葛朝林
上海申元巖土工程有限公司 上海 200011
早期,攪拌樁主要用于加固軟土地基,提高地基承載力。隨著沿海軟土地區(qū)高層建筑和地下設(shè)施大量興建,攪拌樁開始運(yùn)用于基坑工程中。隨著攪拌樁重力式擋墻的廣泛應(yīng)用,一些工程問題逐漸顯現(xiàn)[1]。本文主要以上海地區(qū)某工程項(xiàng)目為背景,介紹攪拌樁重力式擋墻的適用條件、險(xiǎn)情分析及控制對(duì)策等,為以后類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工提供參考經(jīng)驗(yàn)。
本項(xiàng)目基坑面積為56 000 m2,一般區(qū)開挖深度約5.50 m。按照上海市基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),基坑安全等級(jí)為三級(jí),環(huán)境保護(hù)等級(jí)為三級(jí)。場(chǎng)地北側(cè)及東側(cè)分布有市政道路,西側(cè)及南側(cè)為空地。
本工程地基土屬于第四紀(jì)松散沉積物。土層從上至下依次為①雜填土、②粉質(zhì)黏土、③夾砂質(zhì)粉土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④淤泥質(zhì)黏土等。
場(chǎng)地淺部土層中的地下水屬于潛水類型,其水位動(dòng)態(tài)變化主要受控于大氣降水和鄰近地表水。勘察期間實(shí)測(cè)取土孔內(nèi)地下水靜止水位埋深為0.5~0.7 m。根據(jù)上海市長期觀測(cè)經(jīng)驗(yàn),地下水水位埋深一般為0.3~1.5 m,本次設(shè)計(jì)按水位埋深0.5 m考慮。
本項(xiàng)目基坑開挖深度一般,周邊環(huán)境相對(duì)寬松。若采用有支撐系統(tǒng)的板式圍護(hù)結(jié)構(gòu),一方面造價(jià)相對(duì)較高,另一方面,后期挖土較為困難,支撐安裝及拆除較為煩瑣,不利于控制施工工期。因此,采用無支撐系統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。上海地區(qū)常用的無支撐系統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)有放坡開挖、水泥土攪拌樁重力式擋墻。本項(xiàng)目地下室退用地紅線距離有限,不滿足放坡開挖的空間要求,故圍護(hù)形式普遍區(qū)域采用雙軸攪拌樁重力式擋墻。
攪拌樁重力式擋墻在上海地區(qū)基坑項(xiàng)目中較為常用,一般適用于基坑開挖深度不超過7 m且周邊環(huán)境保護(hù)要求一般的項(xiàng)目。該圍護(hù)形式的優(yōu)點(diǎn)是圍護(hù)成形后可一次開挖到底,方便開挖;缺點(diǎn)是位移控制能力對(duì)圍護(hù)樁成樁質(zhì)量、土方分塊等依賴性較大。
本項(xiàng)目樣板區(qū)開挖至坑底后出現(xiàn)攪拌樁樁頂變形較大,攪拌樁及周邊出現(xiàn)開裂等情況(圖1)。
1)鄰近售樓處:周邊卸土至售樓處基礎(chǔ)底標(biāo)高,待樣板區(qū)地下室完成后再行施工售樓處。周邊卸土后,基坑開挖深度4.88 m,采用寬4.2 m、φ700 mm@500 mm的雙軸水泥土攪拌樁重力式擋墻,插入比1∶1.23。
2)其他一般區(qū)域:基坑開挖深度5.58 m,采用寬4.7 m、φ700 mm@500 mm的雙軸水泥土攪拌樁重力式擋墻,插入比1∶1.17。
圖1 樣板區(qū)周邊環(huán)境示意
險(xiǎn)情出現(xiàn)在鄰近西側(cè)售樓處及北側(cè),圍護(hù)變形較大,墻頂水平位移最大處達(dá)10 cm,墻頂及售樓處區(qū)域地面發(fā)生橫向裂縫,裂縫寬度最大處達(dá)2 cm(圖2)。
圖2 周邊險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景
攪拌樁重力式擋墻出現(xiàn)變形較大情況時(shí),一般受多方面因素影響,包括地質(zhì)因素、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)因素、施工因素、基坑周邊環(huán)境因素、氣象因素等[2]。
1)鄰近西側(cè)售樓處。經(jīng)分析,圍護(hù)墻變形較大,發(fā)生裂縫的主要原因?yàn)椋?/p>
①實(shí)際施工工況未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。售樓處為2或3層建筑,基礎(chǔ)形式為樁承臺(tái),承臺(tái)底埋深0.7 m。按照設(shè)計(jì)要求,周邊先卸土至售樓處基礎(chǔ)底,待地庫完成后再施工售樓處并回填。而在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí),在地庫開挖過程中,周邊售樓處同步施工完成且基礎(chǔ)回填厚1.5 m土至標(biāo)高±0 m。由于施工工況與設(shè)計(jì)不符,周邊售樓處覆土超載較大,導(dǎo)致基坑開挖過程中圍護(hù)變形較大。
②沿基坑邊大面積土方同時(shí)開挖,基坑一次性暴露面積較大。西側(cè)基坑邊長約60 m,現(xiàn)場(chǎng)開挖過程中,未嚴(yán)格按照分塊分層原則進(jìn)行土方開挖,基坑邊一次性全部開挖到底,基坑暴露面積過大。
2)北側(cè)區(qū)域。經(jīng)分析,圍護(hù)墻變形較大,發(fā)生裂縫的主要原因?yàn)椋罕眰?cè)基坑邊長約80 m,現(xiàn)場(chǎng)開挖過程中,未嚴(yán)格按照分塊分層原則進(jìn)行土方開挖,基坑邊一次性全部開挖到底,基坑暴露面積過大。
險(xiǎn)情通知處理時(shí),樣板區(qū)基坑已開挖至坑底,墊層澆筑一半。針對(duì)施工現(xiàn)狀,采取了針對(duì)性的應(yīng)急措施:
1)鄰近西側(cè)售樓處:
①對(duì)于已經(jīng)開挖的區(qū)域,盡快完成墊層澆筑,墊層澆至圍護(hù)邊。
②西側(cè)基坑暴露邊長約60 m,墊層澆筑完成后,在1/3跨位置設(shè)置沙袋堆進(jìn)行反壓(設(shè)置2個(gè)),每個(gè)沙袋堆尺寸為3 m×3 m×3 m(圖3)。
圖3 西側(cè)沙袋反壓方案實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)
③對(duì)基坑外已形成的地表裂縫應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ),如對(duì)裂縫內(nèi)進(jìn)行注漿,地表的裂縫用水泥封堵,防止地表水沿裂縫進(jìn)入土層中。
④西側(cè)底板盡快澆筑完成,并分成南北兩塊進(jìn)行澆筑,澆至圍護(hù)邊。底板分兩塊澆筑,主要是確保底板未完全形成前,沙袋堆可以對(duì)坑內(nèi)土體形成反壓作用,增加被動(dòng)區(qū)土抗力。
⑤加強(qiáng)西側(cè)監(jiān)測(cè),由一日一測(cè)加強(qiáng)為一日兩測(cè)。
2)北側(cè)區(qū)域考慮采用3種方案:坑外卸土、土釘墻、鋼板樁拉錨?;谝韵略颍罱K采用鋼板樁拉錨方案。
①由于基坑已開挖至坑底,不具備土釘施工作業(yè)面,因此不采用土釘墻方案。
②樣板區(qū)外側(cè)為待建場(chǎng)地,未打設(shè)工程樁。按照建設(shè)單位要求,為確保工程樁施工場(chǎng)地,樣板區(qū)坑外不能卸土,因此,不采用坑外卸土方案。
鋼板樁拉錨方案為:北側(cè)區(qū)域在基坑內(nèi)側(cè)緊靠壩體位置打設(shè)拉森Ⅳ號(hào)鋼板樁,樁長12 m,頂部雙拼槽鋼圍檁,間隔布置鋼筋拉錨(圖4)。
圖4 北側(cè)拉錨方案實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)
攪拌樁重力式擋墻作為一種常見的基坑支護(hù)形式,在上海等軟土地區(qū)應(yīng)用較為廣泛,但需要注意以下問題[3-4]:
1)一般適用于基坑開挖深度不超過7 m且周邊環(huán)境保護(hù)要求一般的項(xiàng)目。當(dāng)基坑開挖深度較深或周邊環(huán)境保護(hù)要求較高時(shí),不適宜采用該圍護(hù)形式,攪拌樁重力式擋墻為懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu),墻頂水平位移一般相對(duì)較大,尤其是軟土地區(qū),軟土易產(chǎn)生蠕動(dòng),加劇了圍護(hù)變形,不利于對(duì)周邊環(huán)境的控制。
2)攪拌樁水泥摻量及強(qiáng)度需達(dá)到設(shè)計(jì)要求。擋墻位移控制能力依賴于攪拌樁的成樁質(zhì)量。上海地區(qū),一般要求雙軸攪拌樁水泥摻量達(dá)到13%,明暗浜區(qū)域,水泥摻量適當(dāng)提高。攪拌樁28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于0.8 MPa。攪拌樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和養(yǎng)護(hù)齡期后,方可開挖基坑。
3)基坑開挖過程中,應(yīng)確保分層分塊跳挖,一般軟土地區(qū),沿基坑邊一次性開挖暴露邊長不超過20 m。開挖過程中,隨挖隨澆墊層,當(dāng)開挖約200 m2的土方后,墊層便需跟進(jìn)澆搗,施工時(shí)需保證墊層的平整度、厚度和強(qiáng)度。
4)基坑開挖過程中,鄰近基坑邊土方不可超挖。超挖土方相當(dāng)于增加基坑開挖深度,坑底應(yīng)留厚200~300 mm基土用人工鏟除修平,避免超挖。
在攪拌樁重力式擋墻設(shè)計(jì)與施工過程中,需要注意的問題很多,包括考慮地質(zhì)因素、周邊環(huán)境因素等。在基坑設(shè)計(jì)與施工的全過程中,應(yīng)盡可能充分考慮各方面的不利因素,做到及時(shí)預(yù)警,確?;影踩?。
本文以上海地區(qū)某工程為背景,分析攪拌樁重力式擋墻險(xiǎn)情,提出具體的控制對(duì)策,通過采用鋼板樁拉錨、坑內(nèi)設(shè)置反壓沙袋、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)等手段,使險(xiǎn)情得到控制,基坑得以繼續(xù)施工。
本文對(duì)攪拌樁重力式擋墻圍護(hù)墻險(xiǎn)情的成功處理,可為其他項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工提供一定的參考。
[1] 鄭剛.水泥土重力式擋墻傾覆破壞的分析[J].巖土力學(xué),2001,22(2): 192-194.
[2] 尚祖光.水泥土攪拌樁重力式擋土墻常見垮塌原因及應(yīng)急措施[J]. 建材與裝飾,2018(14):1-2.
[3] 李圣國,時(shí)培利.水泥土重力式擋土墻支護(hù)位移原因及處理[J].建筑 工人,2013,34(11):38-39.
[4] 劉國斌,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2009.