復(fù)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(tuán)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(biāo)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(biāo)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(gè)隔倉(cāng)，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(hù)。

擬建場(chǎng)地地貌為濱海丘陵地貌。根據(jù)前期巖土工程勘察報(bào)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(chǎng)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(duì)場(chǎng)地內(nèi)水位觀察，潮汐作用對(duì)水位的影響尤為重要。根據(jù)本場(chǎng)地的地下水分析報(bào)告資料及前期巖土工程勘察報(bào)告中的資料綜合判定：該地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性；對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在長(zhǎng)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(duì)鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

2 沉井施工前對(duì)復(fù)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(yàn)，先采用樁機(jī)沖孔破碎，后回填砂，但應(yīng)該注意回填后的土體滿(mǎn)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(duì)于原有攪拌樁換填區(qū)域回填層上部，振搗密實(shí)，達(dá)到地基承載力為準(zhǔn)。在實(shí)際施工過(guò)程中，樁機(jī)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(tái)樁機(jī)每天只能沖孔1～2 根，沖孔場(chǎng)地小，只能使用3 臺(tái)樁機(jī)施工，回填砂效果不好，因?yàn)闆_孔完成后孔內(nèi)泥漿相對(duì)密度過(guò)大，回填深度過(guò)深，回填砂回填率不高，而且無(wú)法振搗密實(shí)，很難達(dá)到地基承載力的要求和整個(gè)基坑內(nèi)各土體的均衡作用。針對(duì)上述情況，對(duì)本地層的處理進(jìn)行研究和分析，并考慮暫不進(jìn)行沖孔換填的施工，原因?yàn)椋罕竟こ坛辆旧碜灾睾芨撸鲁料禂?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(guò)程中再行處理，井內(nèi)土體強(qiáng)度高可以與井外土體起到制衡作用，對(duì)下沉過(guò)程中可能出現(xiàn)的坍方和管涌現(xiàn)象起到保護(hù)作用；對(duì)土體內(nèi)的深層攪拌樁進(jìn)行強(qiáng)度探摸，采用MG-50鉆機(jī)進(jìn)行鉆芯取樣，實(shí)驗(yàn)深層攪拌樁的強(qiáng)度，根據(jù)檢測(cè)取出的芯樣情況，從淺到深強(qiáng)度逐步減弱；為保險(xiǎn)起見(jiàn)，對(duì)沉井內(nèi)的所有樁基進(jìn)行鉆芯取樣觀測(cè)，并對(duì)強(qiáng)度過(guò)高的樁基部位進(jìn)行高壓旋噴高壓水空轉(zhuǎn)破碎的處理辦法，局部破壞其強(qiáng)度。

（b）根據(jù)地上廊道距離沉井較近（7 m）的實(shí)際情況，對(duì)沉井與周?chē)鹊拦芗荛g采取高壓旋噴和壓密注漿加固相結(jié)合的保護(hù)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(biāo)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(qiáng)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(jìn)行，施工方法同沉井范圍內(nèi)的壓密注漿。

圖1 沉井及周?chē)鹊辣Ｗo(hù)措施

（c）針對(duì)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(hù)的情況，在沉井制作之前對(duì)刃腳以下及沉井范圍內(nèi)軟土采用壓密注漿進(jìn)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(guò)大的位移甚至破壞。盡可能使經(jīng)過(guò)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(gè)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(jìn)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(zhǎng)）為23.1 m×38.2 m，根據(jù)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層標(biāo)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(jìn)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(zhǎng)）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(jìn)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(zhǎng)）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(shí)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(cāng)內(nèi)的樁基采用人工鑿除、汽車(chē)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(guò)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(qiáng)度高，井外土體無(wú)法擠入此區(qū)域，井外部土體基本沒(méi)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?xí)r沒(méi)有突沉和超沉的現(xiàn)象產(chǎn)生，下沉過(guò)程中很好地利用了矩形長(zhǎng)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?xí)r先在中間形成鍋底，再采用每次先從南側(cè)進(jìn)行沖土鑿樁下沉，下沉后北側(cè)再?zèng)_吸泥下沉，再?gòu)腻伒紫騼蓚€(gè)長(zhǎng)邊沖土使整個(gè)沉井下沉。按照這個(gè)方法循序漸進(jìn)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(shí)45 d，并有效地控制好了下沉過(guò)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(hù)管廊的旋噴樁重力壩觀測(cè)情況為，土體一直向外并保持5 cm以?xún)?nèi)的土體位移，管廊支架無(wú)任何沉降和位移。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程為了沉井工藝的有效實(shí)施，對(duì)沉井下部的土體和沉井周邊的構(gòu)筑物進(jìn)行加固改良和保護(hù)，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，增加了施工工效，加快了施工進(jìn)度，縮短了施工工期。經(jīng)過(guò)實(shí)際施工，沉井圓滿(mǎn)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(duì)沉井排水下沉的效果還是比較理想的，為在復(fù)雜地質(zhì)情況下的沉井施工積累了施工經(jīng)驗(yàn)。