基坑開(kāi)挖過(guò)程中鋼管樁加固技術(shù)對(duì)樁基變位的影響研究

李棋

中國(guó)電建集團(tuán)鐵路建設(shè)有限公司 北京 100089

前言

隨著城市化進(jìn)程，市區(qū)可利用的地面空間變少，土地資源稀缺，對(duì)城市巨大的地下空間的需求愈演愈烈，城市軌道交通應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸成為城市主流公共交通方式。成都地鐵18號(hào)線(xiàn)一期工程起點(diǎn)為火車(chē)南站，該處西側(cè)緊臨天府立交橋、地面交通量大、地下管線(xiàn)復(fù)雜，施工作業(yè)空間受限。

需加固的對(duì)象為天府立交橋西側(cè)的一排墩基礎(chǔ)，總計(jì)加固37處，開(kāi)挖的基坑安全等級(jí)為A級(jí)。

1 工程地質(zhì)概況

根據(jù)勘察單位提供的相關(guān)資料，擬建場(chǎng)地均為第四系（Q）地層覆蓋，地表多為人工填土（Q4ml）覆蓋，其下為全新統(tǒng)沖積（Q4al）軟土、粉質(zhì)黏土、粉土、黏土、砂土及卵石土，上更新統(tǒng)冰水沉積、沖積（Q3fgl+al）粉土、砂土及卵石土，下伏基巖為白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖。場(chǎng)地地形總體較平坦，地面高程約493～495m，地貌上屬于岷江沖洪積扇狀平原Ⅱ級(jí)階地[1]。

2 鋼管樁與條形承臺(tái)加固技術(shù)

隨著基坑開(kāi)挖工作開(kāi)展，基坑附近地下水位變化，地應(yīng)力重分布，勢(shì)必造成附近高架橋墩的樁基礎(chǔ)東側(cè)摩阻力及端阻變化，使得樁基承載力下降，橋面產(chǎn)生不均勻沉降或樁身傾斜過(guò)大而影響結(jié)構(gòu)安全。根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，對(duì)基坑影響范圍內(nèi)的樁基礎(chǔ)（φ1.8m鉆孔樁）進(jìn)行加固，加固的核心內(nèi)容：以6根鋼管混凝土樁（φ0.245m）加條形承臺(tái)對(duì)既有樁基進(jìn)行加固處理，鋼管樁長(zhǎng)度不等，但均嵌入基巖至少1m[2]。

3 全過(guò)程監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

被加固橋墩的豎向同一斷面（垂直于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)）布設(shè)2個(gè)位移測(cè)點(diǎn)，用于觀測(cè)各點(diǎn)豎向、水平位移及墩身傾斜、橋墩間差異沉降。

加固橋墩對(duì)應(yīng)梁體兩端布設(shè)位移測(cè)點(diǎn)，用于觀測(cè)梁體豎向、水平位移。管線(xiàn)部門(mén)無(wú)具體要求，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在懸吊管線(xiàn)的中部及兩端，以觀測(cè)選點(diǎn)管線(xiàn)隆沉及撓度。加固基坑各邊中點(diǎn)布設(shè)坡頂位移測(cè)點(diǎn)及地表沉降測(cè)點(diǎn)。

施工前建立監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，對(duì)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行初始值采取。對(duì)既有公路橋墩施工前各特征點(diǎn)（橋面、墩身）位移（此后動(dòng)態(tài)觀測(cè)應(yīng)延續(xù)至樁基托換成及隧道襯砌完成后半年）。

3.2 監(jiān)測(cè)控制要求

對(duì)涉及樁基加固的橋墩及管線(xiàn)進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)儀器精度不大于1″，基準(zhǔn)點(diǎn)要穩(wěn)定，不受加固施工和車(chē)站主體施工的影響，控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

加固完畢兩個(gè)星期內(nèi)，要進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。此時(shí)僅監(jiān)測(cè)被加固樁的沉降，第一周監(jiān)測(cè)頻率為1次/d，第二周為1次/2d，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，管線(xiàn)的監(jiān)測(cè)頻率為1次/d[3]。

表1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制標(biāo)準(zhǔn)

4 樁基變位分析

4.1 樁頂豎向位移分析

選擇具有代表性的3根樁基的頂點(diǎn)豎向位移，對(duì)豎向位移進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，隨著基坑開(kāi)挖，地層受到影響，各樁的豎向位移逐漸增大，變化速率較大，呈發(fā)散趨勢(shì)，最大值為6.3mm≦25mm（控制標(biāo)準(zhǔn)）；樁基加固以后，樁頂豎向位移累計(jì)值逐漸收斂在5mm以?xún)?nèi)，變化速率較小；而測(cè)點(diǎn)ZQC28豎向位移變化劇烈，表明其受基坑影響大，與實(shí)際樁距離基坑更近相符合[4]。

圖1 樁頂豎向位移

圖2 樁頂水平位移

4.2 樁頂水平位移分析

通過(guò)對(duì)3個(gè)測(cè)點(diǎn)處樁基礎(chǔ)的水平位移變形曲線(xiàn)可知，水平位移主要為正，表明隨著基坑開(kāi)挖進(jìn)行，近乎所以監(jiān)測(cè)點(diǎn)都向基坑內(nèi)側(cè)傾斜；水平位移先較快增大，最大值在7.5mm左右，復(fù)合控制標(biāo)準(zhǔn)；樁基加固完成后，水平位移收斂至+5mm附近，收斂一致性好，相較于豎向位移變化，水平位移對(duì)基坑開(kāi)挖敏感性更高，受影響程度更大[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

在復(fù)雜地層條件及環(huán)境中，鋼管樁結(jié)合條形承臺(tái)的加固技術(shù)效果顯著，是合理可行的；樁頂位移和豎向位移在加固前均發(fā)散，加固后均收斂在控制標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)，但水平位移對(duì)基坑開(kāi)挖響應(yīng)更敏感；選擇合理的樁基加固方案是保證既有建筑物正常運(yùn)行的必備條件，本項(xiàng)目使用的加固技術(shù)在相似工程中具有一定的推廣價(jià)值和前景。