李煥容，時(shí)曉晨，段崇寶，董洪濤，余冬冬，郭志強(qiáng)

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司，上海 200000)

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，工程領(lǐng)域地基加固研究成為一大熱點(diǎn)，常用的地基加固方法有注漿法、高壓噴射注漿法、置換法、水泥土攪拌法等，許多研究人員針對(duì)地基加固展開(kāi)了大量研究。邢建營(yíng)等[1]針對(duì)壩基覆蓋層處理問(wèn)題，制定了固結(jié)灌漿、旋噴樁等多種壩基處理方案，有效降低了防滲系統(tǒng)變形，覆蓋層變形較小；曹浪等[2]針對(duì)廣州地區(qū)深厚淤泥質(zhì)軟土地層，上部采用兩噴兩攪工藝，下部采用四攪四噴工藝，同時(shí)采用針對(duì)性的噴漿措施，能有效保證攪拌質(zhì)量；朱德良等[3]選用高壓旋噴樁復(fù)合地基方案，確定設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝；王建梅[4]分別采用預(yù)應(yīng)力管樁、高壓旋噴樁及水泥攪拌樁等地基處理技術(shù)對(duì)軟土進(jìn)行處理；張玉偉等[5]依托黃土地鐵隧道工程，研發(fā)地基浸水模型試驗(yàn)裝置，系統(tǒng)開(kāi)展三軸攪拌樁處治隧道基底效果的模型試驗(yàn)；呂欣豪等[6]采用微鋼管樁和高壓旋噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，避免結(jié)構(gòu)對(duì)管廊擾動(dòng)；樓凱俊等[7]應(yīng)用PLAXIS3D數(shù)值模擬軟件，確定典型黏土地區(qū)土體小應(yīng)變硬化模型的土體參數(shù)取值方法；高宗立等[8]運(yùn)用三軸攪拌樁止水帷幕技術(shù)和四噴四攪工藝解決圓礫層、中風(fēng)化泥巖層施工難點(diǎn)；王占生等[9]探討基坑圍護(hù)加固過(guò)程中下臥地鐵盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的縱橫向變形規(guī)律。

上述研究成果對(duì)不同地基加固提供有效的現(xiàn)場(chǎng)施工理論和經(jīng)驗(yàn)，但在管廊基坑樁間止水方面的研究成果較少。

本項(xiàng)目采用三軸攪拌樁與高壓旋噴樁組合加固地基，一方面采用三軸攪拌樁加固雜填土地基；另一方面采用高壓旋噴樁在樁邊緣進(jìn)行止水加固，解決了三軸攪拌樁加固不到基坑邊緣的問(wèn)題。既加固了地基，又滿足了樁間防水要求，三軸攪拌樁加固地基速度快，效果好；同時(shí)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化原因，為施工提供指導(dǎo)。

1 工程概況

雄安站樞紐片區(qū)市政道路、綜合管廊、排水管網(wǎng)系統(tǒng)(一期)工程一標(biāo)段，主要施工內(nèi)容包括地面道路、地下道路、物流通道、綜合管廊、排水管網(wǎng)系統(tǒng)、橋梁及通道等。項(xiàng)目位置如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目位置

本項(xiàng)目管廊主體采用明挖法施工，基坑深度約22.5m，雜填土區(qū)域人工填土層厚度變化大，堆積時(shí)間短，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)很不均勻，力學(xué)性質(zhì)差，穩(wěn)定性較差。2020年8月1日N9K2+170—N9K2+230范圍內(nèi)，地表沉降最大變化量為-18.86mm(N9YK2+190)，累計(jì)變化量為-30.31mm，地表沉降控制值速率為3mm/d，累計(jì)20mm；樁頂水平位移最大變化量為8.1mm(N9K2+170)，累計(jì)變化量為10.7mm，樁頂水平位移控制值速率為3mm/d，累計(jì)為30mm；樁體位移最大變化量7.04mm(N9K1+170-ZQT02)，樁體位移速率控制值速率3mm/d，累計(jì)50mm；支撐軸力最大測(cè)值為2 353.5kN(N9K2+170)，軸力設(shè)計(jì)值為616kN；以上監(jiān)測(cè)項(xiàng)目均超過(guò)設(shè)計(jì)控制值，發(fā)生紅色預(yù)警。雜填土對(duì)明挖基坑支護(hù)體系穩(wěn)固、基坑側(cè)壁變形控制會(huì)產(chǎn)生不利影響，同時(shí)填土地層未經(jīng)有效處理一般不宜直接作為地基的持力土層。N9邊道路面沉陷較大，N9-E3節(jié)點(diǎn)四周上方土體向下滑動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)滑落裂縫，冠梁受側(cè)向土壓力產(chǎn)生裂縫，N9鋼板樁四周存在積水。N9K2+170—N9K2+230范圍內(nèi)基坑土方開(kāi)挖階段東側(cè)基坑邊緣4.5m范圍內(nèi)出現(xiàn)大面積地基沉降。

由于項(xiàng)目工期較緊，管廊建成后防止基坑圍護(hù)樁樁間滲水，為了保證基坑土方開(kāi)挖和主體施工階段安全，對(duì)基坑圍護(hù)樁外側(cè)0.5m范圍內(nèi)進(jìn)行高壓旋噴樁坑外加固，在高壓旋噴樁外側(cè)4m范圍內(nèi)采用三軸攪拌樁加固。

2 雜填土地基加固設(shè)計(jì)

水泥攪拌樁處理地基加固范圍為N9k2+170—N9k2+230，長(zhǎng)度60m，處理范圍主要為N9圍護(hù)樁東側(cè)及基底加固。水泥攪拌樁采用42.5R復(fù)合硅酸鹽水泥，樁徑850mm，水泥摻入比暫定不低于16%，(建筑、生活垃圾范圍內(nèi)水泥摻量為20%)，高壓旋噴樁φ850mm@600mm，水泥摻量450kg/m3，水泥摻量可根據(jù)攪拌樁、旋噴樁試樁效果調(diào)整。水灰比控制在1.0～1.5，水泥土樁體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.3MPa，水泥攪拌樁之間搭接250mm。

3 雜填土地基監(jiān)測(cè)布置及變化分析

3.1 雜填土地基沉降變化分析

布置雜填土地基沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，要求沿里程方向20m布置1組監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同一組每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)橫向間距4m，第1個(gè)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在坡頂位置。原N9YK2+190地表沉降點(diǎn)最大變形速率-18.86mm/d，累計(jì)沉降-30.11mm，達(dá)到報(bào)警值。2020年8月1日開(kāi)始消除預(yù)警。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重新布點(diǎn)并持續(xù)監(jiān)測(cè)，最大沉降-11.86mm，本月最大變化量-1.54mm，最大日平均速率-0.05mm/d，變速率穩(wěn)定，如圖2所示。

圖2 地基加固過(guò)程中沉降變化趨勢(shì)

1)從圖2中可以看出，在8月15日前，3組典型地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)都有下降趨勢(shì)，然后累計(jì)沉降變化速率越來(lái)越小，地基沉降趨于穩(wěn)定。

2)從N9YK2+170典型地表沉降點(diǎn)可知，8月1日—8月15日，累計(jì)沉降值從-0.85mm下降到-4.00mm，下降平均速率為0.21mm/d。同理，N9YK2+190和N9YK2+210典型地表沉降點(diǎn)下降平均速率分別0.117mm/d和0.05mm/d。

3)分析以上原因可知，雜填土地基加固初期存在沉降不完全，水泥顆粒與土顆粒之間存在空隙，壓實(shí)度較小，沉降不穩(wěn)定。后期土體固結(jié)，土顆粒之間摩擦力增大，與自身重力趨于平衡狀態(tài)。

3.2 支撐軸力變化分析

布置支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，要求沿里程方向在每個(gè)鋼支撐布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于鋼支撐的活絡(luò)端。原支撐軸力最大監(jiān)測(cè)值2 353.5kN(N9K2+170)，軸力設(shè)計(jì)值為616.60kN，達(dá)到報(bào)警值。N9K2+170ZCL01軸力值1 297.32kN，本月變化量為-364.66kN，平均日變化量為-12.16kN/d；N9K2+170ZCL02軸力值1 630.18kN，本月變化量為37.13kN，平均日變化量1.24kN/d；N9K2+210ZCL01軸力值1 970.42kN，本月變化量為-76.47kN，平均日變化量為-2.55kN/d；支撐受力無(wú)增大趨勢(shì)，狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定(見(jiàn)圖3)。

圖3 地基加固過(guò)程中支撐軸力變化趨勢(shì)

1)從圖3可知，8月7日前，4組支撐軸力急劇變化；8月7日后，支撐軸力N9K2+170ZCL02和N9K2+210ZCL02兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)軸力較預(yù)警時(shí)支撐軸力變化較?。恢屋S力N9K2+170ZCL01增大，N9K2+210ZCL01變小。4組監(jiān)測(cè)點(diǎn)軸力后期達(dá)到一個(gè)新的受力平衡狀態(tài)。

2)從N9K2+170ZCL01和N9K2+210ZCL02支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)可知，支撐軸力基本不變，但趨于一個(gè)新的動(dòng)態(tài)受力平衡；N9K2+170ZCL02較預(yù)警時(shí)支撐軸力增大了201.5kN；N9K2+210ZCL01較預(yù)警時(shí)支撐軸力變小了470.42kN。

3)分析上述原因可知：①雜填土地基加固后，支撐軸力變化較小 原因是支撐軸力達(dá)到預(yù)警值后，鋼支撐存在殘余變形；②支撐軸力變大 由于土體加固后局部混凝土容重增大；③支撐軸力變小 原因是加固土體后，邊坡傾覆角度變小，土體側(cè)壓力減小。

3.3 樁頂水平位移變化分析

布置圍護(hù)樁樁頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)，要求沿里程方向20m布置1組監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同一組每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)橫向間距4m，并布設(shè)在冠梁位置。

原樁頂水平位移5月31日最大變化量為8.1mm(N9K2+170)，累計(jì)變化量10.7mm，樁頂水平位移控制值速率為3mm/d，累計(jì)30mm，達(dá)到報(bào)警值。N9K2+170東側(cè)冠梁進(jìn)行破除，重新進(jìn)行鋼筋綁扎和澆筑，樁頂水平位移點(diǎn)進(jìn)行重新布設(shè)和監(jiān)測(cè)，累計(jì)變形值為2.79mm，本月變形量為2.76mm，日平均速率為0.09mm，變形速率穩(wěn)定，如圖4所示。

圖4 地基加固過(guò)程中樁頂水平位移變化趨勢(shì)

1)由圖4可知，3組監(jiān)測(cè)點(diǎn)樁頂水平位移較預(yù)警時(shí)增大，并達(dá)到了一個(gè)新的動(dòng)態(tài)平衡。

2)N9K2+170樁頂水平位移從8月1日至9月10日增大了6.125mm，N9K2+210樁頂水平位移增大了7.25mm；N9K2+190樁頂水平位移在2～4mm波動(dòng)，基本沒(méi)有變化，達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。

3)分析上述原因可知：樁頂位移增大是由于冠梁分布筋受到土體側(cè)壓力變形，分布筋中存在殘余應(yīng)力和殘余變形，導(dǎo)致冠梁產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形。

3.4 樁體水平位移變化分析

樁體監(jiān)測(cè)點(diǎn)要求沿里程方向每40m布置1組，距離冠梁頂以下每隔0.5m布置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，樁基施工時(shí)，將監(jiān)測(cè)裝置敷設(shè)在鋼筋籠內(nèi)迎土側(cè)。

樁體位移5月31日最大變化量7.04mm/d(N9K1+170-ZQT02)，樁體位移速率控制值3mm/d，達(dá)到報(bào)警值。N9K1+170-ZQT02最大變形值40.90mm，本月變化量2.76mm，平均日變化速率0.09mm/d，樁體變化穩(wěn)定。

1)隨著時(shí)間的推移，樁向基坑內(nèi)傾斜的趨勢(shì)越來(lái)明顯，在8月20日左右每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)樁體位移達(dá)到最大，然后，慢慢恢復(fù)部分變形，但仍有部分變形不可恢復(fù)。

2)8月1日樁體從冠梁往下深度0.5m處位移達(dá)22mm，樁體從冠梁往下深度8m處位移達(dá)25mm，增加3mm，樁體從冠梁往下深度16m處位移達(dá)10mm，較0.5m處減小了12mm。

3)分析原因可知：一方面隨著土體深度加大，樁體受到的土壓力越來(lái)越大，雜填土地基加固完后，樁體向基坑偏移恢復(fù)了一部分，但仍有部分偏移不可恢復(fù)；另一方面，連續(xù)長(zhǎng)達(dá)1個(gè)多月的樁體偏移監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在土體開(kāi)挖至基槽底時(shí)，樁體偏移最大，隨著主體結(jié)構(gòu)的完成，土體側(cè)壓力對(duì)樁的作用力減小，所以樁體恢復(fù)了部分變形。

4 結(jié)語(yǔ)

1)采用高壓旋噴樁和三軸攪拌樁組合加固雜填土地基，既加固了地基，又滿足了樁間防水要求。

2)三軸攪拌樁加固完雜填土地基前期土顆粒之間存在孔隙，土體沉降不完全，前期不宜過(guò)多堆載，后期土體固結(jié)，地基沉降趨于動(dòng)態(tài)平衡。

3)雜填土地基塌陷對(duì)圍護(hù)樁頂冠梁產(chǎn)生不可恢復(fù)的殘余變形，即使加固后，仍不可恢復(fù)，建議主體施工前對(duì)冠梁進(jìn)行破除，重新進(jìn)行鋼筋綁扎和澆筑，并對(duì)鋼支撐重新架設(shè)。

4)土方開(kāi)挖階段，及時(shí)架設(shè)鋼支撐，尤其在清槽完成后及時(shí)澆筑底板，并進(jìn)行管廊主體施工，對(duì)維護(hù)基坑邊坡穩(wěn)定起到較好的支撐作用。