方永春 金偉江

(浙江省三建建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310016)

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·巖土工程·地基基礎(chǔ)·

基坑支護(hù)中鉆孔灌注樁對(duì)止水帷幕影響的研究

方永春 金偉江

(浙江省三建建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310016)

介紹了源匯法的基本原理，并利用源匯法，分析了鉆孔樁施工引起止水帷幕結(jié)構(gòu)的應(yīng)變規(guī)律，從而判斷鉆孔樁施工對(duì)止水帷幕的影響，對(duì)類似工程施工有一定的借鑒意義。

源匯法，鉆孔樁，止水帷幕，位移

在飽和軟土中做基坑支護(hù)，地下水的控制是保證基坑支護(hù)安全的關(guān)鍵處理措施之一。我國(guó)目前對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中地下水位的控制通常采用基坑降排水和止水設(shè)計(jì)。其中在止水設(shè)計(jì)中常采用攪拌樁做止水帷幕，這種“止水帷幕+鉆孔灌注樁”的基坑支護(hù)形式更是在地下水豐富的地區(qū)經(jīng)常采用，但這種支護(hù)體系在施工過(guò)程中，為了工期要求，鉆孔灌注樁與攪拌樁需要交叉施工，兩個(gè)樁型的施工時(shí)間的間隔問(wèn)題一直是施工中的難題，如果鉆孔灌注樁施工過(guò)早，可能會(huì)造成塌孔或者是攪拌破損，直接影響止水帷幕的止水效果;如果鉆孔灌注樁按正常時(shí)間施工，工期肯定會(huì)受到影響。同時(shí)，在“止水帷幕+鉆孔灌注樁”的支護(hù)體系中鉆孔樁與攪拌樁的間距很小，鉆孔灌注樁鉆孔過(guò)程產(chǎn)生的剪切力會(huì)使攪拌樁搭接位置開(kāi)裂，對(duì)止水帷幕造成漏水。潘民源[1]提出，在基坑圍護(hù)樁套打施工時(shí), 開(kāi)始插入打設(shè)圍護(hù)的鉆孔灌注樁，應(yīng)在水泥土攪拌樁成樁后的1周左右時(shí)間進(jìn)行,此時(shí)已成樁的水泥土攪拌樁的強(qiáng)度剛好能夠發(fā)展到50%左右，但是這個(gè)范圍并不準(zhǔn)確。并且水泥土試塊的彈性摸量與現(xiàn)場(chǎng)水泥土的彈性模量又有差異，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際控制過(guò)程中不好掌握。鉆孔灌注樁在鉆孔階段對(duì)圍護(hù)的攪拌樁的移位影響，同樣會(huì)影響到土體包括止水帷幕的水平移位，在有限體固體土力學(xué)中，得到的移位解析是很復(fù)雜的。而利用源匯法模擬鉆孔開(kāi)挖的分析方法可以得到一個(gè)簡(jiǎn)單的解析計(jì)算，準(zhǔn)確的定量分析打樁對(duì)周圍土體的影響，進(jìn)而確定合理的交叉施工時(shí)間。

1 源匯法基本原理假定分析

首先利用源匯法[2]基本原理針對(duì)鉆孔灌注樁的周圍土體做相應(yīng)的假定分析：首先假設(shè)圍護(hù)止水用的攪拌樁為鉆孔灌注樁周圍的土體,并把這個(gè)土體設(shè)為無(wú)限體，原地面在力源的作用下,相應(yīng)位置會(huì)產(chǎn)生正應(yīng)力σ0與剪應(yīng)力T0，這個(gè)正應(yīng)力和剪應(yīng)力會(huì)在攪拌樁內(nèi)產(chǎn)生位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)；然后，在對(duì)應(yīng)力源地面以上的位置，我們?cè)偌俣ㄔ阽R像匯的作用下，原地面位置會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的反向的正應(yīng)力-σ0與剪應(yīng)力T0，這樣在源與匯的作用下，可以有效的抵消地面實(shí)際上不存在的法向應(yīng)力；最后，在源與匯的作用下，我們假定地面上有一個(gè)大小為其2倍并與T0方向相反的切向應(yīng)力作用，并求出這個(gè)切向應(yīng)力在地面與以下各點(diǎn)所產(chǎn)生的位移場(chǎng)。通過(guò)以上三個(gè)步驟產(chǎn)生的位移之和即為移位解答。

2 土體位移量計(jì)算

運(yùn)用源匯法基本原理對(duì)鉆孔灌注樁周邊水泥土攪拌樁的假定分析，我們可以得到在樁長(zhǎng)為L(zhǎng)的鉆孔灌注樁周圍的攪拌樁形成的無(wú)限均為半空間彈性土體應(yīng)變的基本受力源與匯。在受力源與匯的作用下，均勻土體在空間地面點(diǎn)的位移就可以代表鉆孔灌注樁施工對(duì)周圍的影響[3]。

地面點(diǎn)在空間坐標(biāo)系受源匯作用的坐標(biāo)圖形見(jiàn)圖1，位移計(jì)算公式如下：

(1)

其中，R1=[X2+Y2+(Z-L)2]1/2；R2=[X2+Y2+(Z+L)2]1/2。

通過(guò)對(duì)計(jì)算式的解析，可以得到鉆孔灌注樁施工過(guò)程中對(duì)水泥攪拌樁的剪切變形值。

3 剪切變形參數(shù)選擇

水泥土的變形模量及彈性模量的取值在目前沒(méi)有一個(gè)完備的取值標(biāo)準(zhǔn)。雖然在相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等方面的規(guī)范對(duì)檢測(cè)都有相應(yīng)要求，但是目前尚無(wú)針對(duì)水泥土攪拌樁檢測(cè)技術(shù)的專門規(guī)范，使得施工過(guò)程中不能系統(tǒng)地對(duì)水泥土攪拌樁進(jìn)行檢測(cè)。所以目前設(shè)計(jì)前一般會(huì)做實(shí)驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)來(lái)處理土的配比問(wèn)題，有針對(duì)性的對(duì)每個(gè)不同場(chǎng)地的土的性質(zhì)，選擇不同的配比試驗(yàn)對(duì)水泥滲入量、水灰比等參數(shù)進(jìn)行比較和優(yōu)化，以達(dá)到尋找最佳配比的目的。曹寶飛[4]在這方面的研究做出了有效的研究成果，他在水泥土變形模量及彈性模量的試驗(yàn)中提出了可供工程借鑒的結(jié)論：水泥土變形模量在14 d～28 d內(nèi)有顯著增長(zhǎng)，水泥土的彈性模量EC可取4倍～5倍實(shí)驗(yàn)試塊的E50值。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水泥攪拌樁施工前測(cè)定的水泥土的彈性模量及泊松比，便可以計(jì)算出攪拌樁在鉆孔灌注樁鉆孔時(shí)受到的剪切力值，以及知道在這個(gè)剪切力作用下對(duì)攪拌樁的影響程度。有了這個(gè)定量的參數(shù)可以指導(dǎo)基坑支護(hù)施工，避免管理人員因?yàn)閰⒄諛?biāo)準(zhǔn)范圍的不同，對(duì)攪拌樁與鉆孔灌注樁交叉施工時(shí)間的不同理解而產(chǎn)生異議。

由于鉆孔灌注樁成孔過(guò)程中會(huì)不斷的清孔，維持清孔的流動(dòng)水會(huì)加大土體所受的有效應(yīng)力，進(jìn)而引起土體本身的壓縮，引發(fā)對(duì)應(yīng)土體的固結(jié)沉降，從而引起地表的明顯下沉，因此，這種沉降影響會(huì)對(duì)周圍相鄰建(構(gòu))筑物產(chǎn)生附加沉降，對(duì)周圍建筑物的安全產(chǎn)生影響，從而給工程建設(shè)帶來(lái)負(fù)面影響。而如果使用源匯法精準(zhǔn)的解析地表的各向位移，可以有針對(duì)性的研究鉆孔灌注樁對(duì)周圍土體的影響，提前采取措施，有效控制這種不良影響。

4 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際基坑工程設(shè)計(jì)中，對(duì)深基坑設(shè)計(jì)時(shí)水壓力的計(jì)算根據(jù)基坑支護(hù)有關(guān)規(guī)范的規(guī)定有兩種處理辦法：即“水土計(jì)算”和“水土合算”。但是，在樁基的開(kāi)孔過(guò)程中由于需要清孔和護(hù)壁，泥漿的使用很多時(shí)候會(huì)引起負(fù)超靜孔壓，同時(shí)樁后土體中也很難避免出現(xiàn)毛細(xì)飽和區(qū)等影響，這兩種算法都因?yàn)樗畨合禂?shù)出現(xiàn)了不合理現(xiàn)象。

利用源匯法對(duì)土體的三維計(jì)算得到的剪切力及地面的土體位移值，可能簡(jiǎn)單地定量解析開(kāi)孔對(duì)基坑周圍土體的影響，為因開(kāi)挖成孔而引起的地表土位移提出了理論指導(dǎo)。

[1] 潘民源.基坑圍護(hù)樁套打施工技術(shù)[J].建筑施工，1998，20(3)：19-21.

[2] Sagaseta C.Analysis of undrained soil deformation due to ground loss[J].Geotechnique,1987，37(3)：31-32.

[3] 朱建才，鄭軼軼.基坑圍護(hù)樁套打施工技術(shù)[J].浙江建筑，2012，29(2)：27.

[4] 曹寶飛.水泥土變形模量及彈性模量試驗(yàn)研究[J].中國(guó)西部科技，2006(34)：27.

Research on foundation pit in bored pile of waterproof curtain effect

Fang Yongchun Jin Weijiang

(ThreeZhejiangProvincialConstructionGroupLimitedCompany,Hangzhou310016,China)

The paper introduces the basic principle for the source distribution method, adopts the method to analyze the strain o the waterproof curtain caused by the bored pile construction, so as to judge the influence of the bored pile construction on the waterproof curtain, and it is meaningful for similar projects.

source distribution method, bored pile, waterproof curtain, displacement

1009-6825(2016)30-0076-02

2016-08-15

方永春(1969- )，男，高級(jí)工程師

TU473.14

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