深厚軟土地區(qū)錘擊管樁施工對周邊環(huán)境影響分析及處理措施

李亮輝

(深圳市勘察測繪院(集團)有限公司，廣東 深圳 518028)

錘擊預應力管樁施工對周圍土體的影響已引起廣泛的重視，特別是在飽和軟土地層打樁，由于土在瞬時擠壓力作用下的不可壓縮，導致樁周土體產生相當大的擠壓力，引起很高的超靜孔隙水壓力，同時沿樁周的土體受剪切破壞，樁周一定范圍內的土體受到擾動產生變形，表現(xiàn)比較明顯的，一是地面隆起，二是土體水平位移[1～5]。導致錘擊樁斜樁、偏樁、斷裂等施工質量事故時有發(fā)生，也常引起周邊地面隆起、變形加大、道路開裂等不良影響，這一問題越來越為從業(yè)人員所重視[6～10]。本文主要是通過深厚軟土地區(qū)某工程實例，分析錘擊管樁施工對周邊環(huán)境影響的原因，提出相應的處理建議，為類似工程實踐提供有益的參考。

1 工程概況

擬建場地位于珠海市金灣區(qū)航空城迎河西路西側、金山大道南側，擬建多棟塔樓住宅及商業(yè)，設一層地下室?；又荛L約883 m，挖深3.45～4.95 m，基坑設計側壁安全等級為三級。

圖1 總平面/m

2 周邊環(huán)境情況

東側：地下室邊線距離用地紅線最近約5 m，紅線外為在建迎河西路，坡頂為綠化帶，距離迎河西路主路約20 m；

南側：該側地下室邊線距離用地紅線最近僅10 m，由于退紅線5 m為道路輔道及管廊帶，實際基坑坡頂即緊貼在建金帆大道輔道；

西側：地下室邊線距離用地紅線最近約16 m，緊貼用地紅線為在建創(chuàng)新路，坡頂為綠化帶，距離迎河西路主路約9 m；

北側：西北角部分地下室邊線距離用地紅線最近約20 m，緊貼用地紅線為在建金山大道，坡頂為綠化帶，距離迎河西路主路約9～13 m。

3 場地巖土工程地質條件

本場地第四系覆蓋層主要為人工填土層Q4ml、海陸交互沉積土層Q4mc、殘積土層Qel，場地下伏基巖風化層為燕山晚期晚侏羅世花崗巖。不良地層主要為人工填土層Q4ml和海陸交互相沉積層淤泥Q4mc：

(1)人工填土層Q4ml

雜填土：要為近期人工堆填的碎塊石、黏性土和砂土，大部分呈松散狀，局部稍密狀，均勻性差，部分含大塊石。厚度為1.60～17.30 m，平均厚度4.77 m。

(2)海陸交互沉積層Q4mc

淤泥層：呈灰～深灰色，主要由黏粒、粉粒及有機質組成，下部含少量粉細砂，飽和，流塑狀。具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、承載力低、抗剪強度低、靈敏度高及流變性等特點，淤泥厚度為23.40～56.50 m，平均厚度37.05 m，滲透系數(shù)0.005 m/d 。

深厚淤泥層對基礎工程十分不利，主要土層物理力學性質詳見表1。

表1 主要土層力學參數(shù)

4 基坑支護及樁基工程簡介

4.1 基坑支護簡介

基坑支護采用“放坡+格柵攪拌樁擋墻”支護型式，具體支護方案如圖2所示。

圖2 基坑支護典型剖面/mm

4.2 樁基工程簡介

(2)整個場地從中間劃分為南北兩個標段，南半部分為Ⅰ標，北半部分為Ⅱ標。Ⅰ標基坑開挖到底后，管樁基礎進場施工；

(3)由于整個項目工期緊，南側(Ⅰ標)開挖到底后，立即進行樁基施工，4棟塔樓同時作業(yè)，整個場地有15臺錘擊預應力管樁同時施工作業(yè)，如圖3所示。

圖3 裂縫開展示意

5 施工過程分析

(1)2015年10月樁基單位進場，10月10日以后開始大面積施工南側樁基，錘擊樁機數(shù)量較多，15臺設備同時施工作業(yè)，隨即裂縫陸續(xù)開展；

(2)至11月中旬，南側樁基全部施工完畢，總共發(fā)現(xiàn)橫向裂縫24道，縱向裂縫2道，橫向裂縫之間貫通縱縫3道，詳見表2裂縫統(tǒng)計一覽表，圖3為裂縫開展示意圖，圖4為現(xiàn)場裂縫照片(部分)，從圖中可以看出塔樓樁基密集區(qū)域，對應的道路裂縫開展較嚴重。

表1 裂縫統(tǒng)計一覽

圖4 現(xiàn)場裂縫照片

(3)其后對東側、北側及西側施工進行適當調整，并采取相關措施，至12月上旬，現(xiàn)場樁基全部施工完畢，從東側、西側及北側變形及現(xiàn)場巡查情況看，總體效果良好，道路未產生新的明顯裂縫。

6 變形監(jiān)測

為了實時了解樁基施工對周邊環(huán)境的影響，整個施工期間進行了第三方監(jiān)測，監(jiān)測平面布置圖詳見圖5所示。以南側為例，樁基施工期間(10月10日～12月13日)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析如下：

(1)基坑邊坡水平位移：10月底開始逐漸變大，11月上旬開始加劇，中下旬變形最大，11月底開始慢慢變小。基坑南側水平位移情況(WY24～WY30監(jiān)測點)詳見圖6，水平變形最大值為-36.2 mm(向坑外)和28.1 mm(向坑內)。

圖5 監(jiān)測平面布置

圖6 基坑邊坡水平變形

(2)坡頂豎向變形：豎向變形以隆起為主，11月初開始，隆起量逐漸增加，中旬隆起量最大，下旬開始慢慢下沉。11月中旬隆起量達到最大，CJ24，CJ25，CJ29，CJ30點的隆起量分別達到77，78，118，119 mm，至12月初坡頂沉降進一步加大，CJ27最終沉降量達52 mm，詳見圖7所示。

圖7 基坑坡頂豎向變形

(3)現(xiàn)場巡視、巡查：基坑南側監(jiān)測點WY25～WY27之間出現(xiàn)凸起，坡面破裂，出現(xiàn)1 cm寬的裂縫；西南角出現(xiàn)2 cm寬的裂縫及若干小裂縫，裂縫方向基本垂直于基坑邊。

7 原因分析

(1)場地地質條件差，淤泥厚度為23.40～56.50 m，飽和，流塑狀。具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、承載力低、抗剪強度低、靈敏度高及流變性等特點，滲透系數(shù)0.005 m/d。

(2)基坑南側靠近金帆大道區(qū)域頂部邊線離道路邊僅5 m，坡頂邊線即為道路管廊帶。

(3)管樁施工速度快，超靜孔隙水壓力無法快速消散，引起擠土效應明顯，坡頂隆起量高達119 mm。從圖6，7變形情況可以看出，大面積錘擊樁施工，引起超靜孔隙水壓力上升，導致水平及豎向變形均明顯加大，而后隨著時間的推移，超靜孔隙水壓力慢慢消散，變形又慢慢變小，隨著土體的進一步固結，沉降進一步加大。特別是豎向變形明顯，以隆起為主，先隆起量快速增加，而后慢慢下沉，這是導致道路開裂的主要原因。

(4)基礎工程施工無針對道路保護的專項防護措施。

8 處理措施

南側樁基施工對南側道路產生破壞后，為了減少其他側樁基施工對周邊道路的影響，采取了以下措施：

(1)北側及東側塔樓區(qū)域

1)設置鋼板樁隔離

綜合考慮核心筒開挖需要，沉樁施工前，在坡腳設置鋼板樁。

2)設置塑料排水板

沉樁施工前，在整個北側和東側塔樓樁基施工區(qū)域及靠基坑邊坡側設置塑料排水板，采用SPB-C型塑料排水板，長度20 m，間距1.2 m正方形布置。

3)調整沉樁順序

總體施工順序調整為從基坑邊往基坑內施工，先施工塔樓樁，再施工裙樓樁。

(2)裙樓區(qū)域

東側及西側裙樓區(qū)域樁數(shù)量較少，間距較大，工期稍緩，主要采取了以下措施：

1)基坑邊40 m范圍內，減少每天的沉樁數(shù)量，為之前的一半。

2)沉樁順序調整為從基坑邊往基坑內施工。

從現(xiàn)場實際效果看，通過采取以上措施后，樁基施工對周邊環(huán)境的影響明顯減小，直至樁基施工完畢，東側、北側及西側坡面有少許裂縫，但市政道路未見新的明顯裂縫。

9 總 結

深厚軟土地區(qū)基礎工程施工是一項綜合性很強、不確定性很高、風險性很大的系統(tǒng)工程，其產生的不良后果應引起各方的關注。通過本工程的實踐分析，在深厚軟土地區(qū)錘擊管樁施工時，應從設計、施工等方面綜合采取相應的防護措施，減少上述現(xiàn)象的發(fā)生。

(1)軟基處理

有條件時，應對場地進行預壓處理(真空預壓或堆載預壓)，改善軟土的物理力學參數(shù)，提高土體強度，這將大大減少樁基施工對周邊環(huán)境的影響，同時更有利于保證樁基的施工質量。

(2)設置砂井或塑料排水板

在打樁區(qū)的四周或者群樁內部，設置砂井或打入塑料排水板，在錘擊樁施工過程中，超靜孔隙水可以消散在砂井中或者經排水板快速排出地面，及時消散管樁施工過程中產生的超靜孔隙水壓力。

(3)設置鋼板樁隔離

在基坑坡腳設置鋼板樁，相當于在擠土方向設置了一個隔離屏障，能有效減少擠土效應引起的變形。

(4)控制打樁速率

控制打樁速率的目的，主要是控制超靜孔隙水壓力急劇增加，打一定數(shù)量的樁后，再適當停一下，這樣孔隙水有一個消散的時間過程，可以減少超靜空隙水壓力。

(5)調整沉樁作業(yè)順序

沉樁順序對減少樁基施工對周邊建(構)筑物的影響十分重要，大量實踐證明，背著建(構)筑物打樁比對著建(構)筑物打樁其樁土影響要小的多。