李焕容，时晓晨，段崇宝，董洪涛，余冬冬，郭志强

(中国建筑第八工程局有限公司，上海 200000)

0 引言

随着我国基础设施建设的发展，工程领域地基加固研究成为一大热点，常用的地基加固方法有注浆法、高压喷射注浆法、置换法、水泥土搅拌法等，许多研究人员针对地基加固展开了大量研究。邢建营等[1]针对坝基覆盖层处理问题，制定了固结灌浆、旋喷桩等多种坝基处理方案，有效降低了防渗系统变形，覆盖层变形较小；曹浪等[2]针对广州地区深厚淤泥质软土地层，上部采用两喷两搅工艺，下部采用四搅四喷工艺，同时采用针对性的喷浆措施，能有效保证搅拌质量；朱德良等[3]选用高压旋喷桩复合地基方案，确定设计参数和施工工艺；王建梅[4]分别采用预应力管桩、高压旋喷桩及水泥搅拌桩等地基处理技术对软土进行处理；张玉伟等[5]依托黄土地铁隧道工程，研发地基浸水模型试验装置，系统开展三轴搅拌桩处治隧道基底效果的模型试验；吕欣豪等[6]采用微钢管桩和高压旋喷联合支护技术，避免结构对管廊扰动；楼凯俊等[7]应用PLAXIS3D数值模拟软件，确定典型黏土地区土体小应变硬化模型的土体参数取值方法；高宗立等[8]运用三轴搅拌桩止水帷幕技术和四喷四搅工艺解决圆砾层、中风化泥岩层施工难点；王占生等[9]探讨基坑围护加固过程中下卧地铁盾构隧道结构的纵横向变形规律。

上述研究成果对不同地基加固提供有效的现场施工理论和经验，但在管廊基坑桩间止水方面的研究成果较少。

本项目采用三轴搅拌桩与高压旋喷桩组合加固地基，一方面采用三轴搅拌桩加固杂填土地基；另一方面采用高压旋喷桩在桩边缘进行止水加固，解决了三轴搅拌桩加固不到基坑边缘的问题。既加固了地基，又满足了桩间防水要求，三轴搅拌桩加固地基速度快，效果好；同时分析监测数据的变化原因，为施工提供指导。

1 工程概况

雄安站枢纽片区市政道路、综合管廊、排水管网系统(一期)工程一标段，主要施工内容包括地面道路、地下道路、物流通道、综合管廊、排水管网系统、桥梁及通道等。项目位置如图1所示。

图1 项目位置

本项目管廊主体采用明挖法施工，基坑深度约22.5m，杂填土区域人工填土层厚度变化大，堆积时间短，结构松散，土质很不均匀，力学性质差，稳定性较差。2020年8月1日N9K2+170—N9K2+230范围内，地表沉降最大变化量为-18.86mm(N9YK2+190)，累计变化量为-30.31mm，地表沉降控制值速率为3mm/d，累计20mm；桩顶水平位移最大变化量为8.1mm(N9K2+170)，累计变化量为10.7mm，桩顶水平位移控制值速率为3mm/d，累计为30mm；桩体位移最大变化量7.04mm(N9K1+170-ZQT02)，桩体位移速率控制值速率3mm/d，累计50mm；支撑轴力最大测值为2 353.5kN(N9K2+170)，轴力设计值为616kN；以上监测项目均超过设计控制值，发生红色预警。杂填土对明挖基坑支护体系稳固、基坑侧壁变形控制会产生不利影响，同时填土地层未经有效处理一般不宜直接作为地基的持力土层。N9边道路面沉陷较大，N9-E3节点四周上方土体向下滑动，现场出现滑落裂缝，冠梁受侧向土压力产生裂缝，N9钢板桩四周存在积水。N9K2+170—N9K2+230范围内基坑土方开挖阶段东侧基坑边缘4.5m范围内出现大面积地基沉降。

由于项目工期较紧，管廊建成后防止基坑围护桩桩间渗水，为了保证基坑土方开挖和主体施工阶段安全，对基坑围护桩外侧0.5m范围内进行高压旋喷桩坑外加固，在高压旋喷桩外侧4m范围内采用三轴搅拌桩加固。

2 杂填土地基加固设计

水泥搅拌桩处理地基加固范围为N9k2+170—N9k2+230，长度60m，处理范围主要为N9围护桩东侧及基底加固。水泥搅拌桩采用42.5R复合硅酸盐水泥，桩径850mm，水泥掺入比暂定不低于16%，(建筑、生活垃圾范围内水泥掺量为20%)，高压旋喷桩φ850mm@600mm，水泥掺量450kg/m3，水泥掺量可根据搅拌桩、旋喷桩试桩效果调整。水灰比控制在1.0～1.5，水泥土桩体无侧限抗压强度≥0.3MPa，水泥搅拌桩之间搭接250mm。

3 杂填土地基监测布置及变化分析

3.1 杂填土地基沉降变化分析

布置杂填土地基沉降监测点，要求沿里程方向20m布置1组监测点，同一组每个监测点横向间距4m，第1个地表沉降监测点布置在坡顶位置。原N9YK2+190地表沉降点最大变形速率-18.86mm/d，累计沉降-30.11mm，达到报警值。2020年8月1日开始消除预警。对现场重新布点并持续监测，最大沉降-11.86mm，本月最大变化量-1.54mm，最大日平均速率-0.05mm/d，变速率稳定，如图2所示。

图2 地基加固过程中沉降变化趋势

1)从图2中可以看出，在8月15日前，3组典型地表监测点都有下降趋势，然后累计沉降变化速率越来越小，地基沉降趋于稳定。

2)从N9YK2+170典型地表沉降点可知，8月1日—8月15日，累计沉降值从-0.85mm下降到-4.00mm，下降平均速率为0.21mm/d。同理，N9YK2+190和N9YK2+210典型地表沉降点下降平均速率分别0.117mm/d和0.05mm/d。

3)分析以上原因可知，杂填土地基加固初期存在沉降不完全，水泥颗粒与土颗粒之间存在空隙，压实度较小，沉降不稳定。后期土体固结，土颗粒之间摩擦力增大，与自身重力趋于平衡状态。

3.2 支撑轴力变化分析

布置支撑轴力监测点，要求沿里程方向在每个钢支撑布设1个监测点，支撑轴力监测点位于钢支撑的活络端。原支撑轴力最大监测值2 353.5kN(N9K2+170)，轴力设计值为616.60kN，达到报警值。N9K2+170ZCL01轴力值1 297.32kN，本月变化量为-364.66kN，平均日变化量为-12.16kN/d；N9K2+170ZCL02轴力值1 630.18kN，本月变化量为37.13kN，平均日变化量1.24kN/d；N9K2+210ZCL01轴力值1 970.42kN，本月变化量为-76.47kN，平均日变化量为-2.55kN/d；支撑受力无增大趋势，状态相对稳定(见图3)。

图3 地基加固过程中支撑轴力变化趋势

1)从图3可知，8月7日前，4组支撑轴力急剧变化；8月7日后，支撑轴力N9K2+170ZCL02和N9K2+210ZCL02两个监测点轴力较预警时支撑轴力变化较小；支撑轴力N9K2+170ZCL01增大，N9K2+210ZCL01变小。4组监测点轴力后期达到一个新的受力平衡状态。

2)从N9K2+170ZCL01和N9K2+210ZCL02支撑轴力监测点可知，支撑轴力基本不变，但趋于一个新的动态受力平衡；N9K2+170ZCL02较预警时支撑轴力增大了201.5kN；N9K2+210ZCL01较预警时支撑轴力变小了470.42kN。

3)分析上述原因可知：①杂填土地基加固后，支撑轴力变化较小 原因是支撑轴力达到预警值后，钢支撑存在残余变形；②支撑轴力变大 由于土体加固后局部混凝土容重增大；③支撑轴力变小 原因是加固土体后，边坡倾覆角度变小，土体侧压力减小。

3.3 桩顶水平位移变化分析

布置围护桩桩顶监测点，要求沿里程方向20m布置1组监测点，同一组每个监测点横向间距4m，并布设在冠梁位置。

原桩顶水平位移5月31日最大变化量为8.1mm(N9K2+170)，累计变化量10.7mm，桩顶水平位移控制值速率为3mm/d，累计30mm，达到报警值。N9K2+170东侧冠梁进行破除，重新进行钢筋绑扎和浇筑，桩顶水平位移点进行重新布设和监测，累计变形值为2.79mm，本月变形量为2.76mm，日平均速率为0.09mm，变形速率稳定，如图4所示。

图4 地基加固过程中桩顶水平位移变化趋势

1)由图4可知，3组监测点桩顶水平位移较预警时增大，并达到了一个新的动态平衡。

2)N9K2+170桩顶水平位移从8月1日至9月10日增大了6.125mm，N9K2+210桩顶水平位移增大了7.25mm；N9K2+190桩顶水平位移在2～4mm波动，基本没有变化，达到了动态平衡。

3)分析上述原因可知：桩顶位移增大是由于冠梁分布筋受到土体侧压力变形，分布筋中存在残余应力和残余变形，导致冠梁产生不可恢复的变形。

3.4 桩体水平位移变化分析

桩体监测点要求沿里程方向每40m布置1组，距离冠梁顶以下每隔0.5m布置1个监测点，桩基施工时，将监测装置敷设在钢筋笼内迎土侧。

桩体位移5月31日最大变化量7.04mm/d(N9K1+170-ZQT02)，桩体位移速率控制值3mm/d，达到报警值。N9K1+170-ZQT02最大变形值40.90mm，本月变化量2.76mm，平均日变化速率0.09mm/d，桩体变化稳定。

1)随着时间的推移，桩向基坑内倾斜的趋势越来明显，在8月20日左右每个监测点桩体位移达到最大，然后，慢慢恢复部分变形，但仍有部分变形不可恢复。

2)8月1日桩体从冠梁往下深度0.5m处位移达22mm，桩体从冠梁往下深度8m处位移达25mm，增加3mm，桩体从冠梁往下深度16m处位移达10mm，较0.5m处减小了12mm。

3)分析原因可知：一方面随着土体深度加大，桩体受到的土压力越来越大，杂填土地基加固完后，桩体向基坑偏移恢复了一部分，但仍有部分偏移不可恢复；另一方面，连续长达1个多月的桩体偏移监测，发现在土体开挖至基槽底时，桩体偏移最大，随着主体结构的完成，土体侧压力对桩的作用力减小，所以桩体恢复了部分变形。

4 结语

1)采用高压旋喷桩和三轴搅拌桩组合加固杂填土地基，既加固了地基，又满足了桩间防水要求。

2)三轴搅拌桩加固完杂填土地基前期土颗粒之间存在孔隙，土体沉降不完全，前期不宜过多堆载，后期土体固结，地基沉降趋于动态平衡。

3)杂填土地基塌陷对围护桩顶冠梁产生不可恢复的残余变形，即使加固后，仍不可恢复，建议主体施工前对冠梁进行破除，重新进行钢筋绑扎和浇筑，并对钢支撑重新架设。

4)土方开挖阶段，及时架设钢支撑，尤其在清槽完成后及时浇筑底板，并进行管廊主体施工，对维护基坑边坡稳定起到较好的支撑作用。