膨脹泥巖地層深基坑變形控制技術(shù)措施

張 哥 其

(中鐵城市發(fā)展投資集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000)

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膨脹泥巖地層深基坑變形控制技術(shù)措施

張 哥 其

(中鐵城市發(fā)展投資集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000)

根據(jù)某地鐵車輛段工程的水文地質(zhì)條件與周邊環(huán)境情況，分析了該工程膨脹泥巖深基坑變形的原因，并提出了控制措施，進(jìn)行了基坑變形監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明該車輛段基坑整體趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

膨脹泥巖，深基坑，變形控制，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

本地鐵車輛段為地下1層局部2層結(jié)構(gòu)，占地123畝，基坑長(zhǎng)480 m、寬180 m，開(kāi)挖最深處為34 m，建筑面積95 500 m2?；油潦搅?46萬(wàn)余立方米?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用放坡+土釘墻+鉆孔灌注樁+錨索，基坑南側(cè)(最深處)設(shè)置9道錨索，長(zhǎng)度10 m～32 m。

1.2 水文地質(zhì)情況

膨脹土分布：③-1-2黏土、③-2粉質(zhì)黏土、④-1黏土、④-1-1黏土夾卵石、⑤-1-1全風(fēng)化泥巖，蒙脫石含量M=8.7%～23.72%，自由膨脹率Fs=54%～70%。膨脹巖分布：(K2g)的泥巖，膨脹力Pp=10 kPa～514 kPa；自由膨脹率FS=12%～48%。膨脹巖土暴露于空氣中及在動(dòng)水作用下，易膨脹、軟化、崩解、強(qiáng)度急劇降低、失水收縮開(kāi)裂。地下水一是賦存于人工填土及粘性土層的上層滯水，二是賦存于第四系中更新統(tǒng)砂卵石層中的孔隙潛水，三是基巖裂隙水。

1.3 周邊建筑物

經(jīng)調(diào)查基坑南側(cè)為附屬中學(xué)磚混建筑，最近處距離基坑開(kāi)挖線16 m。

2 膨脹泥巖深基坑變形控制

2.1 深基坑變形案例

2016年1月14日，車輛段基坑南側(cè)開(kāi)挖深度約20 m，施工至第6道錨索。樁體位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)CX2,CX3累計(jì)變形量分別為46.62 mm(-5.5 m處)，51.01 mm(-8.5 m處)，控制值為55 mm。

樁頂水平位移ZQS2,ZQS3變形量最大分別為75.89 mm,57.21 mm，控制值為35 mm。且基坑南側(cè)附屬中學(xué)體育館、階梯教室墻體開(kāi)裂、下沉，墻體、走廊及梯步出現(xiàn)裂縫。

2.2 原因分析

車輛段基坑開(kāi)挖，2015年9月恢復(fù)施工，11月～12月施工第4道～第6道錨索。通過(guò)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和施工周期的關(guān)系，基坑變形主要原因如下。

2.2.1 膨脹土地層鉆孔施工擾動(dòng)

車輛段基坑錨索采用哈邁90型鉆機(jī)鉆孔，184 kW空壓機(jī)高壓風(fēng)沉渣清孔，鉆孔至20 m深度時(shí)，沉渣呈泥狀，高壓風(fēng)無(wú)法吹出，鉆進(jìn)受阻。改為高壓水洗孔后解決，但出現(xiàn)鉆孔上方地面跑風(fēng)、冒漿現(xiàn)象，此時(shí)鉆孔位置距地面約8 m。

2015年11月6日錨索鉆孔施工，CX2測(cè)點(diǎn)單次變化+4.81 mm，停鉆后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定。11月7日～8日再次鉆孔，變形量約+4 mm～+6 mm(-9.5 m～-1.0 m處)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映：基坑開(kāi)挖時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，錨索鉆孔時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)突變，鉆孔施工跟膨脹地層基坑變形呈線性正比關(guān)系，鉆孔施工對(duì)膨脹土地層擾動(dòng)明顯。統(tǒng)計(jì)分析車輛段基坑第4道～第6道錨索鉆孔施工期間,樁體位移CX2最大值+23.58 mm(-15 m處)，開(kāi)累最大值+41.84 mm(-7 m處)，平均增加+7.32 mm～+23.58 mm(-22 m～-4.5 m處)。規(guī)律為：錨索鉆孔施工導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)值變化約2 mm～3 mm，停鉆后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定。第4道～第6道錨索鉆孔施工期間基坑變形曲線見(jiàn)圖1。

2.2.2 普通錨索在膨脹土地層的效果有限

錨索注漿按兩次施工，但二次注漿無(wú)法穩(wěn)壓2 MPa～3 MPa維持5 min。后改為初凝前進(jìn)行二次加壓灌漿，注漿效果有所改善。

錨索張拉后，基坑D—D,E—E斷面有10束錨索達(dá)不到設(shè)計(jì)張拉力，另有部分錨索張拉過(guò)程即時(shí)應(yīng)力損失較大，最高達(dá)40%～50%，按設(shè)計(jì)要求1.1倍鎖定值鎖定后，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)鎖定值。該段土層為雜填土及含卵石膨脹粘土，土質(zhì)松散，土體內(nèi)含水率高。

2.2.3 泥巖地層膨脹力是主因

車輛段基坑前三道錨索未進(jìn)入膨脹巖土地層，第4道～第6道錨索進(jìn)入膨脹巖土地層。施工處于雨季，地表水和雨水沿裂縫滲入土體；開(kāi)挖后膨脹巖土暴露在空氣中時(shí)間長(zhǎng)、面積大，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力達(dá)到或者超過(guò)錨索應(yīng)力，基坑變形持續(xù)加大。

2.3 基坑變形控制技術(shù)措施

1)基坑回填反壓。

對(duì)車輛段南側(cè)基坑變形較大的部位采取堆土反壓措施，控制基坑變形量繼續(xù)增加，消除基坑坍塌風(fēng)險(xiǎn)。

2)控制地面地下水滲透。

對(duì)硬化地面裂縫裂紋采用防水瀝青膏填塞封堵。加強(qiáng)支護(hù)體系的引、截、排水措施，護(hù)壁增設(shè)長(zhǎng)度1.5 m泄水管，加密管井降水抽水頻率，及時(shí)疏干土層積水。

3)改進(jìn)錨索支護(hù)。

a.基坑變形較大部位改用囊式錨索。第4道～第5道錨索間增設(shè)一排囊式錨索，鉆孔完成立即注漿。截止2月16日，囊式錨索張拉完成，錨索軸力全部滿足設(shè)計(jì)要求。b.為加強(qiáng)錨索進(jìn)入巖層的有效長(zhǎng)度，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，增加了5 m的錨固長(zhǎng)度。c.針對(duì)土層軟弱的特性，鉆孔時(shí)全程加套管，及時(shí)清孔，快速下索，及時(shí)注漿，嚴(yán)格控制注漿量保證孔內(nèi)漿液充盈。d.針對(duì)錨索鎖定應(yīng)力損失較大的問(wèn)題，采取二次張拉和加大鎖定張拉力值措施，最大值不超過(guò)1.3倍軸力設(shè)計(jì)值(試驗(yàn)檢測(cè)值為1.4倍)。同時(shí)采取增設(shè)降水、泄水管措施降低土層的含水率，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后錨索軸力穩(wěn)定，錨索軸力不足或損失的現(xiàn)象基本得到控制。

3 深基坑變形控制實(shí)施效果

根據(jù)最近一月各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映，車輛段基坑整體趨于穩(wěn)定狀態(tài)，基坑變形得到控制，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下。

3.1 樁頂、樁體水平位移

2016年2月3日～3月1日，樁頂水平位移ZQS2,ZQS3,ZQS4累積變形量在2 mm左右，樁體水平位移CX2,CX3累積變形量約2 mm。如CX2最大變形量+2.09 mm(-3.5 m處)。最大累計(jì)值+49.15 mm(-7.5 m處)(見(jiàn)圖2)。

3.2 附屬中學(xué)建筑物沉降和地表沉降

附屬中學(xué)建筑物近期數(shù)據(jù)變化較為平穩(wěn)，沉降最大測(cè)點(diǎn)JZ4-6累計(jì)值為-18.36 mm?；幼冃螌?duì)應(yīng)部位地表沉降變形趨勢(shì)穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)異常，無(wú)突變，地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB3-2最大值為-19.02 mm，變化趨于穩(wěn)定(見(jiàn)圖3)。

3.3 錨索拉力

采取措施后錨索拉力無(wú)異常變化，錨索軸力與設(shè)計(jì)給定鎖定值接近，錨索軸力不足或損失的現(xiàn)象基本得到消除(見(jiàn)圖4)。

4 結(jié)語(yǔ)

在膨脹泥巖地層施工特大深基坑，腐殖土、松散的表層土和雜填土及含卵石膨脹粘土，受鉆孔施工特別是高壓風(fēng)擾動(dòng)明顯。水系滲透對(duì)膨脹泥巖的影響極大，膨脹力是造成基坑變形的主要原因，控制地表水及雨水滲透、采取截排水+降水措施、疏干土層積水、地面硬化及裂縫封堵、快速封閉可最大程度控制基坑變形。膨脹巖土地層錨索軸力衰減現(xiàn)象普遍，局部張拉達(dá)不到設(shè)計(jì)值，通過(guò)提高錨索鎖定值、改用囊式錨索有較好效果。

[1] GB 50112—2013,膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 王 博.膨脹土地區(qū)地鐵深基坑設(shè)計(jì)研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2013(2):36-39.

[3] 袁貴興,張炳焜,胡 蓉.膨脹土地區(qū)壓力型囊式錨索抗拔承載力試驗(yàn)研究[J].四川建筑，2015(3):124-127.

Deep foundation deformation control technology measures of expansive mudstone stratum

Zhang Geqi

(ChinaRailwayCityDevelopmentInvestmentGroupCo.,Ltd,Chengdu610000,China)

According to the hydrological conditions and surrounding environment conditions of the subway vehicle section engineering, the paper analyzes the engineering expansive mudstone deep-foundation deformation causes, puts forward control measures, and carries out foundation deformation monitoring. Results show that: the integral vehicle section foundation pit tends to be stable.

expansive mudstone, deep foundation, deformation control, monitoring data

1009-6825(2017)14-0057-02

2017-03-08

張哥其(1986- )，男，工程師

TU463

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