李亮輝

(深圳市勘察測繪院(集團(tuán))有限公司，廣東 深圳 518028)

錘擊預(yù)應(yīng)力管樁施工對周圍土體的影響已引起廣泛的重視，特別是在飽和軟土地層打樁，由于土在瞬時(shí)擠壓力作用下的不可壓縮，導(dǎo)致樁周土體產(chǎn)生相當(dāng)大的擠壓力，引起很高的超靜孔隙水壓力，同時(shí)沿樁周的土體受剪切破壞，樁周一定范圍內(nèi)的土體受到擾動(dòng)產(chǎn)生變形，表現(xiàn)比較明顯的，一是地面隆起，二是土體水平位移[1～5]。導(dǎo)致錘擊樁斜樁、偏樁、斷裂等施工質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生，也常引起周邊地面隆起、變形加大、道路開裂等不良影響，這一問題越來越為從業(yè)人員所重視[6～10]。本文主要是通過深厚軟土地區(qū)某工程實(shí)例，分析錘擊管樁施工對周邊環(huán)境影響的原因，提出相應(yīng)的處理建議，為類似工程實(shí)踐提供有益的參考。

1 工程概況

擬建場地位于珠海市金灣區(qū)航空城迎河西路西側(cè)、金山大道南側(cè)，擬建多棟塔樓住宅及商業(yè)，設(shè)一層地下室?；又荛L約883 m，挖深3.45～4.95 m，基坑設(shè)計(jì)側(cè)壁安全等級為三級。

圖1 總平面/m

2 周邊環(huán)境情況

東側(cè)：地下室邊線距離用地紅線最近約5 m，紅線外為在建迎河西路，坡頂為綠化帶，距離迎河西路主路約20 m；

南側(cè)：該側(cè)地下室邊線距離用地紅線最近僅10 m，由于退紅線5 m為道路輔道及管廊帶，實(shí)際基坑坡頂即緊貼在建金帆大道輔道；

西側(cè)：地下室邊線距離用地紅線最近約16 m，緊貼用地紅線為在建創(chuàng)新路，坡頂為綠化帶，距離迎河西路主路約9 m；

北側(cè)：西北角部分地下室邊線距離用地紅線最近約20 m，緊貼用地紅線為在建金山大道，坡頂為綠化帶，距離迎河西路主路約9～13 m。

3 場地巖土工程地質(zhì)條件

本場地第四系覆蓋層主要為人工填土層Q4ml、海陸交互沉積土層Q4mc、殘積土層Qel，場地下伏基巖風(fēng)化層為燕山晚期晚侏羅世花崗巖。不良地層主要為人工填土層Q4ml和海陸交互相沉積層淤泥Q4mc：

(1)人工填土層Q4ml

雜填土：要為近期人工堆填的碎塊石、黏性土和砂土，大部分呈松散狀，局部稍密狀，均勻性差，部分含大塊石。厚度為1.60～17.30 m，平均厚度4.77 m。

(2)海陸交互沉積層Q4mc

淤泥層：呈灰～深灰色，主要由黏粒、粉粒及有機(jī)質(zhì)組成，下部含少量粉細(xì)砂，飽和，流塑狀。具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、承載力低、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高及流變性等特點(diǎn)，淤泥厚度為23.40～56.50 m，平均厚度37.05 m，滲透系數(shù)0.005 m/d 。

深厚淤泥層對基礎(chǔ)工程十分不利，主要土層物理力學(xué)性質(zhì)詳見表1。

表1 主要土層力學(xué)參數(shù)

4 基坑支護(hù)及樁基工程簡介

4.1 基坑支護(hù)簡介

基坑支護(hù)采用“放坡+格柵攪拌樁擋墻”支護(hù)型式，具體支護(hù)方案如圖2所示。

圖2 基坑支護(hù)典型剖面/mm

4.2 樁基工程簡介

(2)整個(gè)場地從中間劃分為南北兩個(gè)標(biāo)段，南半部分為Ⅰ標(biāo)，北半部分為Ⅱ標(biāo)。Ⅰ標(biāo)基坑開挖到底后，管樁基礎(chǔ)進(jìn)場施工；

(3)由于整個(gè)項(xiàng)目工期緊，南側(cè)(Ⅰ標(biāo))開挖到底后，立即進(jìn)行樁基施工，4棟塔樓同時(shí)作業(yè)，整個(gè)場地有15臺錘擊預(yù)應(yīng)力管樁同時(shí)施工作業(yè)，如圖3所示。

圖3 裂縫開展示意

5 施工過程分析

(1)2015年10月樁基單位進(jìn)場，10月10日以后開始大面積施工南側(cè)樁基，錘擊樁機(jī)數(shù)量較多，15臺設(shè)備同時(shí)施工作業(yè)，隨即裂縫陸續(xù)開展；

(2)至11月中旬，南側(cè)樁基全部施工完畢，總共發(fā)現(xiàn)橫向裂縫24道，縱向裂縫2道，橫向裂縫之間貫通縱縫3道，詳見表2裂縫統(tǒng)計(jì)一覽表，圖3為裂縫開展示意圖，圖4為現(xiàn)場裂縫照片(部分)，從圖中可以看出塔樓樁基密集區(qū)域，對應(yīng)的道路裂縫開展較嚴(yán)重。

表1 裂縫統(tǒng)計(jì)一覽

圖4 現(xiàn)場裂縫照片

(3)其后對東側(cè)、北側(cè)及西側(cè)施工進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并采取相關(guān)措施，至12月上旬，現(xiàn)場樁基全部施工完畢，從東側(cè)、西側(cè)及北側(cè)變形及現(xiàn)場巡查情況看，總體效果良好，道路未產(chǎn)生新的明顯裂縫。

6 變形監(jiān)測

為了實(shí)時(shí)了解樁基施工對周邊環(huán)境的影響，整個(gè)施工期間進(jìn)行了第三方監(jiān)測，監(jiān)測平面布置圖詳見圖5所示。以南側(cè)為例，樁基施工期間(10月10日～12月13日)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析如下：

(1)基坑邊坡水平位移：10月底開始逐漸變大，11月上旬開始加劇，中下旬變形最大，11月底開始慢慢變小?；幽蟼?cè)水平位移情況(WY24～WY30監(jiān)測點(diǎn))詳見圖6，水平變形最大值為-36.2 mm(向坑外)和28.1 mm(向坑內(nèi))。

圖5 監(jiān)測平面布置

圖6 基坑邊坡水平變形

(2)坡頂豎向變形：豎向變形以隆起為主，11月初開始，隆起量逐漸增加，中旬隆起量最大，下旬開始慢慢下沉。11月中旬隆起量達(dá)到最大，CJ24，CJ25，CJ29，CJ30點(diǎn)的隆起量分別達(dá)到77，78，118，119 mm，至12月初坡頂沉降進(jìn)一步加大，CJ27最終沉降量達(dá)52 mm，詳見圖7所示。

圖7 基坑坡頂豎向變形

(3)現(xiàn)場巡視、巡查：基坑南側(cè)監(jiān)測點(diǎn)WY25～WY27之間出現(xiàn)凸起，坡面破裂，出現(xiàn)1 cm寬的裂縫；西南角出現(xiàn)2 cm寬的裂縫及若干小裂縫，裂縫方向基本垂直于基坑邊。

7 原因分析

(1)場地地質(zhì)條件差，淤泥厚度為23.40～56.50 m，飽和，流塑狀。具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、承載力低、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高及流變性等特點(diǎn)，滲透系數(shù)0.005 m/d。

(2)基坑南側(cè)靠近金帆大道區(qū)域頂部邊線離道路邊僅5 m，坡頂邊線即為道路管廊帶。

(3)管樁施工速度快，超靜孔隙水壓力無法快速消散，引起擠土效應(yīng)明顯，坡頂隆起量高達(dá)119 mm。從圖6，7變形情況可以看出，大面積錘擊樁施工，引起超靜孔隙水壓力上升，導(dǎo)致水平及豎向變形均明顯加大，而后隨著時(shí)間的推移，超靜孔隙水壓力慢慢消散，變形又慢慢變小，隨著土體的進(jìn)一步固結(jié)，沉降進(jìn)一步加大。特別是豎向變形明顯，以隆起為主，先隆起量快速增加，而后慢慢下沉，這是導(dǎo)致道路開裂的主要原因。

(4)基礎(chǔ)工程施工無針對道路保護(hù)的專項(xiàng)防護(hù)措施。

8 處理措施

南側(cè)樁基施工對南側(cè)道路產(chǎn)生破壞后，為了減少其他側(cè)樁基施工對周邊道路的影響，采取了以下措施：

(1)北側(cè)及東側(cè)塔樓區(qū)域

1)設(shè)置鋼板樁隔離

綜合考慮核心筒開挖需要，沉樁施工前，在坡腳設(shè)置鋼板樁。

2)設(shè)置塑料排水板

沉樁施工前，在整個(gè)北側(cè)和東側(cè)塔樓樁基施工區(qū)域及靠基坑邊坡側(cè)設(shè)置塑料排水板，采用SPB-C型塑料排水板，長度20 m，間距1.2 m正方形布置。

3)調(diào)整沉樁順序

總體施工順序調(diào)整為從基坑邊往基坑內(nèi)施工，先施工塔樓樁，再施工裙樓樁。

(2)裙樓區(qū)域

東側(cè)及西側(cè)裙樓區(qū)域樁數(shù)量較少，間距較大，工期稍緩，主要采取了以下措施：

1)基坑邊40 m范圍內(nèi)，減少每天的沉樁數(shù)量，為之前的一半。

2)沉樁順序調(diào)整為從基坑邊往基坑內(nèi)施工。

從現(xiàn)場實(shí)際效果看，通過采取以上措施后，樁基施工對周邊環(huán)境的影響明顯減小，直至樁基施工完畢，東側(cè)、北側(cè)及西側(cè)坡面有少許裂縫，但市政道路未見新的明顯裂縫。

9 總 結(jié)

深厚軟土地區(qū)基礎(chǔ)工程施工是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)、不確定性很高、風(fēng)險(xiǎn)性很大的系統(tǒng)工程，其產(chǎn)生的不良后果應(yīng)引起各方的關(guān)注。通過本工程的實(shí)踐分析，在深厚軟土地區(qū)錘擊管樁施工時(shí)，應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工等方面綜合采取相應(yīng)的防護(hù)措施，減少上述現(xiàn)象的發(fā)生。

(1)軟基處理

有條件時(shí)，應(yīng)對場地進(jìn)行預(yù)壓處理(真空預(yù)壓或堆載預(yù)壓)，改善軟土的物理力學(xué)參數(shù)，提高土體強(qiáng)度，這將大大減少樁基施工對周邊環(huán)境的影響，同時(shí)更有利于保證樁基的施工質(zhì)量。

(2)設(shè)置砂井或塑料排水板

在打樁區(qū)的四周或者群樁內(nèi)部，設(shè)置砂井或打入塑料排水板，在錘擊樁施工過程中，超靜孔隙水可以消散在砂井中或者經(jīng)排水板快速排出地面，及時(shí)消散管樁施工過程中產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力。

(3)設(shè)置鋼板樁隔離

在基坑坡腳設(shè)置鋼板樁，相當(dāng)于在擠土方向設(shè)置了一個(gè)隔離屏障，能有效減少擠土效應(yīng)引起的變形。

(4)控制打樁速率

控制打樁速率的目的，主要是控制超靜孔隙水壓力急劇增加，打一定數(shù)量的樁后，再適當(dāng)停一下，這樣孔隙水有一個(gè)消散的時(shí)間過程，可以減少超靜空隙水壓力。

(5)調(diào)整沉樁作業(yè)順序

沉樁順序?qū)p少樁基施工對周邊建(構(gòu))筑物的影響十分重要，大量實(shí)踐證明，背著建(構(gòu))筑物打樁比對著建(構(gòu))筑物打樁其樁土影響要小的多。