基坑开挖过程中钢管桩加固技术对桩基变位的影响研究

李棋

中国电建集团铁路建设有限公司 北京 100089

前言

随着城市化进程，市区可利用的地面空间变少，土地资源稀缺，对城市巨大的地下空间的需求愈演愈烈，城市轨道交通应运而生，并逐渐成为城市主流公共交通方式。成都地铁18号线一期工程起点为火车南站，该处西侧紧临天府立交桥、地面交通量大、地下管线复杂，施工作业空间受限。

需加固的对象为天府立交桥西侧的一排墩基础，总计加固37处，开挖的基坑安全等级为A级。

1 工程地质概况

根据勘察单位提供的相关资料，拟建场地均为第四系（Q）地层覆盖，地表多为人工填土（Q4ml）覆盖，其下为全新统冲积（Q4al）软土、粉质黏土、粉土、黏土、砂土及卵石土，上更新统冰水沉积、冲积（Q3fgl+al）粉土、砂土及卵石土，下伏基岩为白垩系上统灌口组（K2g）泥岩。场地地形总体较平坦，地面高程约493～495m，地貌上属于岷江冲洪积扇状平原Ⅱ级阶地[1]。

2 钢管桩与条形承台加固技术

随着基坑开挖工作开展，基坑附近地下水位变化，地应力重分布，势必造成附近高架桥墩的桩基础东侧摩阻力及端阻变化，使得桩基承载力下降，桥面产生不均匀沉降或桩身倾斜过大而影响结构安全。根据设计和规范要求，对基坑影响范围内的桩基础（φ1.8m钻孔桩）进行加固，加固的核心内容：以6根钢管混凝土桩（φ0.245m）加条形承台对既有桩基进行加固处理，钢管桩长度不等，但均嵌入基岩至少1m[2]。

3 全过程监测

3.1 监测点布置

被加固桥墩的竖向同一断面（垂直于基坑围护结构）布设2个位移测点，用于观测各点竖向、水平位移及墩身倾斜、桥墩间差异沉降。

加固桥墩对应梁体两端布设位移测点，用于观测梁体竖向、水平位移。管线部门无具体要求，监测点布置在悬吊管线的中部及两端，以观测选点管线隆沉及挠度。加固基坑各边中点布设坡顶位移测点及地表沉降测点。

施工前建立监测控制网，对各监测项目进行初始值采取。对既有公路桥墩施工前各特征点（桥面、墩身）位移（此后动态观测应延续至桩基托换成及隧道衬砌完成后半年）。

3.2 监测控制要求

对涉及桩基加固的桥墩及管线进行沉降监测，监测仪器精度不大于1″，基准点要稳定，不受加固施工和车站主体施工的影响，控制标准见表1。

加固完毕两个星期内，要进行监测工作。此时仅监测被加固桩的沉降，第一周监测频率为1次/d，第二周为1次/2d，及时反馈监测数据，管线的监测频率为1次/d[3]。

表1 监测项目控制标准

4 桩基变位分析

4.1 桩顶竖向位移分析

选择具有代表性的3根桩基的顶点竖向位移，对竖向位移进行统计分析，随着基坑开挖，地层受到影响，各桩的竖向位移逐渐增大，变化速率较大，呈发散趋势，最大值为6.3mm≦25mm（控制标准）；桩基加固以后，桩顶竖向位移累计值逐渐收敛在5mm以内，变化速率较小；而测点ZQC28竖向位移变化剧烈，表明其受基坑影响大，与实际桩距离基坑更近相符合[4]。

图1 桩顶竖向位移

图2 桩顶水平位移

4.2 桩顶水平位移分析

通过对3个测点处桩基础的水平位移变形曲线可知，水平位移主要为正，表明随着基坑开挖进行，近乎所以监测点都向基坑内侧倾斜；水平位移先较快增大，最大值在7.5mm左右，复合控制标准；桩基加固完成后，水平位移收敛至+5mm附近，收敛一致性好，相较于竖向位移变化，水平位移对基坑开挖敏感性更高，受影响程度更大[5]。

5 结束语

在复杂地层条件及环境中，钢管桩结合条形承台的加固技术效果显著，是合理可行的；桩顶位移和竖向位移在加固前均发散，加固后均收敛在控制标准以内，但水平位移对基坑开挖响应更敏感；选择合理的桩基加固方案是保证既有建筑物正常运行的必备条件，本项目使用的加固技术在相似工程中具有一定的推广价值和前景。