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，進行了基坑變形監(jiān)測，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)測數(shù)據(jù)

1 工程概況

1.1 設計概況

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480 m、寬180 m，開挖最深處為34 m，建筑面積95 500 m2。基坑土石方量146萬余立方米。基坑圍護結(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)設置9道錨索，長度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水作用下，易膨脹、軟化、崩解、強度急劇降低、失水收縮開裂。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)為附屬中學磚混建筑，最近處距離基坑開挖線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)開挖深度約20 m，施工至第6道錨索。樁體位移監(jiān)測點CX2,CX3累計變形量分別為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)附屬中學體育館、階梯教室墻體開裂、下沉，墻體、走廊及梯步出現(xiàn)裂縫。

2.2 原因分析

車輛段基坑開挖，2015年9月恢復施工，11月～12月施工第4道～第6道錨索。通過分析監(jiān)測數(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

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

2015年11月6日錨索鉆孔施工，CX2測點單次變化+4.81 mm，停鉆后監(jiān)測數(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)測數(shù)據(jù)反映：基坑開挖時監(jiān)測數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，錨索鉆孔時監(jiān)測數(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，鉆孔施工對膨脹土地層擾動明顯。統(tǒng)計分析車輛段基坑第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：錨索鉆孔施工導致監(jiān)測數(shù)值變化約2 mm～3 mm，停鉆后監(jiān)測數(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，但二次注漿無法穩(wěn)壓2 MPa～3 MPa維持5 min。后改為初凝前進行二次加壓灌漿，注漿效果有所改善。

錨索張拉后，基坑D—D,E—E斷面有10束錨索達不到設計張拉力，另有部分錨索張拉過程即時應力損失較大，最高達40%～50%，按設計要求1.1倍鎖定值鎖定后，無法達到設計鎖定值。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入膨脹巖土地層，第4道～第6道錨索進入膨脹巖土地層。施工處于雨季，地表水和雨水沿裂縫滲入土體；開挖后膨脹巖土暴露在空氣中時間長、面積大，產(chǎn)生膨脹應力達到或者超過錨索應力，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，消除基坑坍塌風險。

2)控制地面地下水滲透。

對硬化地面裂縫裂紋采用防水瀝青膏填塞封堵。加強支護體系的引、截、排水措施，護壁增設長度1.5 m泄水管，加密管井降水抽水頻率，及時疏干土層積水。

3)改進錨索支護。

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計要求。b.為加強錨索進入巖層的有效長度，在原設計基礎上，增加了5 m的錨固長度。c.針對土層軟弱的特性，鉆孔時全程加套管，及時清孔，快速下索，及時注漿，嚴格控制注漿量保證孔內(nèi)漿液充盈。d.針對錨索鎖定應力損失較大的問題，采取二次張拉和加大鎖定張拉力值措施，最大值不超過1.3倍軸力設計值(試驗檢測值為1.4倍)。同時采取增設降水、泄水管措施降低土層的含水率，現(xiàn)場實施后錨索軸力穩(wěn)定，錨索軸力不足或損失的現(xiàn)象基本得到控制。

3 深基坑變形控制實施效果

根據(jù)最近一月各監(jiān)測點位的變形監(jiān)測數(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)。最大累計值+49.15 mm(-7.5 m處)(見圖2)。

3.2 附屬中學建筑物沉降和地表沉降

附屬中學建筑物近期數(shù)據(jù)變化較為平穩(wěn)，沉降最大測點JZ4-6累計值為-18.36 mm。基坑變形對應部位地表沉降變形趨勢穩(wěn)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)無異常，無突變，地表沉降監(jiān)測點DB3-2最大值為-19.02 mm，變化趨于穩(wěn)定(見圖3)。

3.3 錨索拉力

采取措施后錨索拉力無異常變化，錨索軸力與設計給定鎖定值接近，錨索軸力不足或損失的現(xiàn)象基本得到消除(見圖4)。

4 結(jié)語

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擾動明顯。水系滲透對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，局部張拉達不到設計值，通過提高錨索鎖定值、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)地鐵深基坑設計研究[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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