流变地层中深基坑围护桩侵限成因及应对措施研究

宋真干

摘要：在流变地层中，由于土体力学性能差，导致土体自稳性能差，出现围护桩侵入结构边线的现象，基坑工程中称之为围护桩侵限。围护桩侵限侵占主体结构空间，影响后续主体结构施工。本文以流变地层中某地下室基坑工程为案例，对该基坑工程中围护桩侵限问题进行了分析研究，总结出流变地层中围护桩侵限原因、预防及处理措施，为类似地层条件下基坑工程提供参考。

关键词：流变地层；深基坑；围护桩；侵限

Research on Causes and Countermeasures of Retaining Pile Invasion with Foundation Pit Engineering in Rheological Strata

Song-zhengan1、2

1. 805 Team of East China Mineral Exploration and Development Bureau， Nanjing， 210001 2. Jiangsu East China Construction Engineering Co.， Ltd. Nanjing 210007

Abstract： Because of poor mechanical properties and self-stability of rheological strata， the invasion of retaining pile occurs with foundation pit engineering frequently. The invasion of retaining pile will encroach on main structure space and affect subsequent structure construction. Based on the two-story basement foundation pit project in rheological strata， the invasion of retaining pile has been researched. In the meantime， causes， precautions and countermeasures of invasion of retaining pile have been summarized， which provides a reference for foundation pit engineering under similar strata.

Key words： rheological strata； deep foundation pit； retaining pile； invasion of retaining pile

1.引言

隨着社会发展，人们逐渐意识到地下空间的优势，地下空间的开发也越来越火热。为了保证地下空间开发，常常需要采用围护结构和内支撑的形式抵挡基坑开挖卸荷所产生的水压力和土压力。在实际工程中，常常出现围护桩侵入结构边线问题，尤其在流变地层地区，由于土体的物理力学性能差，自稳性能差，围护桩侵限现象时有发生[1-3]。

围护桩侵限侵占主体结构空间，影响后续结构施工，甚至有可能需要更改设计方案，给后续主体结构的施工带来了一系列棘手的问题[4-6]。因此，需对围护桩侵限问题进行分析研究，寻求合适的预防措施和处理措施。

现以流变地层地区某2层地下室基坑项目为案例进行流变地层中深基坑旋挖成孔围护桩侵限问题研究，供同行参考。

2.地质情况及支护体系

2.1地质情况

场地范围内地层发育情况自上而下为：

（1）杂填土：杂色，稍湿，松散，主要由砂土、粘性土、碎石组成，局部有建筑垃圾，回填时间小于五年，欠固结状态。该层分布于整个场地浅表层。层厚0.50m～6.20m，平均2.13m。

（2）淤泥质土：灰色、灰黑色，流塑，部分夹有机质，无摇振反应，韧性低，具臭味，局部渐变为深灰色黏性土。层厚0.50m～12.60m，平均5.88m。

（3）淤泥质中粗砂：呈灰黑色饱和松散夹薄层状淤泥质土，颗粒成分以石英、长石为主局部含少量黏粒，级配不良。层厚0.40m～14.70m，平均5.90m。

（4）粉质黏土：黄褐色，可塑，局部软塑，黏性一般，韧性及干强度稍低，主要由黏粒、粉粒组成，为下伏基岩风化残积而成，局部含岩石碎屑。层厚0.75m～9.70m，平均3.54m。

（5）强风化岩：红褐色，裂隙发育，散体状结构，岩芯呈碎块状为主，局部块状，锤击声哑，手扳可断，局部夹中风化岩块或硬土状。层厚0.70m～15.60m，平均5.63m。

（6）中风化岩：红褐色，裂隙较发育，砂质结构，层状构造，岩芯呈短柱状、饼状，局部块状，锤击声脆，厚约1.00m～ 5.00m不等。

本项目场地地下水位较高，场地内的含水地层主要为地下水位以下的杂填土层、淤泥质土层、粉质黏土及强中风化岩带，其中淤泥质土、粉质黏土为透水性很弱的地层为相对的隔水层。

2.2支撑体系

本项目地下主体结构为两层地下室，其底板厚度为1000mm，中板厚度为500mm，顶板厚度为800mm；地下二层侧墙厚度900mm、地下一层侧墙厚度800mm；地下一层净高7000mm，地下二层净高5000mm。

项目基坑安全等级为一级，采用旋挖成孔灌注桩+内支撑的形式，采用1000@1200灌注桩，基坑外侧采用φ600@ 1200双重管高压旋喷桩（图1），基坑内侧挂网锚喷。内支撑为3道，第一道和第二道均为混凝土支撑，第三道支撑采用钢支撑。灌注桩要求入中风化岩不少于3m。采用管井降水为主，排水明沟为辅的降、排水体系[7-10]。

3.围护桩侵限情况

本项目待围护桩施工完毕后进行基坑开挖工作，在开挖和主体结构施工过程中测量发现灌注桩局部侵入主体结构范围，侵入范围如下：

（1）部分灌注桩鼓包现象严重，造成灌注桩侵限。

（2）灌注桩侵限范围主要为地下一层，侵入主体结构范围最大为32cm，地下室底板以上5m范围侵限值约22cm，中板以下5m范围侵限值约16cm。

（3）部分灌注桩自冠梁底部开始出现内倾，直至基坑底部。造成冠梁以下5m至底板的范围内均出现不同程度的整体侵限。

4.侵限原因及预防措施

为了预防工程中再次发生类似的侵限现象，对灌注桩倾斜的原因进行了分析，并提出了相应的预防措施。

本项目灌注桩侵限原因如下：

（1）造成灌注桩鼓包引起侵限的主要原因是钻孔泥浆性能不符合要求，造成局部中粗砂夹层塌孔，从而导致灌注混凝土后形成鼓包。

（2）本项目场地为流变地层，流变地层中的土体在有效应力作用下，土颗粒表面吸附水（气）具有粘滞性，从而使颗粒的重新排列和骨架体的错动具有时间效应，土体变形延迟，其变形与时间有关；软土随着时间的推移向坑内位移。工程现场存在基坑超挖、支撑架设不及时等现象，造成基坑暴露时间过长，引起围护桩向坑内发生位移过大，从而造成侵限现象的发生。

（3）本项目上部为流变地层强度低，而灌注桩需入中风化岩3m，客观上容易造成偏孔；同时主观上由于现场施工水平低下，成孔过程中纠偏不及时，直接导致了施工过程中发生偏孔，造成侵限现象的发生。

（4）因流变地层土体随着时间推移存在蠕动，施工过程中没有按时按规定复核控制点，导致放样不准，护筒安放时位置发生偏移，导致灌注桩桩位不准确，致使施工后的围护结构侵限。

（5）流变场地中的深基坑由于开挖卸荷会引起围护桩向基坑内产生位移，宜外放100mm，施工过程中现在作业人员对外放理解程度不够，外放标准把控不严，造成未外放或外放量较小，从而导致基坑围护桩倾限。

（6）現场管理混乱，质量把控意识不强。

具体预防措施如下：

①控制好泥浆配比，在含中粗砂夹层的流变地层场地中，适当增加泥浆浓度，并控制钻进速度，防止成孔过程中出现扩孔、塌孔等现象。

②基坑施工过程中严禁超挖，应留置坑底300mm厚度的土采用人工进行开挖，从而避免超挖现象的发生。

③对于基坑工程，尤其是流变场地的基坑工程，应及时架设支撑、施工结构底板，减少基坑暴露时间，必要时对土体进行加固，防止因土体蠕变造成围护桩向坑内发生位移过大，导致侵限现象的发生。

④对于流变场地中岩面较高的地层，应仔细查阅地勘报告，结合现场实际情况，加强监测，在成孔过程中控制钻进速度，注意及时纠偏，防止施工过程中发生偏孔，避免因偏孔而导致侵限情况的发生。

⑤施工过程中应按时按规定复核控制点，在流变地层中应适当缩短复核控制点的时间间隔，保证灌注桩桩位准确。

⑥施工过程中现场技术员应重视基坑围护结构外放，严格把控外放标准，在流变场地中的深基坑根据项目实际情况宜外放100mm以上。

⑦加强现场管理，做好施工过程中质量控制。

5.侵限问题处理措施

为了保证后续工程的顺利进行，需对围护桩侵限问题进行处理，结合本项目的情况，在实际工程中可采用的处理措施如下：

（1）对于灌注桩鼓包造成的侵限，侵限范围小于7cm，可采取直接凿除的方法，即通过炮机凿除侵限部分（图2）。灌注桩鼓包凿除后，需及时进行挂网锚喷，并尽快完成主体结构的施工。

（2）对于单根侵限大于7cm的钻孔桩，要一次凿除到位，凿除面进行高标号砂浆找平，不能有明显的凹凸面，且该处施工缝。凿桩时沿桩向上分段进行凿除，凿一段应立即施工一段，不可放置时间过长。

（3）对于侵限大于7cm的钻孔桩排桩，为了保证基坑稳定性，先施工未侵限部位主体结构侧墙，把侵限部分预留出来，在施工未侵限部分主体时及时做好施工缝处理工作，等主体结构侧墙混凝土强度达到75%及以上时再施工侵限部分主体结构。凿桩前分段及检测准备工作同单根侵限一样。对侵限桩处理后，当侧墙钢筋排距不足时，在靠近桩体一侧进行植筋处理，保证排距达到设计要求；植入深度不小于25d（d为钢筋直径），后植筋应与原排钢筋焊接，以保证钢筋的整体受力。

（4）对于侵限范围大于30cm的侵限桩，当侵限的围护结构处理困难时，应由业主、设计及监理单位进行现场评估后共同研究处理方案。通过对主体结构设计进行适当变更，达到保证工程安全的目的，常见的变更措施有提高侧墙混凝土等级，增加侧墙钢筋直径，必要时可在侵限与未侵限处设置暗柱和暗梁。本项目将混凝土等级由C35提升到C40，同时对侵限范围内的钢筋直径增加了2mm，从而保证了结构安全。

（5）当基坑围护桩侵限对基坑产生质量安全影响，存在隐患时，应通过灌注桩外增加管高压旋喷止水桩的加固处理方案进行补救。

6.结语

围护桩侵限侵占主体结构空间，影响后续结构施工，为了解决基坑围护桩侵限，对围护桩侵限问题、预防措施和处理措施进行分析研究。通过研究，得出以下结论：

（1）造成深基坑围护桩侵限的原因主要有灌注桩鼓包、放样不准、偏孔、外放不达标和基坑暴露时间过长等。

（2）施工过程中现场技术员应重视基坑围护结构外放，严格把控外放标准，在流变场地中的深基坑根据项目实际情况宜外放100mm以上。

（3）对于灌注桩鼓包造成的侵限，侵限范围小于7cm时，可采取直接凿除的方法。

（4）对于侵限范围大于30cm的侵限桩，当侵限的围护结构处理困难时，经业主、设计及监理单位评估后，可采用提高侧墙混凝土等级，增加侧墙钢筋直径或设置暗柱和暗梁等措施。

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