先開挖后施工預制工程樁工法在舟山軟土基坑中的應用

朱國權 周 韜 王乾浩

1. 中化地質礦山總局浙江地質勘查院 浙江 杭州 310002；2. 寧波寧大地基處理技術有限公司 浙江 寧波 315211；3. 浙江鴻晨建設有限公司 浙江 寧波 315032

舟山軟土地區工程樁常規采用鉆孔灌注樁，但其施工速度較慢、養護時間長且造價較高。預制樁無需養護、施工速度快且經濟性明顯好于鉆孔灌注樁，但受制于當地土性及地基基礎工程施工順序的影響，預制樁易出現偏位、斷樁，因而未得到廣泛應用。

軟土地區大面積地基基礎工程的施工順序常規為先進行工程樁和支護樁的施工，再進行土方開挖。該工藝利用塘渣層及原狀土硬殼層進行樁基施工，節省了為其鋪設沉樁設備作業道路的費用。但在后續的土方開挖過程中，因地質為淤泥質土層，含水量高、強度低、靈敏度高，難以自穩，且易觸變，易振陷，工程樁為預制管樁時，其抗水平位移能力較弱，易出現偏位甚至斷裂，后期工程樁補樁或加固處理費用難以估算[1-4]。

基于如上原因，舟山軟土地區工程樁的施工技術需要針對其特殊性進行相應的改進。本文結合舟山某安置房項目，介紹了先開挖基坑后施工預制工程樁工藝在舟山地區軟土基坑的首次應用情況。

1 工程概況

1.1 項目概況

項目位于舟山市朱家尖島，項目主體為7幢高層住宅，地下室開挖面積約17 800 m2，基坑深度5.85～6.85 m，工程樁均采用預應力混凝土管樁（錘擊工藝）。

場地東北兩側現均為空地，西南兩側為現狀道路，基坑圍護采用鉆孔樁+1道錨索的方案，止水擋土帷幕及坑底被動區加固采用密排水泥攪拌樁。

1.2 工程地質概況

擬建工程場地屬于濱海海積平原地貌，基坑開挖范圍內以②層流塑狀淤泥質黏土為主，平均層厚超過13 m，對基坑開挖及變形控制較為不利。場地地層分布及其物理力學性質指標如表1所示。工程地質剖面及沉樁如圖1所示。

圖1 工程地質剖面及沉樁示意

表1 土層物理力學性質

2 工法難點分析及關鍵技術措施

2.1 工法難點分析

1）管樁樁架較大，需要較大的施工凈高，基坑圍護不宜采用大面積的支撐體系。

2）基坑開挖后，淺部雜填土及硬殼層均被挖除，施工場地為地質較差的淤泥質土層，需采取回填或換填土措施以確保機械行走穩定。

3）開挖到坑底后，工程樁施工時間較長，基坑無法直接筑底，坑底暴露時間較長；管樁施工存在擠土效應，對圍護體系變形控制產生不利影響。

2.2 工法施工流程

先行施工工程樁邊樁（坑底被動區加固范圍）→施工支護樁及坑底被動區加固樁→施工支護體系→基坑分區土方開挖、有打樁操作面后基底換填鋪墊碎石磚渣→施工坑內工程樁→挖至基礎墊層底→施工墊層及基礎

2.3 關鍵技術措施

2.3.1 圍護結構選型

綜合場地條件、基坑挖深及管樁施工要求，采用無支撐體系圍護結構，確保坑內工程樁施工作業。

2.3.2 換填層

針對樁架無法直接在淤泥質層上行走的問題，采取了坑底換填土的措施，換填料選用細顆粒少的石渣或磚渣，換填厚度約1.2 m，同時利用載重汽車反復碾壓，并做好有組織排水工作。換填層具有如下優點：

1）換填層作為淤泥質土的隔離層，有效解決樁架行走問題，為地下室大面積底板混凝土墊層、底板防水及鋼筋綁扎等施工提供了有利條件。

2）換填層作為基底整體穩定層，管樁在淤泥質土中的上端穩固，起到嵌固作用（圖2）。

圖2 邊挖邊換填

2.3.3 坑邊被動區加固及邊樁處理措施

1）坑邊被動區加固避免了超挖換填對基坑安全的影響：坑邊加固范圍不存在超挖現象，加固范圍外雖然存在超挖換填的問題，但與坑邊有一定的距離且超挖不深，坑底加固本身改善了被動區土性，提高了基坑的安全度，對坑邊圍護體系基本無影響。

2）坑邊被動區加固范圍內的工程樁邊樁在土方開挖前提前施工，管樁樁頂周邊土體均已加固，管樁上端有了穩固的嵌固端，土方開挖對其基本沒有影響。

3）坑內管樁施工與坑邊有一定距離，對坑邊的圍護樁的擠土效應減小。

4）坑邊被動區加固標高設在承臺墊層底標高，承臺與底板之間采用碎石磚渣回填，起到一定的反壓作用，有利于控制基坑變形（圖3）。

2.3.4 施工組織設計

1）按后澆帶組織分區流水施工，合理安排土方開挖、換填及樁基施工順序，加快施工速度、減小基坑暴露范圍。采取“跳打”、控制日沉樁根數等措施減少擠土效應。若發生管樁上浮，采用復打方法處理。

2）基坑內設置施工道路及2個臨時施工坡道，最后收土坡道區域需先挖至坑底，待工程樁施工完成后采用磚渣回填，樁基施工結束后全部挖除（圖4、圖5）。

圖4 施工平面布置

圖5 坑內墊層施工及靜載試驗

3 監測分析

本項目進行了土體深層水平位移、樁身水平位移、錨索軸力等多個項目監測。

3.1 土體深層水平位移

圖6顯示各工況條件下CX7、CX10孔位的土體深層水平位移曲線，CX10孔位變形相對較小，最大水平位移40 mm，CX7孔位變形略大，最大水平位移70 mm，主要是由于受場地條件限制，開挖到坑底后，緊鄰坑邊運載碎石磚渣的車輛通行頻繁，CX7孔位坑邊回填碎石磚渣及墊層澆筑偏慢所致。監測數據顯示工程樁施工期間未發生較大的變形速率，對基坑圍護未產生較大的不利影響。

圖6 典型土體深層位移

3.2 樁身水平位移

由圖7可知，坑內工程樁施工期間，圍護樁樁身發生往基坑外側（往坑內為“+”，坑外為“－”）的水平位移，可見在采取一定技術措施后，坑內預制工程樁施工仍對圍護樁樁身水平位移有一定的影響。

圖7 樁身水平位移

3.3 錨索軸力

由圖8可知，錨索實時軸向拉力為200～300 kN，各工況條件下數值變化幅度不大。在坑內管樁施工過程中，未出現錨索軸力明顯增大或衰減的現象。

圖8 錨索實時軸向拉力曲線

4 實施效果

坑內工程樁施工對圍護結構變形影響較小，根據工程樁檢測結果，管樁未出現明顯的偏位和斷裂現象，無Ⅲ、Ⅳ類樁，取得了預期的效果，證明該工法技術措施合理可行。

5 結語

先開挖后施工預制工程樁工法在舟山地區乃至浙江省都是一種新型工藝，充滿了挑戰。通過前期的摸索論證、充分準備，以及實施過程中各方的緊密配合，克服了該項工法在軟土地區實施的諸多難點，解決了工程管樁在基坑開挖過程中的偏位、斷樁問題，取得了顯著的經濟效益，豐富了當地的工程樁選型，為后續項目的實施提供了技術儲備。

本項目的成功實施，證明了該項工法在軟土地區的可行性，坑內工程樁施工對圍護結構變形影響較小，對于未采用大面積支撐體系的軟土基坑，具有一定的適用性和推廣價值。