復雜地質(zhì)情況下的地基處理技術(shù)在沉井施工中的應(yīng)用研究

上海市基礎(chǔ)工程集團有限公司 上海 200002

1 工程概況

循環(huán)水泵房沉井下部為35.2 m×19.1 m矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，刃腳底標高－12.3 m，沉井井壁厚0.9 m，底梁寬0.8 m，縱橫隔墻厚度均為0.7 m。沉井施工制作標高至+1.8 m，其上接高、制作頂板和上部結(jié)構(gòu)。沉井底部縱橫設(shè)3道×4道底梁，將沉井內(nèi)部分為20 個隔倉，排水下沉的關(guān)鍵在于本工程地基的處理和周邊構(gòu)筑物的保護。

擬建場地地貌為濱海丘陵地貌。根據(jù)前期巖土工程勘察報告中的資料及本次勘察得知，本工程施工地層埋藏主要為：素填土（塊石層）、水泥攪拌樁樁體（局部，約占沉井范圍1/3區(qū)域）、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。

擬建場地地下水主要為潛水，其水位變化受大氣降水、地表排水及潮汐影響，據(jù)勘察期間對場地內(nèi)水位觀察，潮汐作用對水位的影響尤為重要。根據(jù)本場地的地下水分析報告資料及前期巖土工程勘察報告中的資料綜合判定：該地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性；對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在長期浸水條件下具微腐蝕性，在干濕交替條件下具中等腐蝕性；對鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

2 沉井施工前對復雜地基和周邊構(gòu)筑物的處理及分析[1-8]

（a）廢棄的水泥攪拌樁的處理，首先借鑒地下連續(xù)墻施工的經(jīng)驗，先采用樁機沖孔破碎，后回填砂，但應(yīng)該注意回填后的土體滿足地基承載力的要求，避免不均勻沉降引起沉井在制作、下沉階段產(chǎn)生的危害。對于原有攪拌樁換填區(qū)域回填層上部，振搗密實，達到地基承載力為準。在實際施工過程中，樁機沖孔破碎后回填砂的工效和效果非常不理想，沖孔施工慢，1 臺樁機每天只能沖孔1～2 根，沖孔場地小，只能使用3 臺樁機施工，回填砂效果不好，因為沖孔完成后孔內(nèi)泥漿相對密度過大，回填深度過深，回填砂回填率不高，而且無法振搗密實，很難達到地基承載力的要求和整個基坑內(nèi)各土體的均衡作用。針對上述情況，對本地層的處理進行研究和分析，并考慮暫不進行沖孔換填的施工，原因為：本工程沉井本身自重很高，下沉系數(shù)高，影響沉井下沉的樁基只有在刃腳下和底梁下部的，其他部位可以在下沉過程中再行處理，井內(nèi)土體強度高可以與井外土體起到制衡作用，對下沉過程中可能出現(xiàn)的坍方和管涌現(xiàn)象起到保護作用；對土體內(nèi)的深層攪拌樁進行強度探摸，采用MG-50鉆機進行鉆芯取樣，實驗深層攪拌樁的強度，根據(jù)檢測取出的芯樣情況，從淺到深強度逐步減弱；為保險起見，對沉井內(nèi)的所有樁基進行鉆芯取樣觀測，并對強度過高的樁基部位進行高壓旋噴高壓水空轉(zhuǎn)破碎的處理辦法，局部破壞其強度。

（b）根據(jù)地上廊道距離沉井較近（7 m）的實際情況，對沉井與周圍廊道管架間采取高壓旋噴和壓密注漿加固相結(jié)合的保護措施（圖1）。旋噴樁采用雙重管法施工，旋噴樁塊石層引孔深度6 m，成樁Φ1.0 m，間距0.8 m，加固范圍為4 m×21 m，高度16 m（標高－3.3 m～－19.3 m）。漿液采用P.O 32.5水泥，水泥漿的水灰比為0.8～1，水泥用量為550 kg/m3，加固體28 d抗壓強度不小于1.5 MPa。高壓旋噴樁上部的壓密注漿采用旋噴樁的引孔進行，施工方法同沉井范圍內(nèi)的壓密注漿。

圖1 沉井及周圍廊道保護措施

（c）針對土層承載力（60 kN）偏小，沉井下沉系數(shù)偏大和井內(nèi)PHC樁的保護的情況，在沉井制作之前對刃腳以下及沉井范圍內(nèi)軟土采用壓密注漿進行加固，避免或減輕沉井下沉中由于沉井的擠壓或地基失穩(wěn)引起PHC管樁產(chǎn)生過大的位移甚至破壞。盡可能使經(jīng)過注漿改良的土體與原攪拌樁換填區(qū)域的土體承載力相接近，確保沉井均勻穩(wěn)定地下沉。該壓密注漿分為3 個部分：刃腳以上沉井范圍內(nèi)壓密注漿采用單管靜壓注漿進行加固處理，以梅花樁形式排列，孔距750 mm，排距750 mm，加固范圍（寬×長）為23.1 m×38.2 m，根據(jù)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層標高確定加固的深度為11～14.06 m，水泥摻量為10%，即180 kg/m3；沉井底部刃腳2 m以下厚5 m范圍內(nèi)的壓密注漿采用單管靜壓注漿進行加固處理，以梅花樁形式排列，孔距750 mm，排距750 mm，加固范圍（寬×長）為23.1 m×38.2 m，厚度為5 m，水泥摻量為15%，即270 kg/m3。沉井底部刃腳以下2 m厚范圍內(nèi)的壓密注漿采用單管靜壓注漿進行加固處理，以梅花樁形式排列，孔距750 mm，排距750 mm，加固范圍（寬×長）為23.1 m×38.2 m，厚度為2 m，水泥摻量為15%，即270 kg/m3。

3 成效

實際下沉施工中，刃腳下部的深層攪拌樁都是刃腳自然切削而且下沉均勻；底梁下的部分樁基和格倉內(nèi)的樁基采用人工鑿除、汽車吊出土的方式；并且使用此方法得出，泵房井南側(cè)的1/3深層攪拌樁區(qū)域在下沉過程中與外部土體制衡的效果明顯，刃腳切入土體后，因井內(nèi)的樁基原因土體強度高，井外土體無法擠入此區(qū)域，井外部土體基本沒有坍方現(xiàn)象。北側(cè)的加固區(qū)域也體現(xiàn)了很好的加固效果，土體的承載力明顯提高，下沉時沒有突沉和超沉的現(xiàn)象產(chǎn)生，下沉過程中很好地利用了矩形長邊（南北向35.2 m，東西向19.1 m）蹺蹺板形式下沉，北側(cè)輸煤管廊旁采用擠土下沉方式，南側(cè)以沖泥加鑿樁的形式取土下沉，下沉時先在中間形成鍋底，再采用每次先從南側(cè)進行沖土鑿樁下沉，下沉后北側(cè)再沖吸泥下沉，再從鍋底向兩個長邊沖土使整個沉井下沉。按照這個方法循序漸進地施工，每天的下沉速率平均保持在30～40 cm之間，下沉周期歷時45 d，并有效地控制好了下沉過程中的外部土體（特別是北側(cè)輸煤廊道旁的土體）的坍方情況，南側(cè)保護管廊的旋噴樁重力壩觀測情況為，土體一直向外并保持5 cm以內(nèi)的土體位移，管廊支架無任何沉降和位移。

4 結(jié)語

本工程為了沉井工藝的有效實施，對沉井下部的土體和沉井周邊的構(gòu)筑物進行加固改良和保護，降低了施工風險，增加了施工工效，加快了施工進度，縮短了施工工期。經(jīng)過實際施工，沉井圓滿下沉并完成干下沉、干封底的施工，因此，本工程所采取的地基處理措施對沉井排水下沉的效果還是比較理想的，為在復雜地質(zhì)情況下的沉井施工積累了施工經(jīng)驗。