馬 仕（上海市基礎(chǔ)工程集團有限公司， 上海 200001）

上海地區(qū)土壤多為軟土，地下水豐富，就導(dǎo)致該地區(qū)的深基坑施工經(jīng)常遇到承壓水突涌和降水引起的基坑變形問題[1]。承壓水控制一直是基坑施工中的重難點。在城市中心施工時，周圍環(huán)境復(fù)雜，降壓和封底往往難以滿足要求，出于安全性考慮，更多采用隔斷方案來控制承壓水[2]。采用超高壓噴射攪拌成樁/墻工法（N-Jet 工法），成樁深度深，噴射直徑大，成樁形狀多樣，適應(yīng)性以及經(jīng)濟性都十分優(yōu)秀[3-4]。但是其加固效果與加固的深度、噴射半徑的相關(guān)性研究目前國內(nèi)較少。

因此，本文以上海市某基坑工程為例，研究了 N-Jet 工法施工后加固體強度與加固深度、加固半徑之間的關(guān)系。

1 工程運用及研究

1.1 工程概況

本研究依托工程項目為上海城市中心某基坑工程。基坑內(nèi)凈總長約 110 m，凈寬約 28 m，基坑采用明挖順作法施工，圍護結(jié)構(gòu)為 1.2 m 厚十字鋼板接頭地下連續(xù)墻。工程周邊環(huán)境極其復(fù)雜，有眾多重點保護對象。

本工程為典型上海地層分布。由于距離黃浦江較近，故局部存在江灘土?？碧缴疃确秶鷥?nèi)地下水主要為賦存于淺部土層中的潛水、第 ⑦ 及第 ⑨ 層中的承壓水，且第 ⑦ 及第 ⑨ 層承壓水相互連通。施工期間地下水靜止水位埋深一般為 0.80～1.40 m（相應(yīng)標(biāo)高為 3.33～2.58 m）。第 ⑦ 層承壓水水位埋深為 5.29 m（相應(yīng)標(biāo)高約 －1.11 m）。

具體地質(zhì)情況詳見表 1。

表1 場地地質(zhì)情況表

1.2 設(shè)計概況

本工程周邊環(huán)境極其敏感，環(huán)境保護要求高，基坑開挖期間降承壓水可能對周邊環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，在周邊存在敏感建筑物的情況下，設(shè)計在基坑圍護墻外側(cè)設(shè)置了大直徑 N-Jet 工法樁作為地下連續(xù)墻止水帷幕的延伸段，同時對地下連續(xù)墻可能存在的滲漏進行了加強，形成一道止水帷幕。

基坑圍護結(jié)構(gòu)為 1.2 m 厚地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻深 52 m，接頭為十字鋼板形式，外側(cè)設(shè) 60 m 深 N-Jet 工法樁作為基坑外圍止水帷幕，樁半徑 3200 mm，間距 2280 mm，設(shè)計強度為 1.2 MPa。樁的設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 計參數(shù)表 單位：m

1.3 工程實施與采樣

本工程N-Jet工法樁施工參數(shù)見表 3。

表3 施工參數(shù)表

對 N-Jet 工法樁抗壓強度的獲取方法主要為加固區(qū)域內(nèi)的取芯試驗，在對應(yīng)工法樁 N-Jet高壓噴射注漿結(jié)束后 28 d 進行試驗[5]。在已施工好的固結(jié)體中鉆芯后，將其做成標(biāo)準(zhǔn)試件進行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗。

本次試驗選取 5 根等直徑的工法樁分別取出相同半徑位置處（偏離中心 100 mm 處）對應(yīng)的 20、30、40、50、60 m 深的樣品進行試驗，通過線性回歸分析得出樁身質(zhì)量與深度的關(guān)系。

選取一根工法樁分別取 20、40、60 m，偏離中心 0.1、0.4、0.8、1.2、1.6 m 處樣品進行實驗，通過分析數(shù)據(jù)得到取樣半徑與樁身質(zhì)量之間的關(guān)系。

1.4 結(jié)果與分析

1.4.1 加固強度隨深度變化

本次試驗對于本工程現(xiàn)場實施的 N-Jet 工法樁進行原位鉆芯取樣檢測。

加固土體芯樣抗壓強度隨深度的變化見表 4。

表4 取芯強度隨深度變化情況表 單位：MPa

根據(jù)所得數(shù)據(jù)分析，在本工程地質(zhì)條件情況下，每根 N-Jet 加固樁的同一特定半徑位置取芯，測量所對應(yīng)不同深度加固土體的抗壓強度，隨著加固深度的增加，N-Jet 工法樁對土體的加固強度有所減弱，但不同深度加固體均能滿足設(shè)計要求的 1.2 MPa 強度要求。

在第 ⑦ 及第 ⑨ 層土層中，加固體強度明顯小于黏土土層中的效果。主要原因可能是由于第 ⑦ 及第 ⑨ 層以粉砂為主，土層含水率高且水泥漿擴散速度較黏土層快，導(dǎo)致水泥漿在粉砂中含量有所下降，但仍能滿足設(shè)計加固強度要求。

1.4.2 加固強度隨半徑變化

在幾個特定深度條件下，加固體取芯芯樣抗壓強度隨取芯半徑的變化見表 5。

表5 取芯強度隨半徑變化情況表 單位：MPa

以上數(shù)據(jù)可以明顯看出，加固體的加固強度隨著距離樁中心半徑的增加而有所降低。在 58.5 m深度、距離樁心 1.6 m 位置處加固體強度最低，為 1.21 MPa，但仍可以滿足設(shè)計強度要求。

2 綜合分析及數(shù)據(jù)擬合

綜合 N-Jet 成樁參數(shù)以及取芯位置、強度的數(shù)據(jù)分析可知，本工程采用直徑 3.2 m 的 N-Jet 旋噴樁進行 60 m 深加固，在全部深度及半徑范圍內(nèi)均可以達到設(shè)計強度要求。

且經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，特定深度下，成樁質(zhì)量與成樁半徑的線性方程回歸效果較好，R2 值與F值都較高，且方程結(jié)構(gòu)簡潔明晰，故在不同取樣深度可采用特定的線性函數(shù)來描述加固半徑與加固強度間的關(guān)系。加固半徑與加固強度函數(shù)關(guān)系如表 6 所示。

表6 加固半徑與加固強度函數(shù)關(guān)系表

通過以上方程，可以用于選擇不同加固深度以及加固強度要求下，N-Jet 可以達到的有效加固直徑的確定。

3 結(jié)語

（1）N-Jet 工法樁成樁的加固土抗壓、強度隨著旋噴的深度加深，強度有所下降，但在 60 m深所有范圍內(nèi)，加固強度均可以滿足設(shè)計強度要求。

（2）在第 ⑦ 及第 ⑨ 層土層中，加固體強度明顯小于黏土土層中的效果。主要原因可能是由于第 ⑦ 及第 ⑨ 層含水率高且水泥漿擴散速度較黏土層快，導(dǎo)致水泥漿在粉砂中含量有所下降，但仍能達到設(shè)計加固強度要求的 1.2 MP。

（3）N-Jet 工法樁成樁的加固土抗壓強度隨著半徑的增加，強度有所下降，不同深度情況下，加固體的有效加固半徑不同。

（4）不同深度條件下，N-Jet 工法樁成樁的加固土強度與半徑存在線性關(guān)系，可以根據(jù)工程試樁取芯得出數(shù)據(jù)，計算出線性方程，確定 N-Jet 使用的實際有效加固單樁直徑范圍。