采用CFG樁復合地基的軟土基坑施工探討

劉 淵

(上海合流工程監理有限公司，上海市200333)

1 概況

某水廠有一82m(長)×49m(寬)的方形水池，水池采用現澆鋼筋混凝土結構，其基坑開挖深度近5m，基坑南側5～6m有一電纜溝，內有水廠正在運營中的管線。根據地質報告，工程范圍內主要是第四紀松散沉積物，成因以濱海相沉積為主，主要分成6個工程地質層，各層土的特征參數見表1，考慮到結構的差異沉降，水池縱向設1道變形縫，橫向設2道變形縫，并采用CFG樁復合地基對水池下的軟土進行處理，CFG樁相關參數見表2，處理后的復合地基承載力特征值fspk須達到80~100kPa。

場地地下水類型主要為孔隙潛水，水位標高在1.13～1.20m之間，穩定水位標高在1.25～1.33m之間。

對原地面初步整平后，采用振動沉管法施工CFG樁，待全部樁基施工完并養護一周后，開始進行基坑開挖。考慮到邊坡安全，挖土邊坡按不陡于1∶1.25控制，組織了1臺反鏟挖機沿縱向(從北向南)“后退式”開挖出坑底1.2m以上的土方，挖出的土方直接裝車運離基坑，坡底再設1臺小挖機翻挖傳遞土方給大挖機，坑底剩余部分土體采用人工清除以減少對坑底土體的擾動。

在開挖出近30m×20m的基坑后，發現已開挖基坑的坑底土體及周邊邊坡出現大量裂縫，邊坡土體下滑，坡頂產生裂縫且延伸至10m以外，坡底土體有較大隆起，發現危險狀況后，及時停止了基坑開挖，以防止滑坡、坑底隆起損壞CFG樁，并對南側電纜溝的安全性進行了重新評估。

2 問題分析

根據地質報告，基坑開挖涉及上部3層土體，根據土力學原理，按土質最差的淤泥質粉質粘土控制開挖邊坡，則邊坡放坡最大自穩角度為：，開挖方案中邊坡按1∶1.5控制可基本保證邊坡安全，但實際情況卻與計算結果相去甚遠，究其原因有以下幾種：

(1)基坑開挖前，采用振動沉管工藝施工CFG樁，沉管施工造成樁周邊土體擾動，土體強度顯著降低，短期內很難恢復至原固結狀態，因此按地質報告的相關參數計算的安全坡度已不適用，實際安全坡度要小于45.25°。

表1 地質特性表

表2 CFG 樁相關參數匯總表

(2)挖土期間，挖機、運輸車量及其震動是加劇邊坡失穩、坡頂裂縫的重要原因。

(3)由于樁間距較小，且各層土體的滲透系數小、擠密效果差，沉管施工時產生的擠土應力隨土方開挖而釋放，導致坑底土體隆起。CFG樁施工結束后，工程場地中央地表最高隆起近1m。

(4)邊坡失穩的滑裂面較深，坑內土體處于滑裂面以上，邊坡失穩、下滑而導致坑底土體逐漸隆起。

3 處理措施

根據現場情況，亟需解決開挖面邊坡失穩及基坑南側電纜溝的安全問題，并需探查土體變形對CFG樁的影響，確保地基處理效果。

(1)基坑邊坡穩定

基于上述分析，在基坑東、北、西三側打設了一圈鋼板樁，并在局部范圍削土卸載和設置了拉錨措施，見圖1。

為保證基坑南側電纜溝特別是其內部正在運營的管線安全，基坑南側臨近電纜溝位置打設了5排攪拌樁重力式擋土墻，樁深12m，墻厚2.7m，見圖2。為提高該電纜溝保護的安全度，在擋土墻和電纜溝之間還打設了一排鋼板樁作為備用拉錨保護措施。鑒于擋土墻及其外側的范圍未施工過CFG樁，因此擋土墻設計參數可選用地質報告的相關參數。經有限元軟件分析(僅考慮擋土墻作用)，增設擋土墻后，電纜溝沉降約3mm，位移約4mm，見圖 3。

(2)基坑開挖及CFG樁保護

鑒于基坑隆起的原因有沉管擠土后的應力釋放及邊坡滑動兩種主要因素，且對樁身均會產生不利影響。因此對已開挖范圍的CFG樁進行了低應變檢測，并挖出部分樁體進行實測，發現基坑底部局部深度范圍的樁體發生了斷裂并有較大傾斜。根據CFG樁施工質量、施工工況及現場狀況分析，斷樁主要由于CFG樁震動拔管時部分混合料被帶出，實際成樁標高比設計要求的保護樁長高，即成樁高出坑底較多，在作業面處的邊坡失穩、產生較大位移的情況下，受較大的水平力影響發生斷樁并隨土體位移發生了傾斜，而坑底隆起對樁的影響較小。在此結論基礎上，調整后的土方開挖方案以控制作業面邊坡高差為重點，水平分多層開挖至坑底，并控制施工機械荷載的影響，從而達到減少樁周的不對稱壓力的目的。

為保證復合地基的質量，開挖出的樁經過低應變檢測發生斷裂的，采用8m高壓旋噴樁對周邊進行再處理。

4 結論

經CFG樁處理的復合地基承載力有顯著提高，但CFG樁在淤泥質軟土基坑開挖過程中的保護需要特別注意，往往會因軟土邊坡失穩造成樁損壞，因此，是先施工CFG樁再開挖基坑，還是先開挖基坑再施工CFG樁需要慎重選擇，特別是對于軟土深基坑中，需要盡快封閉坑底以保證基坑安全，限制了CFG樁的大型設備在坑底作業的時間。

本文中所述的控制開挖面土方高差、旋噴樁處理等措施，確保了復合地基的承載力，開挖后的基坑經荷載板靜力試驗，滿足設計要求。

[1]JGJ79-2002，建筑地基處理技術規范[S].