基于監(jiān)測數(shù)據(jù)對高壓旋噴施工引發(fā)擠土作用的分析

趙旭光

（廣州市市政工程設(shè)計研究總院,廣東 廣州 510060）

基于監(jiān)測數(shù)據(jù)對高壓旋噴施工引發(fā)擠土作用的分析

趙旭光

（廣州市市政工程設(shè)計研究總院,廣東 廣州 510060）

在城市基坑支護、地基加固工程中,高壓旋噴樁由于其施工空間小、效果顯著等特點被廣泛使用。但是旋噴施工中產(chǎn)生的擠土效應(yīng)也不容忽視。結(jié)合廣州市某基坑工程實例,通過對該工程高壓旋噴施工區(qū)域和未采取高壓旋噴施工區(qū)域中房屋沉降監(jiān)測值的對比,分析了高壓旋噴樁施工引起地表沉降的變化規(guī)律和該工程高壓旋噴擠土效應(yīng)的影響范圍。對周邊環(huán)境復(fù)雜的深基坑支護和地基加固設(shè)計及施工有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

基坑支護；高壓旋噴樁；地基加固

0 引言

在高速發(fā)展的城市建設(shè)中,各種類型的深基坑工程不斷涌現(xiàn),如高層建筑深基坑、市政污水處理廠、凈水廠基坑、地鐵車站基坑、地下綜合管廊端頭井基坑等。城市建設(shè)中的各種客觀條件決定了諸如上述基坑必須在建構(gòu)筑物密集、施工用地狹小的條件下進行。因而,施工過程中對基坑周邊環(huán)境的保護就尤為重要。

高壓旋噴樁是以高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合,形成連續(xù)搭接的水泥加固體,一般主要用來加固地基或防滲止水。該樁體施工占地少、振動小、噪音較低,被廣泛使用在城市基坑工程中。但大量的工程監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示旋噴樁施工會對基坑周邊的地面、地下管線或墻體等產(chǎn)生不利影響。高壓旋噴樁施工過程中的強大壓力,在樁周土體中產(chǎn)生超靜孔隙水壓力,從而對土體產(chǎn)生擠壓作用。擠土作用具體的表現(xiàn)為地表土體隆起、土體側(cè)向位移等[1]。

1 工程實例

1.1 工程概況

廣州某大廈深基坑深16.4 m,長約56 m,寬約33 m,基坑周圍采用φ1200 mm@1500 mm混凝土灌注樁,豎向布置2道支撐,兩層對撐均為1 000 mm× 1 000 mm混凝土支撐,其余為800 mm×1 000 mm混凝土斜撐（見圖1）。基坑周邊均為房屋,除東北向、東南向的建筑為樁基礎(chǔ)外,其余均為天然基礎(chǔ)；場地周邊主要分布有天然氣、供水、雨水、污水、通信和電力管道。由于基坑施工空間狹小,基坑止水措施采取灌注樁樁間雙管高壓旋噴樁。

圖1 基坑平面圖

1.2 雙管高壓旋噴樁主要技術(shù)參數(shù)

雙管高壓旋噴樁是利用超高壓噴射流體運動的能量將地基結(jié)構(gòu)破壞,并借助于被擾動的土顆粒與硬化材料混合攪拌,形成大直徑的加固體[2]。本基坑工程在施工前期除西北側(cè)基坑圍護樁以外已打鋼板樁,故只在基坑西北側(cè)采用φ800樁間雙管高壓旋噴樁,采用水灰比為1∶1的水泥漿,水泥漿壓力為30～32 MPa,旋轉(zhuǎn)速度為10 r/min,提升速度為10～12 cm/min,每米水泥用量為350 kg,要求樁身強度不少于2.0 MPa,水泥標號采用42.5R普通硅酸鹽水泥。

1.3 基坑周邊環(huán)境監(jiān)測布置

在整個基坑開挖過程中,對基坑的地表沉降、周圍管線、周邊建構(gòu)筑物沉降及傾斜均進行了監(jiān)測。為反映高壓旋噴樁對基坑及周邊環(huán)境的影響,本文截取了部分觀測點數(shù)據(jù)進行分析。監(jiān)測點見圖2。

圖2 基坑建筑物地表沉降監(jiān)測點（部分）平面布置圖

1.4 旋噴樁對地表的影響

由于監(jiān)測單位在高壓旋噴樁施工之后才布設(shè)建筑物沉降觀測點,因而觀測到的數(shù)據(jù)均為沉降數(shù)據(jù)。根據(jù)圖2中基坑周邊的監(jiān)測點布置,選取距離坑邊 2.6～6 m范圍內(nèi)的觀測點 JD27、JD28、JD60、JD61、JD62、JD63、JD64、JD65、JD66、JD67的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析。該10個監(jiān)測點的沉降位移與基坑開挖時間的關(guān)系見圖3?？梢悦黠@看出,位于基坑西北側(cè)（即高壓旋噴樁施工側(cè)）JD60、JD61、JD62、JD63的沉降量約16～24 mm?；游髂蟼?cè)及南側(cè)為未施工旋噴樁的位置,監(jiān)測點JD27、JD28建筑物基礎(chǔ)為天然基礎(chǔ),最終沉降量約4～6 mm, JD64、JD65、JD66、JD67建筑物基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ),最終沉降量約0～4 mm?？梢钥闯?天然基礎(chǔ)的沉降比樁基礎(chǔ)的沉降稍大2～4 mm；而高壓旋噴樁施工處的沉降量要比未施工旋噴樁處的沉降量大約10～10 mm。據(jù)現(xiàn)場巡視人員介紹,在高壓旋噴樁施工后,基坑西北側(cè)的地面有明顯隆起現(xiàn)象,導(dǎo)致位于該處的建筑物一層大廳的門在很長一段時間內(nèi)很難打開。由此推斷,JD60～JD63所監(jiān)測到的沉降量包含有前期旋噴樁施工引起的地面隆起量。由圖3可知,該處隆起回落過程較緩慢,大約需要80 d左右回落穩(wěn)定,對周邊環(huán)境造成了較大的破壞。

1.5 旋噴樁對地表的影響范圍

為進一步研究旋噴樁的擠土效應(yīng)范圍,對基坑西北側(cè)的各監(jiān)測點的最終沉降量進行統(tǒng)計分析,繪制各監(jiān)測點沉降量與測點位置關(guān)系圖,見圖4。S1、S2、S3曲線分別表示 JD62～JD50、JD63～JD40、JD61～JD79三個斷面上各測點的沉降與該測點到旋噴樁距離之間的關(guān)系曲線?？梢钥闯鲂龂姌妒┕ぞ嚯x對于地表隆起的影響程度存在很大關(guān)系,在西北側(cè)旋噴樁施工所產(chǎn)生的擠土效應(yīng)范圍達15 m左右,10 m范圍內(nèi)效應(yīng)很明顯,旋噴樁的擠土效應(yīng)隨距離逐步減弱。

圖3 基坑周邊建筑物地表沉降隨時間變化曲線

圖4 監(jiān)測點沉降量與測點位置關(guān)系圖

2 結(jié)語

本文通過對廣州市某深基坑旋噴樁施工后基坑開挖期間系列監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)高壓旋噴樁的擠土效應(yīng)真實存在。本工程旋噴樁施工引起的地表隆起位移是2～3倍的基坑開挖引發(fā)的地表沉降量,表明高壓旋噴樁施工對周邊環(huán)境的影響巨大；旋噴樁的擠土效應(yīng)隨距離的增大而逐步減弱,在本基坑工程中,距離樁位10 m范圍內(nèi)擠土效應(yīng)明顯,25 m以外為安全距離。但在地質(zhì)條件、施工要求、環(huán)境復(fù)雜程度各不相同的情況下,旋噴樁擠土效應(yīng)范圍還有待進一步研究。

在城市深基坑建設(shè)中,高壓旋噴樁施工會對其圍護結(jié)構(gòu)、周邊管線、臨近房屋等造成一定的影響。因此,在場地復(fù)雜、建構(gòu)筑物較多的情況下,應(yīng)謹慎采用旋噴樁止水或加固地基。在旋噴樁的施工過程中應(yīng)及時關(guān)注地表情況,適當控制水泥漿注漿壓力、提升速度等,或采用跳孔施工等相應(yīng)措施來減小擠土效應(yīng)的影響。

[1]付艷斌,謝永健.基坑旋噴樁施工對周邊環(huán)境的影響及改進措施[J].建筑技術(shù),2007,38(12):915-917.

[2]龔曉南,等.地基處理手冊（第二版）[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.

TU7

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1009-7716（2017）07-0150-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.044

2017-04-01

趙旭光（1985-）,男,吉林四平人,工程師,從事巖土工程勘察工作。