fēng)化巖1D，樁端可以近似認為固定端。樁頂采用剛度較大的冠梁、連梁板、豎向斜撐梁以及樁間腰梁，將所有樁連成一個整體，形成剛度較大的剛架結(jié)構(gòu)。該支護體系中樁的受力機理與理正深基坑軟件中雙排樁的受力機理比較接近，即作用在結(jié)構(gòu)兩側(cè)的荷載與單排樁相同，前后排樁之間的樁間土采用側(cè)限約束假定，認為樁間土對前后排樁的土反力與樁間土的壓縮變形有關(guān)，將樁間土看做水平向單向壓縮體，按土的壓縮模量確定水平剛度系數(shù)。

同時，考慮邊坡開挖后樁間土應(yīng)力釋放后仍存在一定初始壓力，計算土反力時應(yīng)反映其影響，該模型初始壓力按樁間土自重占滑動體自重的比值關(guān)系確定；加之，要考慮原支護樁的有利作用以及以往工程經(jīng)驗[2]。經(jīng)綜合考慮，利用理正深基坑軟件的雙排樁計算模塊近似模擬該支護體系。將雙排樁排距折中考慮為3.5m，間距為2.5m，坡頂?shù)缆泛奢d按20kPa考慮，計算邊坡的整體穩(wěn)定性及變形量，計算結(jié)果均滿足規(guī)范要求[1]。計算結(jié)果如表2所示。

表2 邊坡穩(wěn)定性驗算

5 加固方案施工與檢測

該工程為一級邊坡工程,采用逆作法施工,其施工順序為:

第一階段：分級、分層開挖土方(上一級土方開挖5.0m)→分級、分層施工系統(tǒng)錨桿→面層防護→施工沖(鉆)孔灌注樁(單排樁)→施工冠梁。(此階段已施工完成)。

第二階段：沖(鉆)孔灌樁(兩排樁)→分級、分層放坡開挖至外排樁頂→施工外排樁頂冠梁及豎向斜撐梁→開挖斜坡土方至內(nèi)排樁→施工水平連梁、腰梁、200mm厚度鋼筋混凝土板→分級、分層開挖土方(開挖至坡底)→面層防護→排泄水系統(tǒng)施工。(此階段為本次加固設(shè)計內(nèi)容)。

支護體系必須形成整體,且混凝土強度達80%設(shè)計強度后,方可進行土方開挖,要求分層均衡開挖，分層開挖厚度不超過1.5m,分層開挖至設(shè)計標(biāo)高。施工中各項原材料檢驗批、試塊檢驗結(jié)果均滿足規(guī)范要求。樁基完整性采用低應(yīng)變法動測法檢測，樁均為Ⅰ、Ⅱ類樁，滿足設(shè)計要求。

6 邊坡監(jiān)測

邊坡施工期及竣工2年之內(nèi)第三方進行監(jiān)測，建立了較完善的監(jiān)測系統(tǒng)。邊坡布置了坡體深層水平位移、支護樁身變形(測斜)、支護樁鋼筋應(yīng)力、坡頂?shù)乇硭轿灰萍俺两怠⑵马斀ㄖQ向、水平位移及傾斜。其中，坡體深層水平位移累計值23mm，支護樁身變形(測斜) 累計值18mm，坡頂?shù)乇沓两道塾嬛?4mm，坡頂建筑沉降累計值8.0mm。各項監(jiān)測數(shù)據(jù)均滿足規(guī)范要求，表明該次加固方案是行之有效的。

7 結(jié)論

(1)在某些特殊條件下，錨索無法實施時，采用單排懸臂樁難以滿足承載力、變形等要求時，雙排剛架結(jié)構(gòu)是一種可供選擇的支護型式。

(2)根據(jù)理論計算結(jié)果及后期的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，該支護體系具有整體性好、側(cè)向位移較小，安全性大大提高的優(yōu)點。

(3)排樁加固必須穿過不穩(wěn)定地層，樁身進入原狀穩(wěn)定地層一定深度，依靠樁前端的穩(wěn)定地層被動土壓力抵抗樁后的主動土壓力。

(4)要建立有效的監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)反饋回的監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調(diào)整設(shè)計，以免發(fā)生事故。

參考文獻

[1] GB50330-2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)建筑，2013.

[2] JGJ120-2012 建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社, 2012.