淤泥地層灌注樁偏移原因分析及處理方法

劉 垚

(中鐵隧道勘察設計研究院有限公司， 廣東 廣州 511458)

近年來，隨著城市化進程的加快，各種基礎設施建設如火如荼，特別是在淤泥地層施工的工程越來越多。淤泥或淤泥質土含水量高，強度低，且壓縮性極高，十分容易導致變形和失穩。研究發現[1-3]，軟土地基上的堆載會造成土體內力重分布，引起周邊建筑物位移乃至破壞。對此，郭怡樺等[4-8]采用反向施加荷載和應力釋放進行糾偏。馮忠居等[9-10]采用預應力錨索、降排水措施、分層對稱掏挖等措施控制樁位的偏移。

某地鐵停車場，施工過程中灌注樁發生偏移，通過在原有承臺部位補充新的灌注樁，并采用多種措施保證原有設計效果，完成后續結構施工。

1 工程概況

1.1 工程簡介

某停車場位于佛山市順德區北滘鎮西滘村，場地以苗圃、農田為主，中間穿插有河道、池塘、民房及廠房，停車場東西方向長約1 350 m，南北方向最寬處220 m。停車場分為兩層，底層為架空部分，二層為列車停放層，后期有上蓋物業開發。停車場北側為廣佛環北滘綜合檢修基地，距離停車場結構邊線7.3 m，面積與平面布置同北滘停車場。蓋板C區位于北滘停車場西北部緊鄰廣佛環維修基地，如圖1所示。

圖1 主要建筑平面位置

1.2 工程水文地質條件

蓋板C區原為農田苗圃種植區，地層由上往下依次為素填土(平均厚度為2.13 m)、淤泥質土(平均厚度為20 m)、淤泥質粉細砂(平均厚度為13 m)和中風化泥質粉質砂巖，各土層地質參數如表1所示。

表1 主要地層地質參數

1.3 鉆孔灌注樁設計

蓋板C區采用端承型灌注樁，混凝土強度C35，樁端支承巖為中風化泥質粉質砂巖。K軸樁徑為1.4 m，正方形承臺尺寸為2.8 m×2.8 m，每個承臺1根灌注樁；J軸樁徑為1.0 m，正方形承臺尺寸為4.5 m×4.5 m，每個承臺4根灌注樁；H軸樁徑為1.4 m，正方形承臺尺寸為6.3 m×6.3 m，每個承臺4根灌注樁；設計樁長為40～47 m。所有承臺上方均設置型鋼立柱。樁位平面如圖2所示。1.4 m樁徑樁縱筋采用18根直徑30 mm三級鋼筋，加勁箍采用直徑14 mm三級鋼筋、間距2 000 mm，螺旋箍采用直徑10 mm一級鋼筋、間距100/200 mm，單樁豎向承載力特征值12 500 kN； 1.0 m樁徑的樁縱筋采用18根直徑20 mm三級鋼筋，加勁箍采用直徑14 mm三級鋼筋、間距2 000 mm，螺旋箍采用直徑10mm一級鋼筋、間距100/200 mm，單樁豎向承載力特征值6 500 kN。

圖2 蓋板C區樁位平面布置(單位：m)

2 現場施工情況

2.1 承臺基坑施工情況

蓋板C區基坑分兩級，采用鋼板加放坡形式開挖。在距離廣佛環場地圍擋2.5 m處施工9.0 m長拉森鋼板樁，鋼板樁右側第一級基坑開挖深度1.6 m，施工K軸承臺。K軸承臺右側1 m處進行放坡開挖第二級基坑，坡比1∶1.5，坡高2.6 m。基坑內施工J軸和H軸承臺。基坑右側采用放坡開挖，坡比1∶1.5，坡高4.2 m。坡頂2 m外為施工道路。具體施工情況如圖3所示。

圖3 基坑施工現場剖面(單位：m)

2.2 周邊場地施工情況

蓋板C區基坑開挖后，施工K、J、H軸承臺過程中，廣佛環維修基地進行樁基施工，同時采用挖掘機進行土方回填，回填高度與擋墻高度基本一致，高度5.4～7.0 m。廣佛環維修基地填土區域距離蓋板C區基坑鋼板樁5.1 m。廣佛環維修基地擋墻為鋼筋混凝土結構，高度5.4～7.0 m。擋墻下部為3排PHC500-AB-100管樁，縱向間距2.5 m，橫向間距2.0 m，樁頂設0.5 m厚碎石墊層。

3 鉆孔灌注樁偏移

3.1 鉆孔灌注樁偏移情況

蓋板C區基坑開挖后，采用低應變法和聲波透射法，對已經施工完成的灌注樁進行樁身完整性檢測，檢測結果均為合格。一個月后進行蓋板C區H/20～38、J/15～38、K/15～38軸承臺基礎放線，發現已完成灌注樁的樁位發生較大偏差，項目部立即對基坑內已經開挖出的樁位進行復測，其中K軸偏差最大1 404 mm，J軸偏差最大573 mm，H軸偏差最大318 mm。灌注樁現場與周邊墊層已經明顯脫離，周邊墊層明顯開裂。同時對已經完成的灌注樁進行樁身完整性復檢，檢測結果顯示區域內所有鉆孔灌注樁的樁身完整性均遭到不同程度的破壞，無法達到設計要求，需要進行處理。

3.2 周邊結構變形情況

蓋板C區基坑墊層施工完成一個月后，基坑底部墊層發生隆起，現場情況如圖4所示。鋼板樁發生明顯錯位，鋼板樁整體偏離軸線位置，現場情況如圖5所示。擋墻發生明顯位移，現場對擋墻復測發現最大偏移量達1 201 mm，現場情況如圖6所示。對承臺施工完成的J軸和H軸型鋼柱預埋件進行復測，發現預埋件最大偏移分別達142 mm。

圖4 墊層隆起情況 圖5 鋼板樁偏移 圖6 擋墻偏移情況

3.3 變形原因分析

由于現場地質條件主要為淤泥質地層，土體流動性強，穩定性差，抗剪強度低。現場情況灌注樁和周邊環境的位移均為南向，并且通過K、J、H三個軸位樁位偏移數據可以看出，最北側灌注樁樁位的偏移量遠遠大于其它兩排的偏移量，所以初步斷定灌注樁和周邊環境是受北側土體超載引起位移。H軸與K軸相距17.1 m，但H軸依然受北側土體超載影響發生破壞，可以看出超載影響范圍非常大。通過對比J、H軸樁體偏移量和已經施工完承臺的型鋼柱預埋件數據可以看出，承臺施工完成后，偏移量明顯減小，說明承臺對位移有一定的約束作用。

根據現場施工情況可知，由于廣佛環填土和蓋板C區基坑開挖兩種原因疊加作用，造成填土頂面與K軸樁頂高差達7.0～8.6 m，但兩者間距僅為7.3 m，此為灌注樁變形的主要原因。蓋板C區基坑圍護結構采用9.0 m深鋼板樁，沒有足夠的支撐強度；鋼板樁與擋土墻之間長期泡水，造成土體軟化，影響邊坡穩定，此為主灌注樁變形的次要原因；同時廣佛環大型施工機具的施工荷載加劇了灌注樁的變形。

4 后續處理情況

4.1 補樁設計情況

對蓋板C區發生偏移的13～38軸的灌注樁予以報廢處理，在原有灌注樁周圍施工新的灌注樁，滿足上部結構施工要求。K軸在原有1.4 m灌注樁左右兩側施工新的1.0 m灌注樁，矩形承臺尺寸為2.0 m×5.5 m。J軸在原有?1.0 m灌注樁外圍重新施工新的?1.0 m灌注樁，矩形承臺尺寸為4.9 m×4.9 m，新承臺方向與原承臺相比旋轉45°。H軸在原有1.4 m灌注樁外圍重新施工新的1.4 m灌注樁，矩形承臺尺寸為6.3 m×6.3 m，新承臺方向與原承臺相比旋轉45°，由于承臺旋轉軸H軸相鄰承臺相交，所以對H軸承臺進行0.82 m的倒角處理。所有承臺上方原設置型鋼立柱位置不進行調整，保證上部結構設計不需要進行調整，僅需要重新施工變形區域的鉆孔灌注樁及承臺，盡可能的節約工程成本。在灌注樁施工前對原灌注樁進行重新復測，避免新灌注樁受原灌注樁影響，造成無法成樁。同時要求新灌注承臺施工完成前，廣佛環維修基地禁止進行堆土作業。新灌注樁平面設計及監測點位如圖7所示。

圖7 新灌注樁平面設計及監測點位

4.2 補樁承臺基坑設計

蓋板C區承臺基坑開挖前在廣佛環維修基地一側基坑內側進行土體加固。加固方式采用?600@400的旋噴樁，加固寬度3.0 m，深度5.0 m。圍護結構采用雙排15 m拉森鋼板樁，間距1.7 m，雙排拉森鋼板樁在頂部設置H型鋼連梁。承臺一二級基坑間采用1∶2放坡，坡面采用6@200×200的鋼筋網，噴射80 mm厚C20混凝土，采用?18@2 000×2 000長1 500 mm的土釘。坡面面設置?50@2 000×2 000的泄水管。承臺基坑回填完成前廣佛環維修基地一側擋土墻后20 m范圍內不得進行堆土。通過采用雙層鋼板樁和放坡土釘，減少了承臺基坑受土方開挖變形的影響，同時嚴格限制了廣佛環維修基地一側的超載，有效的控制了鉆孔灌注樁的變形。新承臺基坑剖面如圖8所示。

圖8 新承臺基坑剖面(單位：m)

5 現場監測情況

5.1 測點布置情況

蓋板C區灌注樁偏移發生1個月后，在臨近廣佛環維修基地一次布置土體測斜，測點間距18 m。

采用地質鉆機成孔、然后下放測斜管的方式，測斜深度為進入中風化泥質粉質砂巖層2 m。在新的K軸灌注樁施工過程中，在灌注樁中埋設樁體測斜管，測點間距18 m與土體測斜對應。

5.2 土體測斜監測情況

測點埋設完成后，廣佛環維修基地土方已經基本清運完成。土體測斜TST8監測數據如圖9所示。通過上面監測數據可以看出，在廣佛環維修基地土方清運后，由于土體超載的移除，蓋板C區土體整體向北側移動，最大位移量15.42 mm。位移量由地表往下逐漸增大，最大位移深度發生在9.5 m處，測斜管頂部基本未發生變形，在20 m深度以下基本無變形。土方基本清運完成后的20 d，日變形速率達0.41 mm/d,其后速率逐漸減小；在60 d時，變形基本穩定。

圖9 土體測斜累計位移曲線 圖10 樁體測斜累計位移曲線

5.3 樁體測斜監測情況

承臺基坑開挖完成，對灌注樁進行檢測，檢測數據均為合格。樁體測斜在K軸承臺施工完成后開始測量，J軸和H軸承臺正在施工過程中。樁體測斜ZQT8監測數據如圖10所示。通過監測數據可以看出，K軸承臺施工完成后，由于二級基坑正在進行施工，測斜管整體向南側移動，在60 d時頂部位移達到最大值2.71 mm，所有承臺施工完成，基坑回填后測斜頂部最大位移量0.33 mm。在40 d時，測斜中部開始向北側移動，影響范圍從5 m到30 m范圍均有變化，100 d變化量達到最大值，最大位移量-2.87 mm，樁體變形滿足設計要求。

6 結論與建議

該工程淤泥地層灌注樁受地質和周邊環境影響反映非常敏感，有效的保證灌注樁施工完成后的質量和避免周邊環境的變化對已經施工完成的灌注樁產生影響是非常重要的。

(1)淤泥地層灌注樁由于受偏壓荷載樁體發生位移，樁頂位移最大可達1 404 mm，發生樁體破壞，無法達到設計要求。承臺基坑開挖過程中，應加強基坑圍護體系，必要時可以對周邊地層進行加固，加固深度應超過20 m，同時避免由于高差過大，引起土體位移，從而造成灌注樁發生偏移。

(2)灌注樁樁位發生位移后可以在滿足施工條件下，在原有承臺范圍內，補充新的灌注樁，以減少對上部結構的調整，降低施工成本。

(3)承臺施工完成后，周邊環境的變化依然可以對灌注樁產生影響，但比施工完成前明顯減小。

(4)淤泥地層灌注樁應增加樁體測斜，以便確定樁體情況，保證灌注樁的質量。同時在后期使用過程中應加強變形測量，從而保證整個建構筑物的全壽命周期安全。