CFG桩基坑内施工对基坑支护稳定性的影响

摘 要：现代的城市建设进程中，地下空间被充分地利用起来。地下空间需要采用基坑施工。如果是在软土地区进行基坑开挖，就要对施工场地周围的建筑物实施保护。根据多年的工程施工经验，基坑施工中采用CFG桩，主要是利用桩间土的承载力所发挥的作用，将荷载向更深层的地基传递，因此需要在CFG桩施工中，考虑到由于地基土扰动、地下水变化等等对施工的影响，以避免基坑内进行CFG桩施工中出现基坑周围地面开裂、塌陷等的现象。本论文针对CFG桩基坑内施工对基坑支护稳定性的影响进行研究。

关键词：基坑施工；CFG桩；基坑支护；稳定性

CFG桩是目前基坑施工中常用的地基处理方法，它是在按建筑设计要求开挖到设计基底标高后，当地基承载力达不到设计要求值时，然后进行CFG桩施工以提高地基土的承载能力。但是基坑施工中，CFG桩在地基处理的过程中会受到地基的扰动以及地下水变化等等的影响，对基坑支护的稳定性造成影响，这也成为目前基坑施工中需要重点研究的课题。

1 工程概况

某小区工程共四栋楼，其中住宅楼三栋，农贸市场一栋。在施工场地的南部有一博物馆，基坑的东侧有一栋四层楼。本工程开挖的基坑规格为，长97.3米，宽69.8米，占地面积6791.54平方米。所挖掘的基坑的深度为8.9米。在地基施工过程中，采用CFG桩地基处理，以增加地基承载力。CFG桩的长度为12米，直径0.54米。在基坑施工场地的东侧采用单排支护桩，其他都为双排支护桩，相互直接咬合0.25米。在基坑施工中，在基坑的东侧和北侧都出现了裂缝。裂缝处如果不仔细检查是看不出来的。过了一个星期后，裂缝的程度加深，且裂缝之间连贯起来并趋于稳定。此时，最大裂缝的宽度达到了5.5毫米，且已经延伸到住宅楼的两侧。

2 基坑施工模拟

2.1 材料参数 基坑施工模拟的构建，根据工程特点建立D-P模型（Drucker-Prager模型），设定介质相同，即为各向均质；选择弹性和塑性都较为理想的材料；弹性体则为桩、支撑。基坑施工模拟利用Midas/GTS来完成[1]。由于基坑的土层分布较为复杂，需要将参数相近的涂层进行合并。根据施工现场勘查，这里的地质土层为14层。

2.2 建立模型 常规而言，基坑开挖的影响宽度和影响深度都是开挖深度的3倍左右，但是，本工程较为特殊。受到基坑周围环境因素的影响，基坑开挖的影响宽度如下计算：

基坑开挖的影响宽度=2×（开挖深度+CFG桩施工深度）

按照计算机配置，基坑开挖的影响深度为CFG桩下面的2.5倍。有限元模型尺寸即为：236米×219米×46米。

对基坑模型的移动情况进行控制，可以采取位移约束的方式，包括模型的底部和四周围的边缘都要采取控制措施，以避免模型出现位移[2]。

2.3 模拟监测结果分析 针对基坑支护CFG桩的桩顶质量进行分析，可以明确，随着基坑开挖，模型的各个监测点位移情况就更为明显，且各个监测点的位移都存在着共性。运用MIDAS分析软件，就可以通过建模的方式，模拟基坑支护的整个操作过程。

从基坑内施工中所存在的土体位移情况来看，基坑施工中的重点监测对象就是周围环境中的建筑物。因此，就要在建筑物到基坑的一段距离中选取几个计算点，以对基坑周围所发生的土体变化情况进行分析，总结出土体变化规律。

可以明确，处于基坑施工的前期，从应力分布情况来看，土体所发生的变形以及所存在的土体沉降都会随着基坑深度而有所增加，相应地，处于支护结构后侧的主动土会增加压力。此时，CFG桩的距离就会与土体的位移情况呈反比，即，如果支护桩距离较小，土体的位移就会加大，反之亦然。基坑施工中所导致的地表沉降则会因其距离基坑较远而沉降幅度减小，如果距离基坑较近而沉降幅度增大，紧靠围护桩体的位置所发生的地表沉降是最大的。

3 基坑施工的改进措施

由于基坑施工中连续施打CFG樁，导致基坑的东侧和北侧都出现了裂缝，因此而设计了两种CFG桩施工方案，即在基坑内击打CFG桩的时候，采用连续施打和间隔跳打两种方式。

在开挖基坑和支锚中，这两种施工方案是相同的，但是施工的步骤存在着不同。当连续施打CFG桩和间隔跳打中，基坑底部出现了扰动，CFG桩出现了位移，且位移的程度较低。

从基坑周围所存在的土体变形情况来看，间隔跳打的CFG桩中，其中的一根不符合基坑支护的设计要求。如果采取CFG桩的连续施打和间隔跳打施工，基坑周围的土体就会出现水平方向的位移和纵向位移。为了确保基坑支护的稳定性，可以采取间隔三根就跳打一次的方式，但是，却因此而导致基坑施工进度缓慢，影响了经济效益。

4 产生地面开裂的原因

4.1 基坑主动区的土体发生了变形 开挖基坑内的CFG桩的施工，在排土上采用了长螺旋钻管内泵压的工艺技术，但是由于桩间密度较高，使得大量的土体在基坑中被排出之后，主动区土体的变形幅度较大，由此而导致局部地面开裂。

4.2 CFG桩的施工中，混合料强度没有达到要求 基坑内的CFG桩施工，可以加快施工进度，但是混合料在短时间内无法达到规定的强度。根据试验结果可以明确，通常情况下，如果工程施工的时间较长，当施工28天的时候，混合料的强度就要达到100%，而且时间越长，强度就应该越大，到90天的时候，混合料强度就要达到28天强度的2倍，才可以确保工程安全[5]。但是，CFG桩施工加快了施工速度，缩短了工期，使得混合料的强度难以满足设计强度要求。此外，混合料存在浮浆问题，会导致距离桩顶的一段出现空桩，或者桩顶部位的质量不符合设计要求，由此而导致土体移动。

4.3 基坑周围土体出现不均匀沉降 从施工场地的土质情况来看，以粉土、粘性土居多。这类土的抗压能力较差，在压力作用下很容易出现塑性变形，使得基坑周围的土体出现不均匀沉降。

5 结论

综上所述，科学技术渗入到建筑工程施工中，使得建筑工程逐渐向地下发展，以将地下空间充分地利用起来。地下工程中，深基坑工程技术问题是需要直接面对的。为了避免地下建筑结构受到各种因素的影响而遭到损毁，就需要进行深基坑的支护结构设计。CFG桩虽然在基坑施工得以普遍应用，但是会受到施工设备的局限。为了使CFG桩施工能够满足技术要求，就要针对CFG桩对基坑支护稳定性所产生的影响进行研究。

参考文献：

[1]熊保林，王希良，路春娇.高边坡预应力锚索格子粱加固系统三维有限元分析[J].铁道建筑，2010（02）：67-70.

[2]王伟.柔性基础下CFG桩复合地基工作机理探讨[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2011，30（S）：108-110.

朱江身份证：510811197509274579