基坑開挖過程中鋼管樁加固技術對樁基變位的影響研究

李棋

中國電建集團鐵路建設有限公司 北京 100089

前言

隨著城市化進程，市區可利用的地面空間變少，土地資源稀缺，對城市巨大的地下空間的需求愈演愈烈，城市軌道交通應運而生，并逐漸成為城市主流公共交通方式。成都地鐵18號線一期工程起點為火車南站，該處西側緊臨天府立交橋、地面交通量大、地下管線復雜，施工作業空間受限。

需加固的對象為天府立交橋西側的一排墩基礎，總計加固37處，開挖的基坑安全等級為A級。

1 工程地質概況

根據勘察單位提供的相關資料，擬建場地均為第四系（Q）地層覆蓋，地表多為人工填土（Q4ml）覆蓋，其下為全新統沖積（Q4al）軟土、粉質黏土、粉土、黏土、砂土及卵石土，上更新統冰水沉積、沖積（Q3fgl+al）粉土、砂土及卵石土，下伏基巖為白堊系上統灌口組（K2g）泥巖。場地地形總體較平坦，地面高程約493～495m，地貌上屬于岷江沖洪積扇狀平原Ⅱ級階地[1]。

2 鋼管樁與條形承臺加固技術

隨著基坑開挖工作開展，基坑附近地下水位變化，地應力重分布，勢必造成附近高架橋墩的樁基礎東側摩阻力及端阻變化，使得樁基承載力下降，橋面產生不均勻沉降或樁身傾斜過大而影響結構安全。根據設計和規范要求，對基坑影響范圍內的樁基礎（φ1.8m鉆孔樁）進行加固，加固的核心內容：以6根鋼管混凝土樁（φ0.245m）加條形承臺對既有樁基進行加固處理，鋼管樁長度不等，但均嵌入基巖至少1m[2]。

3 全過程監測

3.1 監測點布置

被加固橋墩的豎向同一斷面（垂直于基坑圍護結構）布設2個位移測點，用于觀測各點豎向、水平位移及墩身傾斜、橋墩間差異沉降。

加固橋墩對應梁體兩端布設位移測點，用于觀測梁體豎向、水平位移。管線部門無具體要求，監測點布置在懸吊管線的中部及兩端，以觀測選點管線隆沉及撓度。加固基坑各邊中點布設坡頂位移測點及地表沉降測點。

施工前建立監測控制網，對各監測項目進行初始值采取。對既有公路橋墩施工前各特征點（橋面、墩身）位移（此后動態觀測應延續至樁基托換成及隧道襯砌完成后半年）。

3.2 監測控制要求

對涉及樁基加固的橋墩及管線進行沉降監測，監測儀器精度不大于1″，基準點要穩定，不受加固施工和車站主體施工的影響，控制標準見表1。

加固完畢兩個星期內，要進行監測工作。此時僅監測被加固樁的沉降，第一周監測頻率為1次/d，第二周為1次/2d，及時反饋監測數據，管線的監測頻率為1次/d[3]。

表1 監測項目控制標準

4 樁基變位分析

4.1 樁頂豎向位移分析

選擇具有代表性的3根樁基的頂點豎向位移，對豎向位移進行統計分析，隨著基坑開挖，地層受到影響，各樁的豎向位移逐漸增大，變化速率較大，呈發散趨勢，最大值為6.3mm≦25mm（控制標準）；樁基加固以后，樁頂豎向位移累計值逐漸收斂在5mm以內，變化速率較??；而測點ZQC28豎向位移變化劇烈，表明其受基坑影響大，與實際樁距離基坑更近相符合[4]。

圖1 樁頂豎向位移

圖2 樁頂水平位移

4.2 樁頂水平位移分析

通過對3個測點處樁基礎的水平位移變形曲線可知，水平位移主要為正，表明隨著基坑開挖進行，近乎所以監測點都向基坑內側傾斜；水平位移先較快增大，最大值在7.5mm左右，復合控制標準；樁基加固完成后，水平位移收斂至+5mm附近，收斂一致性好，相較于豎向位移變化，水平位移對基坑開挖敏感性更高，受影響程度更大[5]。

5 結束語

在復雜地層條件及環境中，鋼管樁結合條形承臺的加固技術效果顯著，是合理可行的；樁頂位移和豎向位移在加固前均發散，加固后均收斂在控制標準以內，但水平位移對基坑開挖響應更敏感；選擇合理的樁基加固方案是保證既有建筑物正常運行的必備條件，本項目使用的加固技術在相似工程中具有一定的推廣價值和前景。