付國(guó)賓 王 旭 曹瑞鈉

(遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院巖土工程有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110005)

1 概述

遼寧營(yíng)口地區(qū)為典型的海陸交互沉積軟土場(chǎng)地，軟土地層具有含水量大、孔隙大、靈敏度高、壓縮性高、承載力低等特性，深基坑的施工往往伴隨著極強(qiáng)的環(huán)境效應(yīng)，基坑的開(kāi)挖勢(shì)必引起周圍土體應(yīng)力場(chǎng)的變化，可導(dǎo)致周圍地基土體產(chǎn)生較大的變形和位移，并將會(huì)導(dǎo)致周邊建筑物、道路、地下管線等重要設(shè)施產(chǎn)生不均勻沉降，甚至發(fā)生開(kāi)裂破壞[1-3]。飽和軟土地區(qū)的基坑工程設(shè)計(jì)和施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)性高，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大、地面裂縫和周邊建筑物墻體開(kāi)裂是典型的工程問(wèn)題[4-6]，這些工程問(wèn)題往往造成嚴(yán)重的工程事故，故對(duì)此類地區(qū)的深基坑工程問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，積累設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)具有十分重要的意義。

本文分析了營(yíng)口某酒店深基坑在開(kāi)挖和支護(hù)階段，臨近體育館的沉降變形過(guò)程，研究了基坑西側(cè)籃球場(chǎng)裂縫和體育館墻體開(kāi)裂的原因，并總結(jié)了飽和軟土地區(qū)基坑工程設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)。

2 工程概況

2.1 基坑工程概況

該酒店深基坑位于營(yíng)口市區(qū)西部渤海大街，基坑深10 m，周長(zhǎng)約400 m，開(kāi)挖前已完成預(yù)應(yīng)力管樁施工。基坑西北側(cè)為某中學(xué)的籃球場(chǎng)和體育館，其中體育館距離基坑坡頂8.8 m，體育館為2004年建成，建筑高度約11.4 m，框架結(jié)構(gòu)，獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2.2 m?；游鱾?cè)建筑物位置關(guān)系如圖1所示。

基坑支護(hù)的整體方案為，上部4 m深度范圍內(nèi)采用1∶1放坡噴射混凝土，下部6 m深度范圍內(nèi)采用FSP4型鋼板樁和預(yù)應(yīng)力錨索?；? m和7.5 m深處分別施工一道預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)22 m，錨固段長(zhǎng)15 m，錨索錨固段采用高壓旋噴成孔，錨固體直徑要求大于400 mm?；咏邓饕捎每觾?nèi)設(shè)置減壓井，坑邊設(shè)置真空井點(diǎn)，建筑物附近設(shè)置回灌井的聯(lián)合降水方案。

2.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地揭露的地層由陸相的黃褐色粉土與海相的灰色粉質(zhì)黏土交互組合構(gòu)成，依次為雜填土，粉質(zhì)黏土，軟塑狀態(tài)；粉質(zhì)黏土夾薄層粉砂，軟塑狀態(tài)；④粉質(zhì)黏土，流塑狀態(tài)；⑤粉質(zhì)黏土與粉砂互層，軟塑狀態(tài)；⑥粉質(zhì)黏土，軟塑狀態(tài)；⑦粉質(zhì)黏土，可塑狀態(tài)。

場(chǎng)地內(nèi)的地下水為第四系潛水，勘察期間初見(jiàn)水位埋深為1.80 m，穩(wěn)定水位埋深1.20 m，歷史最高水位埋深0.50 m。

3 基坑臨近體育館沉降變形過(guò)程分析

3.1 體育館監(jiān)測(cè)第一階段

基坑開(kāi)挖前，2012年3月4日開(kāi)始對(duì)體育館進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。由于體育館沉降量超過(guò)預(yù)警值，且墻體出現(xiàn)裂縫沉降。監(jiān)測(cè)第112天，在原錨索施工位置安裝斜支撐加固，以控制基坑西側(cè)土體的變形。監(jiān)測(cè)變形數(shù)據(jù)如圖2所示(4號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)破壞)。

從圖2可以看出，沉降監(jiān)測(cè)的5 d～10 d(3月10日～3月15日)和20 d～28 d(3月25日～4月1日)，沉降速度較快?；拥牡谝坏厘^索3月5日開(kāi)始施工，3月18日開(kāi)始張拉鎖緊；基坑的第二道錨索3月29日開(kāi)始施工，4月5日開(kāi)始張拉鎖緊。沉降變形速度快的期間正好是錨索施工后的時(shí)間段。

由于錨索鎖緊后，體育館沉降量逐步增長(zhǎng)，且墻體出現(xiàn)裂縫，籃球場(chǎng)地面也出現(xiàn)了平行于基坑邊線的地裂縫?？梢?jiàn)，錨索張拉預(yù)應(yīng)力后，并未控制住基坑變形。

第一階段體育館1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平均沉降速率分別為0.99 mm/d，0.85 mm/d和0.70 mm/d。

3.2 體育館監(jiān)測(cè)第二階段

基坑斜支撐安裝完成后，監(jiān)測(cè)第125天開(kāi)始挖土，監(jiān)測(cè)第138天開(kāi)始底板澆筑，這期間的監(jiān)測(cè)變形數(shù)據(jù)如圖2所示。

從圖2可以看出，在安裝兩道斜支撐后，體育館的3個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量趨于穩(wěn)定，第125天挖土至基底處后，體育館沉降量有小幅度的增加。

第二階段體育館1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平均沉降速率分別為0.70 mm/d，0.70 mm/d和0.66 mm/d。體育館的沉降速率下降，鋼板樁改為斜支撐提供支反力后，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)后側(cè)的土體變形趨于穩(wěn)定，繼續(xù)挖土后，支護(hù)結(jié)構(gòu)緩慢變形?？梢?jiàn)，斜支撐能夠控制基坑變形。

4 體育館墻體開(kāi)裂原因分析

從體育館的沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工階段，體育館的沉降量最大，占總沉降量的65%左右。監(jiān)測(cè)到的體育館累計(jì)沉降量最大達(dá)到157.9 mm，沉降量已超過(guò)建筑物地基變形允許值，籃球場(chǎng)地面出現(xiàn)了多條平行基坑邊的裂縫，臨近基坑一側(cè)的體育館墻體開(kāi)裂。墻體的裂縫多通過(guò)窗口的對(duì)角，裂縫向沉降較大的方向傾斜，并由下向上發(fā)展，裂縫多在墻體下部，向上逐漸減少，一層墻角裂縫張開(kāi)度最大，裂縫兩側(cè)有明顯的高差，種種跡象表明，墻體開(kāi)裂是地基不均勻沉降造成的。

籃球場(chǎng)地面裂縫和體育館發(fā)生不均勻沉降主要有以下幾個(gè)原因：

1)基坑場(chǎng)地和體育館的地基土為飽和軟土，基坑深度范圍內(nèi)的土層由松散的雜填土、軟塑的粉質(zhì)黏土、流塑的粉質(zhì)黏土和軟塑的粉質(zhì)黏土夾粉砂組成。這些土層含水量大、孔隙大、壓縮性高和自穩(wěn)性差，基坑開(kāi)挖后，極易導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和地面沉降。

2)體育館為框架結(jié)構(gòu)，高度大、跨度大，且采用獨(dú)立基礎(chǔ)，僅建筑周邊有連梁拉結(jié)，建筑物整體剛度較小，故對(duì)地基土的差異沉降十分敏感。

3)基坑西側(cè)上部4 m深度范圍采用土釘墻，下部采用預(yù)應(yīng)力錨索和鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。土釘墻和鋼板樁均為柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)基坑的變形控制效果較差。

錨索錨固段設(shè)計(jì)為高壓旋噴成孔，注漿壓力大于25 MPa，錨固體直徑大于400 mm，錨索的承載力設(shè)計(jì)值為280 kN～360 kN。西側(cè)的錨索長(zhǎng)度為22 m，錨索錨固段位于軟塑～流塑的飽和粉質(zhì)黏土中。高壓旋噴成孔的過(guò)程中，飽和軟土被高壓水泥漿切割，擾動(dòng)地基土，在水泥漿終凝前，地基土產(chǎn)生豎直方向的變形。

體育館沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在兩道錨索施工后，體育館沉降速度明顯加快。錨索鎖緊后，體育館的沉降速度雖然減小，但沉降量仍在增加，甚至出現(xiàn)了地裂縫。錨固體周圍的飽和軟土在錨索拉應(yīng)力的作用下發(fā)生蠕變，無(wú)法滿足錨索承載力的要求，預(yù)應(yīng)力急劇損失，錨索處于失效狀態(tài)。在采用斜支撐對(duì)基坑西側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)加固后，體育館的沉降速度明顯降低，這充分說(shuō)明，在此類飽和軟土中，即使使用高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索，也不能為錨索提供可靠的錨固力。

5 結(jié)語(yǔ)

營(yíng)口某酒店基坑為典型的飽和軟土基坑，依據(jù)體育館沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了錨索施工和斜支撐加固對(duì)基坑變形的影響，分析得出了造成墻體開(kāi)裂的原因，總結(jié)了營(yíng)口飽和軟土場(chǎng)地的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。

1)營(yíng)口某深基坑體育館墻體開(kāi)裂的主要原因是，地基土為飽和軟土，體育館對(duì)地基土的差異沉降十分敏感；錨固體周圍土體蠕變，錨索承載力無(wú)法滿足要求。

2)飽和軟土地區(qū)基坑不宜采用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)形式；由于飽和軟土易發(fā)生蠕變，旋噴錨索不能滿足錨索承載力要求，內(nèi)支撐或者斜支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠有效控制基坑變形。

3)飽和軟土地區(qū)基坑回填后，鋼板樁拔出時(shí)，應(yīng)對(duì)鋼板樁拔出后的間隙灌注回填。

4)飽和軟土地區(qū)深基坑臨近建筑物為淺基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)在基坑開(kāi)挖前，對(duì)建筑地基進(jìn)行注漿加固。