胡 博，劉文淵，任彥華

(天津市勘察院， 天津 300191)

天津位于典型的軟土地區(qū)，一般具有高壓縮、低承載、易變形、富含水的特點(diǎn)，對(duì)工程建設(shè)尤其是基礎(chǔ)施工安全易造成極大的影響[1-3]。

軟土地區(qū)的基坑工程中，由于基坑問(wèn)題本身的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)不當(dāng)，易造成基坑圍護(hù)體側(cè)向位移、周?chē)乇沓料菁翱拥茁∑餥4]；文獻(xiàn)[5-6]對(duì)支護(hù)樁容易造成縮徑、露筋銹蝕等缺陷性原因分析；大量的工程實(shí)例結(jié)合實(shí)際監(jiān)測(cè)成果對(duì)軟土地區(qū)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全性分析和拆撐順序提供了較好的借鑒，如陳剛等[7]對(duì)軟土地區(qū)超大基坑分段開(kāi)挖進(jìn)行了關(guān)鍵性技術(shù)研究。楊卓等[8]對(duì)臨河段軟土地區(qū)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。王永剛等[9]對(duì)復(fù)雜條件下深基坑內(nèi)支撐體系拆撐技術(shù)的分析。

1 工程概況

天津臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)某基坑支護(hù)項(xiàng)目屬于海相與陸相交互沉積地層，地層20 m范圍內(nèi)，主要為沖填土、淤泥、淤泥質(zhì)黏土層，場(chǎng)地各土層的物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。基坑北側(cè)和東側(cè)為現(xiàn)狀道路，地下室基礎(chǔ)邊線(xiàn)距離北側(cè)道路約27 m，距東側(cè)道路約11 m，基坑西側(cè)和南側(cè)為內(nèi)部施工場(chǎng)地，西側(cè)距離場(chǎng)地內(nèi)辦公樓(未建，2F，已打樁)最近處約為1.6 m，南側(cè)與用地紅線(xiàn)之間為一條臨時(shí)施工道路，詳見(jiàn)總平面布置圖，如圖1所示?；由疃葹?.0 m，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用樁徑700 mm的灌注樁，樁間距900 mm，嵌固深度12.7 m，樁頂設(shè)置冠梁，支撐體系作用在樁頂冠梁上，止水帷幕采用雙軸水泥土攪拌樁加降水井。

圖1 總平面布置圖

表1 基坑設(shè)計(jì)參數(shù)表

注：物性指標(biāo)均為平均值，C、φ值均為標(biāo)準(zhǔn)值。

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)狀分析

支護(hù)樁設(shè)計(jì)總數(shù)為388根，根據(jù)資料顯示其中137根支護(hù)樁存在不同程度的夾泥和露筋現(xiàn)象，所占比例為35%。其中，東側(cè)為35根、占比9%，西側(cè)為54根、占比14%，南側(cè)為19根、占比4.8%，北側(cè)為29根、占比7.5%，該場(chǎng)地淺部地層多為淤泥質(zhì)土，在這種地質(zhì)特性的軟土地基上進(jìn)行鉆孔灌注樁施工容易造成縮頸，因此導(dǎo)致樁徑較小，鋼筋外露較多[10]。

(1) 基坑已整體開(kāi)挖完成，基礎(chǔ)墊層已澆筑完工，沿基槽周邊肥槽內(nèi)緊貼支護(hù)樁已澆筑完成混凝土邊梁。

(2) 根據(jù)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果支護(hù)樁最大變形10 mm，地面沉降最大值1.86 mm。從現(xiàn)場(chǎng)觀察，支護(hù)樁及支撐桿件沒(méi)有產(chǎn)生明顯的裂縫，四周地面及道路沒(méi)有存在明顯的開(kāi)裂現(xiàn)象。

(3) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察以及委托方提供的資料，部分支護(hù)樁存在明顯的夾泥和露筋等缺陷，基坑北側(cè)、東側(cè)及南側(cè)缺陷樁較少，且零星分布，西側(cè)較多，且集中連續(xù)分布。

(4) 根據(jù)施工現(xiàn)狀及基坑周邊監(jiān)測(cè)資料分析，施工現(xiàn)場(chǎng)夾泥及露筋支護(hù)樁多集中于基坑西側(cè)，西側(cè)為場(chǎng)內(nèi)用地，距離用地紅線(xiàn)較遠(yuǎn)，東側(cè)夾泥露筋支護(hù)樁比較分散，對(duì)于后續(xù)施工比較有利；目前階段已經(jīng)開(kāi)挖至坑底并施做底板墊層，基坑周邊水平位移及沉降已穩(wěn)定且均在警戒值內(nèi)，說(shuō)明基坑支護(hù)體系有效，拆撐工況時(shí)支護(hù)樁彎矩會(huì)小于最大彎矩值，故現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)體系現(xiàn)狀能滿(mǎn)足現(xiàn)階段施工需要。

綜上，由于樁身變形及地面沉降均在可控范圍之內(nèi)，支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊未見(jiàn)明顯裂縫，可以判定現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)體系有效，能夠保證現(xiàn)階段情況下的基坑穩(wěn)定。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)體系安全性驗(yàn)算

3.1 對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算驗(yàn)算分析

支護(hù)樁內(nèi)力及變形的計(jì)算采用平面單元計(jì)算的方法[11]，采用天津市《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》[12](DB 29—202—2010)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

(1) 變形內(nèi)力驗(yàn)算結(jié)果為：位移最大為42.4 mm，最大彎矩為540.6 kN·m，最大剪力為192 kN；均滿(mǎn)足要求。開(kāi)挖至6 m處時(shí)，位移最大為32.1 mm，最大彎矩為540.6 kN·m，最大剪力為192 kN；在拆除支撐后，最大位移增加為42.4 mm，增加了10.3 mm；最大彎矩降低為172.6 kN·m；最大剪力降低為為187.2 kN，如圖2所示。

圖2 變形內(nèi)力包絡(luò)圖

(2) 地表沉降驗(yàn)算：開(kāi)挖至6 m處時(shí)，離坑邊7.87 m處，最大沉降為29.8 mm；在拆除支撐后，離坑邊5.70 m處，最大沉降為28.3 mm，坑邊沉降由原6.0 mm增大為20.7 mm。

通過(guò)驗(yàn)算計(jì)算可知，與原設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)基本吻合，原支護(hù)設(shè)計(jì)方案符合相關(guān)規(guī)范要求，能夠滿(mǎn)足基坑支護(hù)要求。

3.2 對(duì)支撐體系驗(yàn)算分析

支撐體系內(nèi)力及位移的計(jì)算采用空間整體計(jì)算的方法，采用同濟(jì)啟明星深基坑支撐結(jié)構(gòu)分析計(jì)算軟件BSC V4.1，計(jì)算出了冠梁及其支撐體系的位移、彎矩、剪力、軸力。

(1) 冠梁截面和配筋驗(yàn)算。根據(jù)支撐體系計(jì)算，冠梁截面尺寸為1 200 mm×700 mm，最大彎矩特征值為1 901 kN·m , 單排受拉鋼筋截面配筋面積為As=5 027.44 mm2，原設(shè)計(jì)圖紙單側(cè)配筋為12Φ25截面積為5 890.8 mm2，滿(mǎn)足要求。

(2) 環(huán)梁截面和配筋驗(yàn)算。根據(jù)支撐體系計(jì)算，環(huán)梁1最大彎矩特征值為1 622 kN·m，截面尺寸為1 800 mm×700 mm，通過(guò)PKPM配筋計(jì)算，全截面計(jì)算配筋面積Astotal=7 038.40 mm2，截面配筋鋼筋(Φ25)根數(shù)不少于28根。因此環(huán)梁1的配筋符合規(guī)范計(jì)算要求。

環(huán)梁2最大彎矩特征值為1 036 kN·m，截面尺寸為1 400 mm×700 mm，全截面計(jì)算配筋面積Astotal=5 451.30 mm2，截面配筋鋼筋(Φ25)根數(shù)不少于22根，因此環(huán)梁2的配筋符合規(guī)范計(jì)算要求。

(3) 支撐截面和配筋驗(yàn)算。根據(jù)支撐體系計(jì)算，支撐1最大軸力值為2 229 kN，截面尺寸為1 400 mm×700 mm，全截面計(jì)算配筋面積Astotal=314.20 mm2，截面配筋鋼筋總根數(shù)不少于22根，因此支撐1的配筋符合規(guī)范計(jì)算要求。

支撐2最大軸力值為1 784 kN，截面尺寸為800 mm×700 mm，全截面計(jì)算配筋面積Astotal=3 151.80 mm2，截面配筋鋼筋(Φ25)總根數(shù)不少于16根，因此支撐2的配筋符合規(guī)范計(jì)算要求。

通過(guò)以上支撐體系驗(yàn)算計(jì)算可知，原支護(hù)設(shè)計(jì)方案中，各支撐體系配筋均符合相關(guān)規(guī)范要求，能夠滿(mǎn)足基坑穩(wěn)定性要求。

3.3 對(duì)混凝土強(qiáng)度驗(yàn)算分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度最小值為28 MPa，按照混凝土強(qiáng)度為C25時(shí)，基坑支護(hù)樁彎矩最大工況為開(kāi)挖至6 m坑底及換撐時(shí)最大彎矩值為530.6 kNm，最大變形為43.7 mm，鋼筋配筋面積為6 042.3 mm2，如圖3所示，原設(shè)計(jì)圖紙配筋12根Φ25仍能滿(mǎn)足截面配筋需要。

圖3 混凝土為C25時(shí)，支護(hù)樁內(nèi)力分析圖

4 支護(hù)結(jié)構(gòu)處理措施

目前現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系有效，且支護(hù)樁處于受力狀態(tài)，故不宜進(jìn)行過(guò)多處理[13]，建議進(jìn)行如下處理措施：

(1) 對(duì)于夾泥厚度較薄的支護(hù)樁，外露部分全部剔除至良好混凝土層，清除干凈后，采用濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，使用提高一等級(jí)的混凝土噴漿護(hù)面，形成混凝土保護(hù)層。

(2) 對(duì)于夾泥厚度較厚的支護(hù)樁，外露部分剔除表面浮土，以10 cm厚度為界，厚度大的夾泥層，剔除10 cm厚，即可使用高一等級(jí)的混凝土噴漿護(hù)面，形成混凝土保護(hù)層。原則上夾泥混凝土樁剔除浮漿即可進(jìn)行后續(xù)噴漿工作。

(3) 對(duì)于鋼筋外露的支護(hù)樁，進(jìn)行除銹及周邊剔除清理至良好混凝土層，使用高一等級(jí)混凝土噴漿護(hù)面，形成混鋼筋凝土保護(hù)層。

(4) 對(duì)于基坑西側(cè)支護(hù)樁露筋情況密集的情況，剔除過(guò)程中，對(duì)于連續(xù)鋼筋外露的支護(hù)樁，應(yīng)當(dāng)采用隔二跳一剔除，并及時(shí)噴漿護(hù)面；對(duì)于基坑?xùn)|側(cè)、南側(cè)、北側(cè)，存在部分露筋或夾泥情況，針對(duì)不同情況采用以上不同措施，保證及時(shí)剔除、及時(shí)噴漿，以5根樁為一組進(jìn)行剔除、噴漿，嚴(yán)禁大面積統(tǒng)一連續(xù)剔除及剔除后靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)不及時(shí)噴漿護(hù)面等現(xiàn)象。

(5) 極少部分支撐桿件底部漏筋現(xiàn)象，由于目前支撐桿件負(fù)荷較大，不宜進(jìn)行剔除，以免擾動(dòng)失穩(wěn)，直接使用高一等級(jí)混凝土(C35)噴漿護(hù)面，形成混鋼筋凝土保護(hù)層，防止鋼筋繼續(xù)銹蝕(針對(duì)漏筋的現(xiàn)象進(jìn)行噴漿處理、噴漿厚度按照鋼筋保護(hù)層厚度50 mm即可)。

(6) 部分樁間土脫落現(xiàn)象，由于樁間距較小，且目前已經(jīng)開(kāi)挖到基坑底部，支護(hù)樁處于滿(mǎn)負(fù)荷受力狀態(tài)，不宜進(jìn)行過(guò)多擾動(dòng)，原則上不進(jìn)行處理；對(duì)于止水帷幕滲漏沖刷樁間土的情況，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行插入引流管引流周邊使用快干水泥進(jìn)行封堵，滲漏嚴(yán)重地方需在該處帷幕外側(cè)使用雙液注漿封堵帷幕漏洞；對(duì)于因坑外雨水漫過(guò)帷幕攪拌樁頂導(dǎo)致樁間土脫落嚴(yán)重地方，進(jìn)行掛網(wǎng)、樁間填充(填充物可為小袋水泥包、水泥袋子、磚塊外包海帶等)、填充之后注水泥漿、樁間噴射混凝土漿處理，地表滲漏坑洞部位需用土回填壓實(shí)高于地表、上部使用彩條布等苫蓋保護(hù)，防止雨水再次沖刷、滲水。

(7) 對(duì)于地勢(shì)較低地方，為防止地表水流入基坑沖刷樁頂部樁間土，需先墊高基坑周邊后進(jìn)行夯實(shí)，然后基坑頂部周邊增設(shè)240 mm×240 mm截水臺(tái)。

(8) 支護(hù)體系為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，支護(hù)結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的時(shí)效性，現(xiàn)階段已經(jīng)開(kāi)挖至坑底且正值雨季，施工單位當(dāng)盡快施工，施做底板，保證基坑穩(wěn)定安全。

5 拆撐順序要求

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，底板墊層已經(jīng)施工完成，四周邊梁已澆筑，邊梁高度為1.2 m，按照原設(shè)計(jì)要求，在基礎(chǔ)底板澆筑完成且形成傳力帶滿(mǎn)足拆撐條件后可進(jìn)行拆撐[14]。

(1) 拆撐順序原則上按照“先拆西側(cè)，后拆東側(cè)，先拆環(huán)撐，再拆角撐，最后拆對(duì)撐”原則。由于基坑西側(cè)為場(chǎng)地內(nèi)辦公樓，距離紅線(xiàn)較遠(yuǎn)，場(chǎng)地東側(cè)10 m處為珠江一街，故建議先拆除西側(cè)環(huán)撐，逐步釋放應(yīng)力，詳情可按照?qǐng)D4圖示數(shù)字順序依次拆除。拆撐總時(shí)間不少于15 d。

(2) 對(duì)于支護(hù)樁露筋比較集中基坑西側(cè)，建議先進(jìn)行卸荷處理，再進(jìn)行拆撐，卸荷深度為0.8 m，寬為5 m。

(3) 拆撐過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)樁體、支撐桿件裂縫觀測(cè)和坑外變形監(jiān)測(cè)和巡視。

圖4 拆撐順序示意圖

6 拆撐變形監(jiān)測(cè)及分析

6.1 布點(diǎn)及監(jiān)測(cè)要求

根據(jù)樁撐支護(hù)體系排樁的內(nèi)力、變形分布及演化過(guò)程的研究[15]。本項(xiàng)目北側(cè)和東側(cè)為已建成市政道路，需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，如圖5所示。

圖5 布點(diǎn)平面圖

支撐拆除過(guò)程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)巡視，主要進(jìn)行3倍基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包含基坑支護(hù)樁水平位移監(jiān)測(cè)、基坑周邊道路及周邊管線(xiàn)沉降觀測(cè)等。施工單位應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視，重點(diǎn)巡視基坑滲漏水狀況、道路裂縫情況、支護(hù)樁及冠梁支撐體系是否出現(xiàn)裂縫、基坑周邊超載情況等。

嚴(yán)格按照基坑監(jiān)測(cè)方案要求，支撐拆除開(kāi)始到支撐拆除完成3 d內(nèi)，監(jiān)測(cè)頻率保證每天不少于一次。監(jiān)測(cè)頻率及監(jiān)測(cè)預(yù)警值見(jiàn)表2、表3。

表2 監(jiān)測(cè)頻率

表3 監(jiān)測(cè)預(yù)警值

6.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，基坑拆除期間周?chē)缆分苓吂芫€(xiàn)沉降觀測(cè)點(diǎn)總沉降值為1.86 mm，支護(hù)樁水平位移總沉降值為20.0 mm，地下水單日最大沉降為63 mm，最大累計(jì)變化量為550 mm，均符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，且遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)計(jì)算值[16]。故拆撐期間周邊沉降未對(duì)周邊道路及管線(xiàn)產(chǎn)生較大影響。

7 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的鉆孔灌注樁，混凝土樁夾泥及鋼筋外露等問(wèn)題，首先應(yīng)分析維護(hù)結(jié)構(gòu)是否處于有效狀態(tài)，如能夠保證基坑穩(wěn)定，則不應(yīng)進(jìn)行過(guò)多的剔除擾動(dòng)，剔除夾泥會(huì)導(dǎo)致樁身強(qiáng)度減小，影響基坑安全；其次，需在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)露筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴漿處理，保證噴射混凝土與樁身能夠有效結(jié)合，防止鋼筋繼續(xù)銹蝕；最后，拆撐時(shí)應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)周邊情況，并盡量避免缺陷支護(hù)樁的受力增加，并制定嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)方案，有效掌控基坑情況，確保基坑的穩(wěn)定性，安全性。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，此項(xiàng)目支護(hù)體系的安全性評(píng)估驗(yàn)算有效、處理措施得當(dāng)，拆撐順序合理，為類(lèi)似工程提供較好的借鑒意義。