劉 垚

(中鐵隧道勘察設計研究院有限公司， 廣東 廣州 511458)

近年來，隨著城市化進程的加快，各種基礎設施建設如火如荼，特別是在淤泥地層施工的工程越來越多。淤泥或淤泥質土含水量高，強度低，且壓縮性極高，十分容易導致變形和失穩(wěn)。研究發(fā)現[1-3]，軟土地基上的堆載會造成土體內力重分布，引起周邊建筑物位移乃至破壞。對此，郭怡樺等[4-8]采用反向施加荷載和應力釋放進行糾偏。馮忠居等[9-10]采用預應力錨索、降排水措施、分層對稱掏挖等措施控制樁位的偏移。

某地鐵停車場，施工過程中灌注樁發(fā)生偏移，通過在原有承臺部位補充新的灌注樁，并采用多種措施保證原有設計效果，完成后續(xù)結構施工。

1 工程概況

1.1 工程簡介

某停車場位于佛山市順德區(qū)北滘鎮(zhèn)西滘村，場地以苗圃、農田為主，中間穿插有河道、池塘、民房及廠房，停車場東西方向長約1 350 m，南北方向最寬處220 m。停車場分為兩層，底層為架空部分，二層為列車停放層，后期有上蓋物業(yè)開發(fā)。停車場北側為廣佛環(huán)北滘綜合檢修基地，距離停車場結構邊線7.3 m，面積與平面布置同北滘停車場。蓋板C區(qū)位于北滘停車場西北部緊鄰廣佛環(huán)維修基地，如圖1所示。

圖1 主要建筑平面位置

1.2 工程水文地質條件

蓋板C區(qū)原為農田苗圃種植區(qū)，地層由上往下依次為素填土(平均厚度為2.13 m)、淤泥質土(平均厚度為20 m)、淤泥質粉細砂(平均厚度為13 m)和中風化泥質粉質砂巖，各土層地質參數如表1所示。

表1 主要地層地質參數

1.3 鉆孔灌注樁設計

蓋板C區(qū)采用端承型灌注樁，混凝土強度C35，樁端支承巖為中風化泥質粉質砂巖。K軸樁徑為1.4 m，正方形承臺尺寸為2.8 m×2.8 m，每個承臺1根灌注樁；J軸樁徑為1.0 m，正方形承臺尺寸為4.5 m×4.5 m，每個承臺4根灌注樁；H軸樁徑為1.4 m，正方形承臺尺寸為6.3 m×6.3 m，每個承臺4根灌注樁；設計樁長為40～47 m。所有承臺上方均設置型鋼立柱。樁位平面如圖2所示。1.4 m樁徑樁縱筋采用18根直徑30 mm三級鋼筋，加勁箍采用直徑14 mm三級鋼筋、間距2 000 mm，螺旋箍采用直徑10 mm一級鋼筋、間距100/200 mm，單樁豎向承載力特征值12 500 kN； 1.0 m樁徑的樁縱筋采用18根直徑20 mm三級鋼筋，加勁箍采用直徑14 mm三級鋼筋、間距2 000 mm，螺旋箍采用直徑10mm一級鋼筋、間距100/200 mm，單樁豎向承載力特征值6 500 kN。

圖2 蓋板C區(qū)樁位平面布置(單位：m)

2 現場施工情況

2.1 承臺基坑施工情況

蓋板C區(qū)基坑分兩級，采用鋼板加放坡形式開挖。在距離廣佛環(huán)場地圍擋2.5 m處施工9.0 m長拉森鋼板樁，鋼板樁右側第一級基坑開挖深度1.6 m，施工K軸承臺。K軸承臺右側1 m處進行放坡開挖第二級基坑，坡比1∶1.5，坡高2.6 m?；觾仁┕軸和H軸承臺?；佑覀炔捎梅牌麻_挖，坡比1∶1.5，坡高4.2 m。坡頂2 m外為施工道路。具體施工情況如圖3所示。

圖3 基坑施工現場剖面(單位：m)

2.2 周邊場地施工情況

蓋板C區(qū)基坑開挖后，施工K、J、H軸承臺過程中，廣佛環(huán)維修基地進行樁基施工，同時采用挖掘機進行土方回填，回填高度與擋墻高度基本一致，高度5.4～7.0 m。廣佛環(huán)維修基地填土區(qū)域距離蓋板C區(qū)基坑鋼板樁5.1 m。廣佛環(huán)維修基地擋墻為鋼筋混凝土結構，高度5.4～7.0 m。擋墻下部為3排PHC500-AB-100管樁，縱向間距2.5 m，橫向間距2.0 m，樁頂設0.5 m厚碎石墊層。

3 鉆孔灌注樁偏移

3.1 鉆孔灌注樁偏移情況

蓋板C區(qū)基坑開挖后，采用低應變法和聲波透射法，對已經施工完成的灌注樁進行樁身完整性檢測，檢測結果均為合格。一個月后進行蓋板C區(qū)H/20～38、J/15～38、K/15～38軸承臺基礎放線，發(fā)現已完成灌注樁的樁位發(fā)生較大偏差，項目部立即對基坑內已經開挖出的樁位進行復測，其中K軸偏差最大1 404 mm，J軸偏差最大573 mm，H軸偏差最大318 mm。灌注樁現場與周邊墊層已經明顯脫離，周邊墊層明顯開裂。同時對已經完成的灌注樁進行樁身完整性復檢，檢測結果顯示區(qū)域內所有鉆孔灌注樁的樁身完整性均遭到不同程度的破壞，無法達到設計要求，需要進行處理。

3.2 周邊結構變形情況

蓋板C區(qū)基坑墊層施工完成一個月后，基坑底部墊層發(fā)生隆起，現場情況如圖4所示。鋼板樁發(fā)生明顯錯位，鋼板樁整體偏離軸線位置，現場情況如圖5所示。擋墻發(fā)生明顯位移，現場對擋墻復測發(fā)現最大偏移量達1 201 mm，現場情況如圖6所示。對承臺施工完成的J軸和H軸型鋼柱預埋件進行復測，發(fā)現預埋件最大偏移分別達142 mm。

圖4 墊層隆起情況 圖5 鋼板樁偏移 圖6 擋墻偏移情況

3.3 變形原因分析

由于現場地質條件主要為淤泥質地層，土體流動性強，穩(wěn)定性差，抗剪強度低?，F場情況灌注樁和周邊環(huán)境的位移均為南向，并且通過K、J、H三個軸位樁位偏移數據可以看出，最北側灌注樁樁位的偏移量遠遠大于其它兩排的偏移量，所以初步斷定灌注樁和周邊環(huán)境是受北側土體超載引起位移。H軸與K軸相距17.1 m，但H軸依然受北側土體超載影響發(fā)生破壞，可以看出超載影響范圍非常大。通過對比J、H軸樁體偏移量和已經施工完承臺的型鋼柱預埋件數據可以看出，承臺施工完成后，偏移量明顯減小，說明承臺對位移有一定的約束作用。

根據現場施工情況可知，由于廣佛環(huán)填土和蓋板C區(qū)基坑開挖兩種原因疊加作用，造成填土頂面與K軸樁頂高差達7.0～8.6 m，但兩者間距僅為7.3 m，此為灌注樁變形的主要原因。蓋板C區(qū)基坑圍護結構采用9.0 m深鋼板樁，沒有足夠的支撐強度；鋼板樁與擋土墻之間長期泡水，造成土體軟化，影響邊坡穩(wěn)定，此為主灌注樁變形的次要原因；同時廣佛環(huán)大型施工機具的施工荷載加劇了灌注樁的變形。

4 后續(xù)處理情況

4.1 補樁設計情況

對蓋板C區(qū)發(fā)生偏移的13～38軸的灌注樁予以報廢處理，在原有灌注樁周圍施工新的灌注樁，滿足上部結構施工要求。K軸在原有1.4 m灌注樁左右兩側施工新的1.0 m灌注樁，矩形承臺尺寸為2.0 m×5.5 m。J軸在原有?1.0 m灌注樁外圍重新施工新的?1.0 m灌注樁，矩形承臺尺寸為4.9 m×4.9 m，新承臺方向與原承臺相比旋轉45°。H軸在原有1.4 m灌注樁外圍重新施工新的1.4 m灌注樁，矩形承臺尺寸為6.3 m×6.3 m，新承臺方向與原承臺相比旋轉45°，由于承臺旋轉軸H軸相鄰承臺相交，所以對H軸承臺進行0.82 m的倒角處理。所有承臺上方原設置型鋼立柱位置不進行調整，保證上部結構設計不需要進行調整，僅需要重新施工變形區(qū)域的鉆孔灌注樁及承臺，盡可能的節(jié)約工程成本。在灌注樁施工前對原灌注樁進行重新復測，避免新灌注樁受原灌注樁影響，造成無法成樁。同時要求新灌注承臺施工完成前，廣佛環(huán)維修基地禁止進行堆土作業(yè)。新灌注樁平面設計及監(jiān)測點位如圖7所示。

圖7 新灌注樁平面設計及監(jiān)測點位

4.2 補樁承臺基坑設計

蓋板C區(qū)承臺基坑開挖前在廣佛環(huán)維修基地一側基坑內側進行土體加固。加固方式采用?600@400的旋噴樁，加固寬度3.0 m，深度5.0 m。圍護結構采用雙排15 m拉森鋼板樁，間距1.7 m，雙排拉森鋼板樁在頂部設置H型鋼連梁。承臺一二級基坑間采用1∶2放坡，坡面采用6@200×200的鋼筋網，噴射80 mm厚C20混凝土，采用?18@2 000×2 000長1 500 mm的土釘。坡面面設置?50@2 000×2 000的泄水管。承臺基坑回填完成前廣佛環(huán)維修基地一側擋土墻后20 m范圍內不得進行堆土。通過采用雙層鋼板樁和放坡土釘，減少了承臺基坑受土方開挖變形的影響，同時嚴格限制了廣佛環(huán)維修基地一側的超載，有效的控制了鉆孔灌注樁的變形。新承臺基坑剖面如圖8所示。

圖8 新承臺基坑剖面(單位：m)

5 現場監(jiān)測情況

5.1 測點布置情況

蓋板C區(qū)灌注樁偏移發(fā)生1個月后，在臨近廣佛環(huán)維修基地一次布置土體測斜，測點間距18 m。

采用地質鉆機成孔、然后下放測斜管的方式，測斜深度為進入中風化泥質粉質砂巖層2 m。在新的K軸灌注樁施工過程中，在灌注樁中埋設樁體測斜管，測點間距18 m與土體測斜對應。

5.2 土體測斜監(jiān)測情況

測點埋設完成后，廣佛環(huán)維修基地土方已經基本清運完成。土體測斜TST8監(jiān)測數據如圖9所示。通過上面監(jiān)測數據可以看出，在廣佛環(huán)維修基地土方清運后，由于土體超載的移除，蓋板C區(qū)土體整體向北側移動，最大位移量15.42 mm。位移量由地表往下逐漸增大，最大位移深度發(fā)生在9.5 m處，測斜管頂部基本未發(fā)生變形，在20 m深度以下基本無變形。土方基本清運完成后的20 d，日變形速率達0.41 mm/d,其后速率逐漸減??；在60 d時，變形基本穩(wěn)定。

圖9 土體測斜累計位移曲線 圖10 樁體測斜累計位移曲線

5.3 樁體測斜監(jiān)測情況

承臺基坑開挖完成，對灌注樁進行檢測，檢測數據均為合格。樁體測斜在K軸承臺施工完成后開始測量，J軸和H軸承臺正在施工過程中。樁體測斜ZQT8監(jiān)測數據如圖10所示。通過監(jiān)測數據可以看出，K軸承臺施工完成后，由于二級基坑正在進行施工，測斜管整體向南側移動，在60 d時頂部位移達到最大值2.71 mm，所有承臺施工完成，基坑回填后測斜頂部最大位移量0.33 mm。在40 d時，測斜中部開始向北側移動，影響范圍從5 m到30 m范圍均有變化，100 d變化量達到最大值，最大位移量-2.87 mm，樁體變形滿足設計要求。

6 結論與建議

該工程淤泥地層灌注樁受地質和周邊環(huán)境影響反映非常敏感，有效的保證灌注樁施工完成后的質量和避免周邊環(huán)境的變化對已經施工完成的灌注樁產生影響是非常重要的。

(1)淤泥地層灌注樁由于受偏壓荷載樁體發(fā)生位移，樁頂位移最大可達1 404 mm，發(fā)生樁體破壞，無法達到設計要求。承臺基坑開挖過程中，應加強基坑圍護體系，必要時可以對周邊地層進行加固，加固深度應超過20 m，同時避免由于高差過大，引起土體位移，從而造成灌注樁發(fā)生偏移。

(2)灌注樁樁位發(fā)生位移后可以在滿足施工條件下，在原有承臺范圍內，補充新的灌注樁，以減少對上部結構的調整，降低施工成本。

(3)承臺施工完成后，周邊環(huán)境的變化依然可以對灌注樁產生影響，但比施工完成前明顯減小。

(4)淤泥地層灌注樁應增加樁體測斜，以便確定樁體情況，保證灌注樁的質量。同時在后期使用過程中應加強變形測量，從而保證整個建構筑物的全壽命周期安全。