盧閏秋，黃海杰

(1.南寧市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,廣西 南寧 530012;2.廣西建筑材料科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司,廣西 南寧 530000)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn),建筑對(duì)于地下空間的需求越來(lái)越高,伴隨而來(lái)的是更多的深基坑工程;然而新建項(xiàng)目用地多位于市區(qū)內(nèi),項(xiàng)目四周存在已建成的建筑物,建設(shè)場(chǎng)地受限,且場(chǎng)地土層有較厚的未固結(jié)回填土。復(fù)雜的周邊環(huán)境以及不利的地質(zhì)條件,都對(duì)深基坑的設(shè)計(jì)提出了很高的要求。高壓旋噴樁是通過(guò)高速噴射切割土體并使水泥與土攪拌混合,形成水泥土加固的做法[1],多用于地基加固、基坑止水帷幕、隧道土體加固和邊坡處理;而在建筑工程的基坑工程上鮮有采用分離樁進(jìn)行土體加固改良的案例。

本文以南寧市測(cè)繪信息樓深基坑項(xiàng)目為研究背景,詳細(xì)論述了采用分離樁布置形式的高壓旋噴樁處理填土,然后采用支護(hù)樁+鋼管斜撐+放坡的基坑支護(hù)形式,通過(guò)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊土體、相鄰建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)得到的變形數(shù)據(jù),達(dá)到了處理回填土的效果,為建筑工程基坑工程的填土改良處理提供工程經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

1.1 周邊環(huán)境

南寧市測(cè)繪信息樓項(xiàng)目地址位于南寧市五象新區(qū),南面和北面分別緊鄰金良路、慶顯嶺路側(cè)亦與現(xiàn)有市政道路緊鄰,西側(cè)緊鄰兩棟已建成的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)房屋,房屋高度為36.0 m,該房屋采用筏板基礎(chǔ)+預(yù)制管樁基礎(chǔ)。本項(xiàng)目總建筑面積為21 041.28 m2,地上8層,房屋高度為32.15 m,設(shè)計(jì)2層地下室,地下室總建筑面積為16 285.90 m2,埋深為9.50 m,基坑最大開挖深度為14.30 m;本項(xiàng)目采用天然地基上的筏板基礎(chǔ),項(xiàng)目周邊環(huán)境及基坑支護(hù)平面圖見(jiàn)圖1。

1.2 水文地質(zhì)條件

本項(xiàng)目地形地貌較簡(jiǎn)單,抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.1g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,屬二級(jí)場(chǎng)地(中等復(fù)雜場(chǎng)地);地基巖土種類較多,分布均勻性一般,土層性質(zhì)變化較大。場(chǎng)地土層構(gòu)成自上而下為:①1雜填土→①素填土→②1粉質(zhì)黏土→②含礫粉質(zhì)黏土→③泥質(zhì)粉砂巖→④礫巖。素填土厚度為6.50 m～17.00 m。基坑底土層主要為①素填土和②1粉質(zhì)黏土。場(chǎng)地由北向南場(chǎng)地逐漸抬高,基坑開挖范圍內(nèi)①素填土層厚度由北向南逐漸減小。

場(chǎng)地地下水主要為:1)賦存于素填土層中的上層滯水;2)賦存于含礫粉質(zhì)黏土層孔隙中的孔隙潛水;3)賦存于泥質(zhì)粉砂巖、礫巖中的裂隙承壓水。三層地下水間相互的水力聯(lián)系較密切,上層滯水可下滲對(duì)孔隙潛水和裂隙承壓水形成補(bǔ)給。

基坑開挖范圍內(nèi)主要土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 基坑支護(hù)土層設(shè)計(jì)參數(shù)

2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 場(chǎng)地回填土處理

由于場(chǎng)地呈北低南高,由北向南基坑開挖深度為9.40 m～13.30 m,基坑北側(cè)開挖范圍內(nèi)幾乎均為填土,南側(cè)開挖范圍內(nèi)多半為填土。①素填土堆填時(shí)間約為2 a～3 a,土的均勻性及密實(shí)性較差,壓縮性高,為欠固結(jié)土,屬人工堆積成因。因此,不對(duì)場(chǎng)地的素填土進(jìn)行處理,無(wú)法進(jìn)行基坑支護(hù)。

基坑工程中,青島附院東部醫(yī)院采用梅花狀小間距花冠注漿處理支護(hù)樁后的基坑填土[2];上海地鐵站地下2層三跨結(jié)構(gòu),采用咬合式高壓旋噴樁均布加固處理;青島地鐵采用咬合式高壓旋噴樁作為止水帷幕施工[3]。按照往常的工程經(jīng)驗(yàn),需對(duì)素填土進(jìn)行均布加固處理,本項(xiàng)目基坑寬60 m,長(zhǎng)145 m,如采用均布加固處理,加固面積大、費(fèi)用高,業(yè)主難以接受,故選擇高壓旋噴樁分離樁布置進(jìn)行填土的加固處理。

參考《廣東省海堤工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則》攪拌樁復(fù)合地基的計(jì)算[4],以及廣西大學(xué)陶濤采用高壓旋噴樁對(duì)邊坡進(jìn)行土體加固的擬合公式[5],設(shè)計(jì)加固后填土的抗剪強(qiáng)度。高壓旋噴樁采用雙管法的施工工藝,直徑為500 mm,呈正三角形布置,樁中心距為2 000 mm。場(chǎng)地平整后先采用高壓旋噴樁對(duì)填土進(jìn)行處理,處理范圍為基坑外側(cè)以及內(nèi)側(cè),高壓旋噴注漿深度按照開挖后的基坑剖面施工,處理后方對(duì)基坑進(jìn)行開挖。高壓旋噴樁的地基處理要求進(jìn)入②含礫粉質(zhì)黏土層不少于1 m。

2.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

基坑北側(cè)、東側(cè)、南側(cè)開挖深度分別為9.50 m,9.50 m～13.30 m,13.30 m,設(shè)計(jì)兩層地下室,地下室外墻邊線距紅線尚有8.5 m～12.0 m的距離。采用直徑為1 300 mm,間距1 800 mm的旋挖灌注支護(hù)樁,支護(hù)樁持力層為②含礫粉質(zhì)黏土層,樁長(zhǎng)為13.50 m～18.50 m;支護(hù)樁頂—紅線范圍采用1∶1～1∶1.2放坡掛網(wǎng)噴漿處理,基坑支護(hù)典型剖面見(jiàn)圖2。

基坑西側(cè)最外跨為局部1層地下室,地下室外墻距紅線約4.0 m,無(wú)法采用旋挖灌注樁+放坡的支護(hù)方式。采用雙排支護(hù)樁,第一排支護(hù)樁設(shè)置于-2層地下室外墻位置,直徑為1 300 mm,間距1 600 mm,持力層為②含礫粉質(zhì)黏土層,樁長(zhǎng)為12.0 m～17.0 m;第二排支護(hù)樁設(shè)置于距紅線約3.5 m的位置,直徑為1 000 mm,間距1 300 mm,持力層為②含礫粉質(zhì)黏土層,樁長(zhǎng)為13.0 m～18.0 m;樁間設(shè)置φ609 mm鋼管斜撐,鋼管斜撐之間的填土在地下室-1層施工完成后挖除,將基坑坡頂?shù)闹鲃?dòng)土壓力傳至第一排支護(hù)樁以及地下室-1層樓板?；又ёo(hù)典型剖面見(jiàn)圖3。

3 基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1 基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果

本項(xiàng)目基坑安全等級(jí)為二級(jí),共布置水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)35個(gè)、豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)35個(gè)、深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)17個(gè),地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)6個(gè)、周邊建筑物豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)15個(gè)、周邊建筑物水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)11個(gè)、周邊地表豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)12個(gè)。

基坑四個(gè)方向中部的支護(hù)樁樁頂水平位移見(jiàn)圖4,觀測(cè)結(jié)果表明:1)基坑北側(cè)開挖深度最小,為9.40 m,基坑樁頂?shù)乃轿灰品€(wěn)定后僅為11.60 mm,小于理論計(jì)算結(jié)果,且放坡坡頂路面沒(méi)有發(fā)生過(guò)多位移和沉降。2)基坑南側(cè)開挖深度最大,為13.30 m,且開挖范圍內(nèi)均為回填土,基坑支護(hù)樁頂最大水平位移達(dá)46.50 mm,稍大于理論計(jì)算值,累計(jì)水平位移超出報(bào)警值后,加強(qiáng)監(jiān)測(cè)觀察,于筏板基礎(chǔ)施工之前位移趨于穩(wěn)定。3)基坑?xùn)|側(cè)中部開挖深度為11.30 m,開挖范圍內(nèi)幾乎均為填土,基坑開挖到底后,在施工預(yù)應(yīng)力錘擊樁基礎(chǔ)時(shí)對(duì)基坑產(chǎn)生擾動(dòng)影響,支護(hù)樁頂水平位移產(chǎn)生較大的變化,基礎(chǔ)施工完畢后,樁頂水平位移趨于穩(wěn)定,最終位移值為31.8 mm,與理論計(jì)算接近。4)基坑西側(cè)為雙排支護(hù)樁結(jié)構(gòu),圖4中為基坑內(nèi)側(cè)一排支護(hù)樁的樁頂水平位移,在施工基坑外側(cè)一排支護(hù)樁時(shí),由于外側(cè)的相鄰項(xiàng)目?jī)?nèi)部道路填土質(zhì)量不佳,且固結(jié)時(shí)間不足一年,旋挖鉆孔時(shí)已出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象;在開挖雙排樁之間的三角區(qū)放坡、施工鋼斜撐時(shí),外側(cè)支護(hù)樁已發(fā)生較大的變形,坑外側(cè)道路也發(fā)生一定程度的沉降開裂,水平位移的發(fā)展一直伴隨著整個(gè)基坑施工過(guò)程;在基坑外側(cè)支護(hù)樁變形穩(wěn)定后,才對(duì)內(nèi)側(cè)支護(hù)樁的水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè),最終基坑頂水平位移穩(wěn)定在35.0 mm[6],與理論計(jì)算接近。

基坑坡頂土層沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,北側(cè)、南側(cè)和東側(cè)路面沉降均未達(dá)到報(bào)警值,監(jiān)測(cè)結(jié)果小于理論計(jì)算值;西側(cè)基坑外側(cè)土體由于固結(jié)時(shí)間短、填土分層壓實(shí)質(zhì)量差,路面的沉降一直伴隨著整個(gè)基坑施工的過(guò)程;紅線外相鄰建筑物最大沉降為2 mm,且沉降均勻,沉降差滿足規(guī)范要求。

3.2 高壓旋噴樁處理效果分析

通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明:1)基坑北側(cè)、東側(cè)、南側(cè)剖面形式簡(jiǎn)單,基坑坡頂水平位移值、支護(hù)樁深層位移值均在報(bào)警值之內(nèi),但略大于設(shè)計(jì)計(jì)算的變形值。由于填土的抗剪強(qiáng)度離散性大,多為經(jīng)驗(yàn)值,盡管實(shí)測(cè)變形值略大于理論計(jì)算值,也可認(rèn)為高壓旋噴樁達(dá)到加固回填土的效果。2)西側(cè)剖面形式較為復(fù)雜,且支護(hù)樁外側(cè)填土加固范圍有限,紅線外回填土未固結(jié)、壓實(shí)質(zhì)量較差,導(dǎo)致靠近紅線的支護(hù)樁坡頂水平位移以及深層水平位移均很大,即便扣除施工對(duì)坡頂位移的影響,基坑的變形也遠(yuǎn)大于理論設(shè)計(jì)計(jì)算;-2層支護(hù)樁坡頂水平位移以及深層水平位移在報(bào)警值之內(nèi),略高于設(shè)計(jì)計(jì)算值。可以看出,由于-2層支護(hù)樁基坑外側(cè)以及內(nèi)側(cè)填土均有高壓旋噴樁處理,設(shè)計(jì)變形值與實(shí)際變形值較為接近,高壓旋噴樁達(dá)到加固填土的效果。

4 結(jié)論

1)本文介紹了南寧市測(cè)繪信息樓項(xiàng)目的基坑設(shè)計(jì),采用高壓旋噴樁對(duì)回填土進(jìn)行處理,列舉了處理后土體抗剪強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方法;實(shí)測(cè)的基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,采用分離樁進(jìn)行回填土的地理處理,能夠達(dá)到改良回填土、提高抗剪強(qiáng)度的目的。2)對(duì)于采用分離樁布置形式的高壓旋噴樁進(jìn)行回填土地基處理,可參考《廣東省海堤工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則》攪拌樁復(fù)合地基的計(jì)算公式進(jìn)行初步設(shè)計(jì);本項(xiàng)目基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果表明,該公式計(jì)算得到的土體抗剪強(qiáng)度可以用于基坑設(shè)計(jì)。