深厚軟土坑內(nèi)加固對(duì)支護(hù)體系的影響

章金瓊

ZHANG Jinqiong

(蘇州光華巖土工程股份有限公司，江蘇 蘇州215003)

長三角地區(qū)存在深厚軟土層，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮坑內(nèi)加固措施，目前對(duì)于坑內(nèi)加固是否參與圍護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算尚無統(tǒng)一說法，而且坑內(nèi)加固計(jì)算模式也無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前，對(duì)于坑內(nèi)加固的寬度、深度和達(dá)到的強(qiáng)度一般按經(jīng)驗(yàn)取值來考慮，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)一般不參與計(jì)算，加固僅作為富余安全措施考慮。對(duì)于深厚淤泥質(zhì)土中的單層地下室，開挖深度不深，圍護(hù)樁無法考慮嵌入下部硬土層內(nèi);若坑內(nèi)加固效果完全不考慮，圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度和樁頂位移均較大，則要滿足理論計(jì)算將造成極大浪費(fèi)，故對(duì)于無法嵌固至硬土淤泥的排樁計(jì)算時(shí)如何考慮坑內(nèi)加固效果對(duì)工程具有指導(dǎo)意義。

本文以蘇州吳江紅星美凱龍工地北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為例，對(duì)坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)加固不同寬度、深度對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和樁頂水平位移影響進(jìn)行計(jì)算分析。

1 工程概況

蘇州吳江紅星美凱龍項(xiàng)目位于吳江區(qū)中山南路以東，云龍路以南地塊。

本項(xiàng)目由一幢研發(fā)辦公樓和紅星美凱龍主樓、附樓及地下車庫組成，地上4～22 層，地下均為1層，地下室相互連通，形成一東西長216.3 m，南北寬126.4 m 的大地下室，總建筑面積126509 m2，基坑開挖面積28395.7 m2，基坑開挖深度為5.50 m。場(chǎng)地北側(cè)距用地紅線為3.60 m，紅線外為在建的云龍路復(fù)線，其余區(qū)域場(chǎng)地開闊。故圍護(hù)方案北側(cè)為考慮重點(diǎn)，采用鉆孔灌注樁+一道旋噴錨桿支護(hù)，坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)攪拌樁加固處理，其余區(qū)域采用二級(jí)放坡+坡腳攪拌樁的圍護(hù)體系。

2 工程地質(zhì)條件及水文條件

(1)地質(zhì)條件:吳江區(qū)位于江蘇省東南部，地處長江三角洲南緣的沖、湖積平原上，場(chǎng)地原分布有大量水塘，后進(jìn)行了回填。由上至下對(duì)開挖有影響的土層分布見表1。

(2)水文條件:本場(chǎng)地淺層地下水為孔隙潛水，孔隙潛水主要賦存于第②號(hào)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層及其上覆土層中，淺部土層的富水性與透水性均較差，主要通過大氣降水和地面滲漏補(bǔ)給，通過蒸發(fā)排泄。穩(wěn)定地下水位為地面下0.90～1.20 m。

表1 地基土物理力學(xué)特性

3 計(jì)算分析

吳江地區(qū)淤泥質(zhì)土相較上海地區(qū)淤泥有兩個(gè)特性:含水量高，透水性差。由于水無法排出，這兩個(gè)特性造成本地區(qū)淤泥質(zhì)土性比上海地區(qū)更差。

一般吳江地區(qū)1 層地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)多采用若干排攪拌樁形成的重力式墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，本項(xiàng)目北側(cè)由于場(chǎng)地狹小不滿足重力式墻施工條件，需考慮排樁結(jié)構(gòu)。排樁計(jì)算時(shí)若坑內(nèi)處理不參與計(jì)算，灌注樁、錨桿長度均較長，同時(shí)樁頂位移也大，要滿足規(guī)范要求圍護(hù)造價(jià)較高;若考慮坑內(nèi)處理，坑內(nèi)處理到底考慮多寬、多深合適是一個(gè)值得探討的問題。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身既是一項(xiàng)臨時(shí)性工程，又是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)工程，在深厚軟土地層中若一味追求安全則造價(jià)將巨大;而若一味追求經(jīng)濟(jì)則容易造成無法挽回的安全事故，而且吳江地區(qū)由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大造成坑內(nèi)工程樁偏位幾十厘米的例子也很多。這就給本地區(qū)圍護(hù)設(shè)計(jì)提出了更高要求，如何在經(jīng)濟(jì)與安全之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。

3.1 坑內(nèi)加固寬度的分析

(1)坑內(nèi)加固寬度與灌注樁整體穩(wěn)定性的關(guān)系。從圖1 可以看出，當(dāng)灌注樁嵌固深度和加固深度不變時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定安全系數(shù)隨坑內(nèi)加固寬度的增加而增大，加固寬度在4～8 m 時(shí)，整體安全系數(shù)增大緩慢。

圖1 坑內(nèi)加固寬度與整體穩(wěn)定性的關(guān)系

(2)坑內(nèi)加固寬度與灌注樁樁頂位移關(guān)系。從圖2 可以看出，當(dāng)灌注樁嵌固深度和坑內(nèi)加固深度不變時(shí)，坑內(nèi)加固寬度在6 m 以內(nèi)時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂位移隨坑內(nèi)加固寬度增大呈接近線性的降低，但坑內(nèi)加固寬度大于6 m 時(shí)，降低趨勢(shì)變緩，大于10 m時(shí)，降低趨勢(shì)更加平穩(wěn)。由此可見，坑內(nèi)加固寬度在4～6 m 時(shí)對(duì)樁頂位移的控制最明顯，再增加寬度對(duì)控制樁頂位移貢獻(xiàn)不是很明顯［1］。

圖2 坑內(nèi)加固寬度與樁頂水平位移的關(guān)系

通過圖1、圖2 可看出，坑內(nèi)加固寬度取4～8 m時(shí)，坑內(nèi)加固對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性系數(shù)貢獻(xiàn)低，但也滿足穩(wěn)定性要求1.3，同時(shí)加固寬度在4～8 m時(shí)，對(duì)樁頂水平位移的控制效果最明顯。

3.2 坑內(nèi)加固深度的分析

(1)坑內(nèi)加固深度與灌注樁整體穩(wěn)定性的關(guān)系。從圖3 可以看出，當(dāng)灌注樁的嵌固深度和坑內(nèi)加固寬度不變時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性隨坑內(nèi)加固深度增加而緩慢提高，當(dāng)加固寬度在6 m 以內(nèi)時(shí)，整體穩(wěn)定安全系數(shù)隨加固深度增加很緩慢，這也說明，當(dāng)加固寬度在6 m 以內(nèi)時(shí)，加固深度對(duì)整體穩(wěn)定性安全系數(shù)提高貢獻(xiàn)不大。當(dāng)加固寬度大于10 m 時(shí)，加固深度對(duì)整體穩(wěn)定性提高明顯。

圖3 坑內(nèi)加固深度與整體穩(wěn)定性的關(guān)系

(2)坑內(nèi)加固深度與樁頂水平位移的關(guān)系。從圖4 可以看出，當(dāng)灌注樁嵌固深度和坑內(nèi)加固寬度不變時(shí)，樁頂位移隨著坑內(nèi)加固深度增加呈接近線性下降，在坑內(nèi)加固深度為4 m 時(shí)達(dá)到最小，坑內(nèi)加固深度大于6 m 時(shí)樁頂位移反隨加固深度增加呈線性增加。說明控制樁頂位移坑內(nèi)加固深度在4～6 m 時(shí)比較合理。

圖4 坑內(nèi)加固深度與樁頂水平位移的關(guān)系

從圖3、圖4 可以看出，坑內(nèi)加固深度對(duì)整體穩(wěn)定性影響不大，坑內(nèi)加固深度在4～6 m 時(shí)對(duì)樁頂水平位移的影響最明顯。

4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

綜合以上坑內(nèi)加固寬度和深度的分析比較，本項(xiàng)目采取Φ800 鉆孔灌注樁+一道旋噴錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)，經(jīng)計(jì)算灌注樁嵌固深度10.2 m，錨桿長度22 m(錨固段15 m，自由端7 m)，坑內(nèi)加固寬度取4.0 m，加固深度取5.0 m。計(jì)算時(shí)考慮坑內(nèi)加固時(shí)樁頂位移為18. 83 mm，未考慮坑內(nèi)加固時(shí)樁頂位移為42.27 mm。

目前基坑已回填完畢，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形最大值為27. 1 mm，大范圍變形值均控制在25 mm 之內(nèi)，對(duì)于臨時(shí)性項(xiàng)目，周邊無重要建筑工程，變形完全滿足要求［2-3］。

5 結(jié) 語

(1)結(jié)合本項(xiàng)目計(jì)算分析取值、實(shí)際變形觀測(cè)數(shù)據(jù)和吳江地區(qū)多個(gè)項(xiàng)目實(shí)施情況，在軟土地區(qū)采取坑內(nèi)加固對(duì)控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體位移有明顯的效果，對(duì)提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是有效的。

(2)坑內(nèi)加固寬度取4～8 m 時(shí)，對(duì)樁頂水平位移的控制效果最明顯，繼續(xù)加寬加固寬度對(duì)控制水平位移效果緩慢。

(3)坑內(nèi)加固深度對(duì)整體穩(wěn)定性影響不大，坑內(nèi)加固深度在4～6 m 時(shí)對(duì)樁頂水平位移的影響最明顯。隨著加固深度增加，樁頂水平位移反而增大，故坑內(nèi)加固深度不宜大于6 m。

(4)總體來說，坑內(nèi)加固寬度和深度取值越大對(duì)整體穩(wěn)定性的提高是有利的，但提高幅度不大，若為了提高整體穩(wěn)定安全系數(shù)而一味增加加固寬度和加固深度意義不大。綜合安全性、經(jīng)濟(jì)性，在滿足整體穩(wěn)定性條件下，坑內(nèi)加固寬度可取4～8 m，深度可取4～6 m。

［1]陳富強(qiáng)，楊光華，曾進(jìn)群.軟土基坑坑內(nèi)加固對(duì)重力式擋墻的影響研究［J］.廣東水利水電，2009(12):1 -7.

［2]中國建筑科學(xué)研究院. JGJ 120—2012 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［3]上海市勘察設(shè)計(jì)行業(yè)協(xié)會(huì)，上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司，上海建工(集團(tuán))總公司.DG/TJ 08—61—2010 基坑工程技術(shù)規(guī)范［S］.上海:上海市建筑建材業(yè)市場(chǎng)管理總站，2010.