采用CFG樁復(fù)合地基的軟土基坑施工探討

劉 淵

(上海合流工程監(jiān)理有限公司，上海市200333)

1 概況

某水廠有一82m(長(zhǎng))×49m(寬)的方形水池，水池采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其基坑開挖深度近5m，基坑南側(cè)5～6m有一電纜溝，內(nèi)有水廠正在運(yùn)營(yíng)中的管線。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，工程范圍內(nèi)主要是第四紀(jì)松散沉積物，成因以濱海相沉積為主，主要分成6個(gè)工程地質(zhì)層，各層土的特征參數(shù)見表1，考慮到結(jié)構(gòu)的差異沉降，水池縱向設(shè)1道變形縫，橫向設(shè)2道變形縫，并采用CFG樁復(fù)合地基對(duì)水池下的軟土進(jìn)行處理，CFG樁相關(guān)參數(shù)見表2，處理后的復(fù)合地基承載力特征值fspk須達(dá)到80~100kPa。

場(chǎng)地地下水類型主要為孔隙潛水，水位標(biāo)高在1.13～1.20m之間，穩(wěn)定水位標(biāo)高在1.25～1.33m之間。

對(duì)原地面初步整平后，采用振動(dòng)沉管法施工CFG樁，待全部樁基施工完并養(yǎng)護(hù)一周后，開始進(jìn)行基坑開挖?？紤]到邊坡安全，挖土邊坡按不陡于1∶1.25控制，組織了1臺(tái)反鏟挖機(jī)沿縱向(從北向南)“后退式”開挖出坑底1.2m以上的土方，挖出的土方直接裝車運(yùn)離基坑，坡底再設(shè)1臺(tái)小挖機(jī)翻挖傳遞土方給大挖機(jī)，坑底剩余部分土體采用人工清除以減少對(duì)坑底土體的擾動(dòng)。

在開挖出近30m×20m的基坑后，發(fā)現(xiàn)已開挖基坑的坑底土體及周邊邊坡出現(xiàn)大量裂縫，邊坡土體下滑，坡頂產(chǎn)生裂縫且延伸至10m以外，坡底土體有較大隆起，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)狀況后，及時(shí)停止了基坑開挖，以防止滑坡、坑底隆起損壞CFG樁，并對(duì)南側(cè)電纜溝的安全性進(jìn)行了重新評(píng)估。

2 問題分析

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，基坑開挖涉及上部3層土體，根據(jù)土力學(xué)原理，按土質(zhì)最差的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土控制開挖邊坡，則邊坡放坡最大自穩(wěn)角度為：，開挖方案中邊坡按1∶1.5控制可基本保證邊坡安全，但實(shí)際情況卻與計(jì)算結(jié)果相去甚遠(yuǎn)，究其原因有以下幾種：

(1)基坑開挖前，采用振動(dòng)沉管工藝施工CFG樁，沉管施工造成樁周邊土體擾動(dòng)，土體強(qiáng)度顯著降低，短期內(nèi)很難恢復(fù)至原固結(jié)狀態(tài)，因此按地質(zhì)報(bào)告的相關(guān)參數(shù)計(jì)算的安全坡度已不適用，實(shí)際安全坡度要小于45.25°。

表1 地質(zhì)特性表

表2 CFG 樁相關(guān)參數(shù)匯總表

(2)挖土期間，挖機(jī)、運(yùn)輸車量及其震動(dòng)是加劇邊坡失穩(wěn)、坡頂裂縫的重要原因。

(3)由于樁間距較小，且各層土體的滲透系數(shù)小、擠密效果差，沉管施工時(shí)產(chǎn)生的擠土應(yīng)力隨土方開挖而釋放，導(dǎo)致坑底土體隆起。CFG樁施工結(jié)束后，工程場(chǎng)地中央地表最高隆起近1m。

(4)邊坡失穩(wěn)的滑裂面較深，坑內(nèi)土體處于滑裂面以上，邊坡失穩(wěn)、下滑而導(dǎo)致坑底土體逐漸隆起。

3 處理措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，亟需解決開挖面邊坡失穩(wěn)及基坑南側(cè)電纜溝的安全問題，并需探查土體變形對(duì)CFG樁的影響，確保地基處理效果。

(1)基坑邊坡穩(wěn)定

基于上述分析，在基坑?xùn)|、北、西三側(cè)打設(shè)了一圈鋼板樁，并在局部范圍削土卸載和設(shè)置了拉錨措施，見圖1。

為保證基坑南側(cè)電纜溝特別是其內(nèi)部正在運(yùn)營(yíng)的管線安全，基坑南側(cè)臨近電纜溝位置打設(shè)了5排攪拌樁重力式擋土墻，樁深12m，墻厚2.7m，見圖2。為提高該電纜溝保護(hù)的安全度，在擋土墻和電纜溝之間還打設(shè)了一排鋼板樁作為備用拉錨保護(hù)措施。鑒于擋土墻及其外側(cè)的范圍未施工過CFG樁，因此擋土墻設(shè)計(jì)參數(shù)可選用地質(zhì)報(bào)告的相關(guān)參數(shù)。經(jīng)有限元軟件分析(僅考慮擋土墻作用)，增設(shè)擋土墻后，電纜溝沉降約3mm，位移約4mm，見圖 3。

(2)基坑開挖及CFG樁保護(hù)

鑒于基坑隆起的原因有沉管擠土后的應(yīng)力釋放及邊坡滑動(dòng)兩種主要因素，且對(duì)樁身均會(huì)產(chǎn)生不利影響。因此對(duì)已開挖范圍的CFG樁進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè)，并挖出部分樁體進(jìn)行實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)基坑底部局部深度范圍的樁體發(fā)生了斷裂并有較大傾斜。根據(jù)CFG樁施工質(zhì)量、施工工況及現(xiàn)場(chǎng)狀況分析，斷樁主要由于CFG樁震動(dòng)拔管時(shí)部分混合料被帶出，實(shí)際成樁標(biāo)高比設(shè)計(jì)要求的保護(hù)樁長(zhǎng)高，即成樁高出坑底較多，在作業(yè)面處的邊坡失穩(wěn)、產(chǎn)生較大位移的情況下，受較大的水平力影響發(fā)生斷樁并隨土體位移發(fā)生了傾斜，而坑底隆起對(duì)樁的影響較小。在此結(jié)論基礎(chǔ)上，調(diào)整后的土方開挖方案以控制作業(yè)面邊坡高差為重點(diǎn)，水平分多層開挖至坑底，并控制施工機(jī)械荷載的影響，從而達(dá)到減少樁周的不對(duì)稱壓力的目的。

為保證復(fù)合地基的質(zhì)量，開挖出的樁經(jīng)過低應(yīng)變檢測(cè)發(fā)生斷裂的，采用8m高壓旋噴樁對(duì)周邊進(jìn)行再處理。

4 結(jié)論

經(jīng)CFG樁處理的復(fù)合地基承載力有顯著提高，但CFG樁在淤泥質(zhì)軟土基坑開挖過程中的保護(hù)需要特別注意，往往會(huì)因軟土邊坡失穩(wěn)造成樁損壞，因此，是先施工CFG樁再開挖基坑，還是先開挖基坑再施工CFG樁需要慎重選擇，特別是對(duì)于軟土深基坑中，需要盡快封閉坑底以保證基坑安全，限制了CFG樁的大型設(shè)備在坑底作業(yè)的時(shí)間。

本文中所述的控制開挖面土方高差、旋噴樁處理等措施，確保了復(fù)合地基的承載力，開挖后的基坑經(jīng)荷載板靜力試驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)要求。

[1]JGJ79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].