宋真干

摘要：在流變地層中，由于土體力學(xué)性能差，導(dǎo)致土體自穩(wěn)性能差，出現(xiàn)圍護(hù)樁侵入結(jié)構(gòu)邊線的現(xiàn)象，基坑工程中稱之為圍護(hù)樁侵限。圍護(hù)樁侵限侵占主體結(jié)構(gòu)空間，影響后續(xù)主體結(jié)構(gòu)施工。本文以流變地層中某地下室基坑工程為案例，對該基坑工程中圍護(hù)樁侵限問題進(jìn)行了分析研究，總結(jié)出流變地層中圍護(hù)樁侵限原因、預(yù)防及處理措施，為類似地層條件下基坑工程提供參考。

關(guān)鍵詞：流變地層；深基坑；圍護(hù)樁；侵限

Research on Causes and Countermeasures of Retaining Pile Invasion with Foundation Pit Engineering in Rheological Strata

Song-zhengan1、2

1. 805 Team of East China Mineral Exploration and Development Bureau， Nanjing， 210001 2. Jiangsu East China Construction Engineering Co.， Ltd. Nanjing 210007

Abstract： Because of poor mechanical properties and self-stability of rheological strata， the invasion of retaining pile occurs with foundation pit engineering frequently. The invasion of retaining pile will encroach on main structure space and affect subsequent structure construction. Based on the two-story basement foundation pit project in rheological strata， the invasion of retaining pile has been researched. In the meantime， causes， precautions and countermeasures of invasion of retaining pile have been summarized， which provides a reference for foundation pit engineering under similar strata.

Key words： rheological strata； deep foundation pit； retaining pile； invasion of retaining pile

1.引言

隨著社會(huì)發(fā)展，人們逐漸意識到地下空間的優(yōu)勢，地下空間的開發(fā)也越來越火熱。為了保證地下空間開發(fā)，常常需要采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐的形式抵擋基坑開挖卸荷所產(chǎn)生的水壓力和土壓力。在實(shí)際工程中，常常出現(xiàn)圍護(hù)樁侵入結(jié)構(gòu)邊線問題，尤其在流變地層地區(qū)，由于土體的物理力學(xué)性能差，自穩(wěn)性能差，圍護(hù)樁侵限現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生[1-3]。

圍護(hù)樁侵限侵占主體結(jié)構(gòu)空間，影響后續(xù)結(jié)構(gòu)施工，甚至有可能需要更改設(shè)計(jì)方案，給后續(xù)主體結(jié)構(gòu)的施工帶來了一系列棘手的問題[4-6]。因此，需對圍護(hù)樁侵限問題進(jìn)行分析研究，尋求合適的預(yù)防措施和處理措施。

現(xiàn)以流變地層地區(qū)某2層地下室基坑項(xiàng)目為案例進(jìn)行流變地層中深基坑旋挖成孔圍護(hù)樁侵限問題研究，供同行參考。

2.地質(zhì)情況及支護(hù)體系

2.1地質(zhì)情況

場地范圍內(nèi)地層發(fā)育情況自上而下為：

（1）雜填土：雜色，稍濕，松散，主要由砂土、粘性土、碎石組成，局部有建筑垃圾，回填時(shí)間小于五年，欠固結(jié)狀態(tài)。該層分布于整個(gè)場地淺表層。層厚0.50m～6.20m，平均2.13m。

（2）淤泥質(zhì)土：灰色、灰黑色，流塑，部分夾有機(jī)質(zhì)，無搖振反應(yīng)，韌性低，具臭味，局部漸變?yōu)樯罨疑ば酝?。層?.50m～12.60m，平均5.88m。

（3）淤泥質(zhì)中粗砂：呈灰黑色飽和松散夾薄層狀淤泥質(zhì)土，顆粒成分以石英、長石為主局部含少量黏粒，級配不良。層厚0.40m～14.70m，平均5.90m。

（4）粉質(zhì)黏土：黃褐色，可塑，局部軟塑，黏性一般，韌性及干強(qiáng)度稍低，主要由黏粒、粉粒組成，為下伏基巖風(fēng)化殘積而成，局部含巖石碎屑。層厚0.75m～9.70m，平均3.54m。

（5）強(qiáng)風(fēng)化巖：紅褐色，裂隙發(fā)育，散體狀結(jié)構(gòu)，巖芯呈碎塊狀為主，局部塊狀，錘擊聲啞，手扳可斷，局部夾中風(fēng)化巖塊或硬土狀。層厚0.70m～15.60m，平均5.63m。

（6）中風(fēng)化巖：紅褐色，裂隙較發(fā)育，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖芯呈短柱狀、餅狀，局部塊狀，錘擊聲脆，厚約1.00m～ 5.00m不等。

本項(xiàng)目場地地下水位較高，場地內(nèi)的含水地層主要為地下水位以下的雜填土層、淤泥質(zhì)土層、粉質(zhì)黏土及強(qiáng)中風(fēng)化巖帶，其中淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土為透水性很弱的地層為相對的隔水層。

2.2支撐體系

本項(xiàng)目地下主體結(jié)構(gòu)為兩層地下室，其底板厚度為1000mm，中板厚度為500mm，頂板厚度為800mm；地下二層側(cè)墻厚度900mm、地下一層側(cè)墻厚度800mm；地下一層凈高7000mm，地下二層凈高5000mm。

項(xiàng)目基坑安全等級為一級，采用旋挖成孔灌注樁+內(nèi)支撐的形式，采用1000@1200灌注樁，基坑外側(cè)采用φ600@ 1200雙重管高壓旋噴樁（圖1），基坑內(nèi)側(cè)掛網(wǎng)錨噴。內(nèi)支撐為3道，第一道和第二道均為混凝土支撐，第三道支撐采用鋼支撐。灌注樁要求入中風(fēng)化巖不少于3m。采用管井降水為主，排水明溝為輔的降、排水體系[7-10]。

3.圍護(hù)樁侵限情況

本項(xiàng)目待圍護(hù)樁施工完畢后進(jìn)行基坑開挖工作，在開挖和主體結(jié)構(gòu)施工過程中測量發(fā)現(xiàn)灌注樁局部侵入主體結(jié)構(gòu)范圍，侵入范圍如下：

（1）部分灌注樁鼓包現(xiàn)象嚴(yán)重，造成灌注樁侵限。

（2）灌注樁侵限范圍主要為地下一層，侵入主體結(jié)構(gòu)范圍最大為32cm，地下室底板以上5m范圍侵限值約22cm，中板以下5m范圍侵限值約16cm。

（3）部分灌注樁自冠梁底部開始出現(xiàn)內(nèi)傾，直至基坑底部。造成冠梁以下5m至底板的范圍內(nèi)均出現(xiàn)不同程度的整體侵限。

4.侵限原因及預(yù)防措施

為了預(yù)防工程中再次發(fā)生類似的侵限現(xiàn)象，對灌注樁傾斜的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

本項(xiàng)目灌注樁侵限原因如下：

（1）造成灌注樁鼓包引起侵限的主要原因是鉆孔泥漿性能不符合要求，造成局部中粗砂夾層塌孔，從而導(dǎo)致灌注混凝土后形成鼓包。

（2）本項(xiàng)目場地為流變地層，流變地層中的土體在有效應(yīng)力作用下，土顆粒表面吸附水（氣）具有粘滯性，從而使顆粒的重新排列和骨架體的錯(cuò)動(dòng)具有時(shí)間效應(yīng)，土體變形延遲，其變形與時(shí)間有關(guān)；軟土隨著時(shí)間的推移向坑內(nèi)位移。工程現(xiàn)場存在基坑超挖、支撐架設(shè)不及時(shí)等現(xiàn)象，造成基坑暴露時(shí)間過長，引起圍護(hù)樁向坑內(nèi)發(fā)生位移過大，從而造成侵限現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）本項(xiàng)目上部為流變地層強(qiáng)度低，而灌注樁需入中風(fēng)化巖3m，客觀上容易造成偏孔；同時(shí)主觀上由于現(xiàn)場施工水平低下，成孔過程中糾偏不及時(shí)，直接導(dǎo)致了施工過程中發(fā)生偏孔，造成侵限現(xiàn)象的發(fā)生。

（4）因流變地層土體隨著時(shí)間推移存在蠕動(dòng)，施工過程中沒有按時(shí)按規(guī)定復(fù)核控制點(diǎn)，導(dǎo)致放樣不準(zhǔn)，護(hù)筒安放時(shí)位置發(fā)生偏移，導(dǎo)致灌注樁樁位不準(zhǔn)確，致使施工后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)侵限。

（5）流變場地中的深基坑由于開挖卸荷會(huì)引起圍護(hù)樁向基坑內(nèi)產(chǎn)生位移，宜外放100mm，施工過程中現(xiàn)在作業(yè)人員對外放理解程度不夠，外放標(biāo)準(zhǔn)把控不嚴(yán)，造成未外放或外放量較小，從而導(dǎo)致基坑圍護(hù)樁傾限。

（6）現(xiàn)場管理混亂，質(zhì)量把控意識不強(qiáng)。

具體預(yù)防措施如下：

①控制好泥漿配比，在含中粗砂夾層的流變地層場地中，適當(dāng)增加泥漿濃度，并控制鉆進(jìn)速度，防止成孔過程中出現(xiàn)擴(kuò)孔、塌孔等現(xiàn)象。

②基坑施工過程中嚴(yán)禁超挖，應(yīng)留置坑底300mm厚度的土采用人工進(jìn)行開挖，從而避免超挖現(xiàn)象的發(fā)生。

③對于基坑工程，尤其是流變場地的基坑工程，應(yīng)及時(shí)架設(shè)支撐、施工結(jié)構(gòu)底板，減少基坑暴露時(shí)間，必要時(shí)對土體進(jìn)行加固，防止因土體蠕變造成圍護(hù)樁向坑內(nèi)發(fā)生位移過大，導(dǎo)致侵限現(xiàn)象的發(fā)生。

④對于流變場地中巖面較高的地層，應(yīng)仔細(xì)查閱地勘報(bào)告，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，加強(qiáng)監(jiān)測，在成孔過程中控制鉆進(jìn)速度，注意及時(shí)糾偏，防止施工過程中發(fā)生偏孔，避免因偏孔而導(dǎo)致侵限情況的發(fā)生。

⑤施工過程中應(yīng)按時(shí)按規(guī)定復(fù)核控制點(diǎn)，在流變地層中應(yīng)適當(dāng)縮短復(fù)核控制點(diǎn)的時(shí)間間隔，保證灌注樁樁位準(zhǔn)確。

⑥施工過程中現(xiàn)場技術(shù)員應(yīng)重視基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外放，嚴(yán)格把控外放標(biāo)準(zhǔn)，在流變場地中的深基坑根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況宜外放100mm以上。

⑦加強(qiáng)現(xiàn)場管理，做好施工過程中質(zhì)量控制。

5.侵限問題處理措施

為了保證后續(xù)工程的順利進(jìn)行，需對圍護(hù)樁侵限問題進(jìn)行處理，結(jié)合本項(xiàng)目的情況，在實(shí)際工程中可采用的處理措施如下：

（1）對于灌注樁鼓包造成的侵限，侵限范圍小于7cm，可采取直接鑿除的方法，即通過炮機(jī)鑿除侵限部分（圖2）。灌注樁鼓包鑿除后，需及時(shí)進(jìn)行掛網(wǎng)錨噴，并盡快完成主體結(jié)構(gòu)的施工。

（2）對于單根侵限大于7cm的鉆孔樁，要一次鑿除到位，鑿除面進(jìn)行高標(biāo)號砂漿找平，不能有明顯的凹凸面，且該處施工縫。鑿樁時(shí)沿樁向上分段進(jìn)行鑿除，鑿一段應(yīng)立即施工一段，不可放置時(shí)間過長。

（3）對于侵限大于7cm的鉆孔樁排樁，為了保證基坑穩(wěn)定性，先施工未侵限部位主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻，把侵限部分預(yù)留出來，在施工未侵限部分主體時(shí)及時(shí)做好施工縫處理工作，等主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%及以上時(shí)再施工侵限部分主體結(jié)構(gòu)。鑿樁前分段及檢測準(zhǔn)備工作同單根侵限一樣。對侵限樁處理后，當(dāng)側(cè)墻鋼筋排距不足時(shí)，在靠近樁體一側(cè)進(jìn)行植筋處理，保證排距達(dá)到設(shè)計(jì)要求；植入深度不小于25d（d為鋼筋直徑），后植筋應(yīng)與原排鋼筋焊接，以保證鋼筋的整體受力。

（4）對于侵限范圍大于30cm的侵限樁，當(dāng)侵限的圍護(hù)結(jié)構(gòu)處理困難時(shí)，應(yīng)由業(yè)主、設(shè)計(jì)及監(jiān)理單位進(jìn)行現(xiàn)場評估后共同研究處理方案。通過對主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)變更，達(dá)到保證工程安全的目的，常見的變更措施有提高側(cè)墻混凝土等級，增加側(cè)墻鋼筋直徑，必要時(shí)可在侵限與未侵限處設(shè)置暗柱和暗梁。本項(xiàng)目將混凝土等級由C35提升到C40，同時(shí)對侵限范圍內(nèi)的鋼筋直徑增加了2mm，從而保證了結(jié)構(gòu)安全。

（5）當(dāng)基坑圍護(hù)樁侵限對基坑產(chǎn)生質(zhì)量安全影響，存在隱患時(shí)，應(yīng)通過灌注樁外增加管高壓旋噴止水樁的加固處理方案進(jìn)行補(bǔ)救。

6.結(jié)語

圍護(hù)樁侵限侵占主體結(jié)構(gòu)空間，影響后續(xù)結(jié)構(gòu)施工，為了解決基坑圍護(hù)樁侵限，對圍護(hù)樁侵限問題、預(yù)防措施和處理措施進(jìn)行分析研究。通過研究，得出以下結(jié)論：

（1）造成深基坑圍護(hù)樁侵限的原因主要有灌注樁鼓包、放樣不準(zhǔn)、偏孔、外放不達(dá)標(biāo)和基坑暴露時(shí)間過長等。

（2）施工過程中現(xiàn)場技術(shù)員應(yīng)重視基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外放，嚴(yán)格把控外放標(biāo)準(zhǔn)，在流變場地中的深基坑根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況宜外放100mm以上。

（3）對于灌注樁鼓包造成的侵限，侵限范圍小于7cm時(shí)，可采取直接鑿除的方法。

（4）對于侵限范圍大于30cm的侵限樁，當(dāng)侵限的圍護(hù)結(jié)構(gòu)處理困難時(shí)，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)及監(jiān)理單位評估后，可采用提高側(cè)墻混凝土等級，增加側(cè)墻鋼筋直徑或設(shè)置暗柱和暗梁等措施。

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