摘要：在軟土基坑施工過(guò)程中，由于地鐵盾構(gòu)進(jìn)出洞以及為了保護(hù)基坑周?chē)ㄖ锏仍颍３?huì)進(jìn)行坑外加固。坑外加固會(huì)提高土體強(qiáng)度，也會(huì)對(duì)基坑變形產(chǎn)生影響。本文結(jié)合上海地鐵某車(chē)站端頭井加固的工程實(shí)例，分析了坑外攪拌樁加固對(duì)基坑變形造成的不利影響，并在此基礎(chǔ)上提出了一些減少坑外加固影響的控制措施，希望對(duì)以后的類(lèi)似工程提供借鑒。

    關(guān)鍵詞：攪拌樁加固；擠土效應(yīng)；基坑位移；施工工藝

    

    引言：

    攪拌樁加固以其布置靈活、加固效果顯著的優(yōu)點(diǎn)，在軟土地區(qū)地下工程中得到了廣泛應(yīng)用[1].但是其負(fù)面影響卻一直未引起關(guān)注，盾構(gòu)進(jìn)出洞區(qū)域采用攪拌樁加固，在施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生側(cè)向擠土效應(yīng)，對(duì)基坑地下墻圍護(hù)位移變形有顯著影響。尤其當(dāng)攪拌樁加固與基坑同時(shí)施工時(shí)，由于施工工藝順序、施工周期等不合理因素造成的影響則更為明顯，甚至?xí)＜盎影踩Ｒ虼耍瑓f(xié)調(diào)好盾構(gòu)進(jìn)出洞或基坑內(nèi)部攪拌樁加固施工的工序及流程非常重要，應(yīng)充分考慮攪拌樁加固施工對(duì)車(chē)站地下墻圍護(hù)位移變形的影響，必要時(shí)采取更為安全合理的加固施工工藝。

    本文結(jié)合實(shí)際工程，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，著重分析了合理安排施工工藝的重要性。

    1、工程概況

    上海某地鐵車(chē)站，呈南北走向，為淺埋地下二層雙柱島式車(chē)站。主體結(jié)構(gòu)外包尺寸為468.2m×19.20m，站臺(tái)中心處底板埋深為14.52m.車(chē)站兩頭設(shè)有兩個(gè)端頭井（即為盾構(gòu)工作井），北端頭井外包尺寸為14.9m×30.36m，底板埋深為16.989m；南端頭井外包尺寸為14.9m×24m，底板埋深為16.058m.圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚的地下連續(xù)墻，支撐體系采用Φ609鋼管支撐，標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)置四道，端頭井設(shè)置五道。本車(chē)站基坑變形控制保護(hù)等級(jí)為二級(jí)[2]，車(chē)站基坑地下連續(xù)墻最大水平位移≤3%H（H為基坑深度）。車(chē)站基坑工程各土層的分布情況見(jiàn)表1. 

    

                   
          

    在地鐵車(chē)站盾構(gòu)進(jìn)出洞附近，為了保證盾構(gòu)安全進(jìn)出洞，往往需要對(duì)盾構(gòu)進(jìn)出洞附近土體進(jìn)行加固，常用的方法是攪拌樁加固。車(chē)站南北端頭井墻外側(cè)為盾構(gòu)進(jìn)出洞加固區(qū)域，均為攪拌樁加固，平面位置如圖1所示，盾構(gòu)進(jìn)出洞加固區(qū)寬6m，加固深度范圍為盾構(gòu)洞圈上下左右各3m范圍。

    2、車(chē)站端頭井實(shí)際施工情況

    本站對(duì)測(cè)斜、地面沉降、支撐軸力等進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)控制，并利用遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸和分析，結(jié)合工況指導(dǎo)施工，確保施工區(qū)鄰近已有建筑物、地下管線(xiàn)的安全和圍護(hù)體系自身的穩(wěn)定，為設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)。本文針對(duì)盾構(gòu)出入洞加固區(qū)的變形進(jìn)行分析。

    車(chē)站南端頭井由于施工工期緊迫，攪拌樁加固在10月20日開(kāi)始施工，于11月5日結(jié)束，而基坑開(kāi)挖于10月28日開(kāi)始施工，11月18日開(kāi)挖施工結(jié)束澆筑砼墊層。這樣使端頭井在開(kāi)挖階段，坑外正在進(jìn)行盾構(gòu)進(jìn)出洞攪拌樁加固，開(kāi)挖施工與攪拌樁加固有長(zhǎng)達(dá)一周的施工重疊期。端頭井地下墻測(cè)點(diǎn)布置圖如圖1所示。

    3、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

    由圖2中可以看出，該點(diǎn)變形較大，到墊層澆筑完成后，該測(cè)點(diǎn)累計(jì)變形已達(dá)101.90mm，嚴(yán)重危及基坑安全。在攪拌樁加固開(kāi)始施工后，基坑開(kāi)挖之前，地下墻位移已經(jīng)有較為明顯的變化，CX23測(cè)點(diǎn)位移最大值已經(jīng)高達(dá)34.39mm，占總變形量的33.7%.由于此時(shí)基坑還未開(kāi)挖，所以基坑變形是由于攪拌樁加固引起的。

    可見(jiàn)，水泥與土攪拌成樁過(guò)程中存在側(cè)向擠土效應(yīng)，即攪拌樁加固施工時(shí)有擠土效應(yīng)，對(duì)基坑變形有很明顯的影響。

    從基坑開(kāi)始開(kāi)挖到攪拌樁施工結(jié)束，地下墻變形量為52.77mm，已占總變形量的51.8%，這一階段地下墻位移驟然變化，日均變化量非常大，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常的基坑位移速率。這是由于攪拌樁加固和基坑開(kāi)挖同時(shí)施工長(zhǎng)達(dá)一個(gè)星期。一方面攪拌樁加固有側(cè)向擠土效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致基坑向坑內(nèi)變形；另一方面基坑開(kāi)挖卸載，被動(dòng)區(qū)土壓力減弱，從而釋放了攪拌樁的側(cè)向擠壓力，兩者共同作用致使基坑變形迅速，造成對(duì)基坑變形的不利影響。可見(jiàn)，如果施工工序安排不合理，坑外攪拌樁加固施工和基坑開(kāi)挖同時(shí)進(jìn)行會(huì)對(duì)基坑變形造成極為不利的影響，甚至?xí)＜盎影踩?

    攪拌樁施工結(jié)束后，基坑位移變化速率有所緩和，基坑變形趨于正常，從攪拌樁加固結(jié)束到基坑墊層澆筑完成，地下墻變形只有14.74mm，僅占總變形量的14.5%。這是由于該階段攪拌樁施工已結(jié)束，攪拌樁經(jīng)過(guò)初凝，由此產(chǎn)生的膨脹擠土效應(yīng)減弱，對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移影響逐漸消失，該階段基坑變形基本全部由基坑開(kāi)挖引起。可見(jiàn)，攪拌樁加固結(jié)束后對(duì)基坑變形的影響就很小。

    由此可得，南端頭井的總位移主要是由攪拌樁加固和基坑開(kāi)挖兩方面導(dǎo)致。在盾構(gòu)進(jìn)出洞攪拌樁加固施工時(shí)，由于水泥與土攪拌成樁過(guò)程中側(cè)向擠土效應(yīng)比較明顯，因此對(duì)車(chē)站基坑變形影響就很顯著。

    圖3給出了CX24、CX23測(cè)點(diǎn)變形情況的對(duì)比。南端頭井測(cè)點(diǎn)CX23的位移由基坑開(kāi)挖和攪拌樁加固引起，而測(cè)點(diǎn)CX24的位移主要是由車(chē)站基坑開(kāi)挖引起。從圖中可以看出，CX24測(cè)點(diǎn)的總變形量為32.76mm，占CX23測(cè)點(diǎn)總變形量的32.1%。北端頭井墻外側(cè)也為盾構(gòu)進(jìn)出洞攪拌樁加固，只是北端頭井在基坑開(kāi)挖之前，攪拌樁加固施工已經(jīng)完成了20d了。可見(jiàn)攪拌樁加固施工完成并達(dá)到養(yǎng)護(hù)期限后再進(jìn)行基坑開(kāi)挖，可以減少對(duì)基坑變形的影響。 

              
          
    由此可見(jiàn)，攪拌樁加固對(duì)基坑變形的影響很大，特別是在同時(shí)施工的情況下其影響尤為明顯。南端頭井地下墻位移過(guò)于偏大，不僅危及基坑安全，而且對(duì)今后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工帶來(lái)了困難。因此，考慮到攪拌樁加固時(shí)的擠土效應(yīng)，會(huì)對(duì)基坑的變形產(chǎn)生影響，所以盾構(gòu)進(jìn)出洞加固最好安排在圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成后（達(dá)到混凝土養(yǎng)護(hù)要求），端頭井開(kāi)挖前完成。

    4、采取的控制措施

    由于坑外攪拌樁加固會(huì)對(duì)基坑變形產(chǎn)生影響，為了盡可能地減小坑外攪拌樁加固對(duì)基坑變形的影響，可以采取如下措施：

    （1）合理安排施工順序，應(yīng)將盾構(gòu)進(jìn)出洞加固時(shí)間安排在車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成并達(dá)到混凝土養(yǎng)護(hù)要求后，而且要在端頭井開(kāi)挖前進(jìn)行，從而可以避免盾構(gòu)進(jìn)出洞攪拌樁加固對(duì)基坑變形造成過(guò)大的影響。嚴(yán)禁攪拌樁加固施工與基坑開(kāi)挖同時(shí)進(jìn)行。

    （2）合理規(guī)劃攪拌樁的施工流程和次序，選擇合理的位置允許釋放攪拌樁產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力，使應(yīng)力有所釋放，減少對(duì)基坑變形的影響。

    （3）如果因?yàn)楣て诨蚱渌┕ひ螅仨氝M(jìn)行不合理施工交叉時(shí)，應(yīng)考慮用其他對(duì)周邊環(huán)境影響較小的加固施工方法，例如采用取土置換的SMW工法進(jìn)行。

    5、結(jié)論

    （1）南北端頭井?dāng)嚢铇都庸淌┕び绊懕容^發(fā)現(xiàn)，由于施工工序安排不合理，南端頭井地下墻位移過(guò)于偏大，不僅危及基坑安全，而且對(duì)今后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工帶來(lái)了困難。基坑外側(cè)攪拌樁加固施工時(shí)，基坑開(kāi)挖卸載，釋放了攪拌樁的側(cè)向擠壓應(yīng)力，導(dǎo)致地下墻位移變形驟然加大。即使不進(jìn)行基坑開(kāi)挖，攪拌樁的側(cè)向擠壓力對(duì)地下墻的影響也很大，因此應(yīng)提高重視。

    （2）攪拌樁加固對(duì)基坑變形的影響跟施工工序和工期有很大關(guān)系。如果施工工期安排不當(dāng)就會(huì)對(duì)基坑變形產(chǎn)生不良影響。

    （3）攪拌樁加固施工時(shí)，為了減小攪拌樁施工對(duì)基坑變形的影響，應(yīng)將盾構(gòu)進(jìn)出洞加固時(shí)間安排在圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成并達(dá)到砼養(yǎng)護(hù)要求后，而且要在端頭井開(kāi)挖前進(jìn)行。嚴(yán)禁攪拌樁加固施工與基坑開(kāi)挖同時(shí)進(jìn)行。