坑外搅拌桩加固对基坑变形影响

在软土基坑施工过程中，由于地铁盾构进出洞和保护基坑周边建筑物，经常要进行坑外加固。体外加固会提高土体的强度，也会影响基坑的变形。结合上海地铁某车站端头井加固工程实例，分析了坑外搅拌桩加固对基坑变形的不利影响，并在此基础上提出了减小坑外加固影响的控制措施，希望能为今后类似工程提供参考。
简介
搅拌桩加固以其布置灵活、加固效果显著等优点，在软土地区的地下工程中得到了广泛的应用[1]。然而，其负面影响并未受到重视。在盾构隧道进出口区域采用搅拌桩加固，施工过程中会产生侧向挤土效应，对基坑围护墙的位移和变形产生重大影响。尤其是搅拌桩加固与基坑同时施工时，施工工序顺序、施工工期等不合理因素会产生更明显的影响，甚至危及基坑安全。因此，协调好盾构隧道或基坑内搅拌桩加固施工的工序和流程是非常重要的。应充分考虑搅拌桩加固施工对车站地下墙位移和变形的影响，必要时应采用更安全合理的加固施工工艺。
本文结合实际工程和实测数据，着重分析了合理安排施工工艺的重要性。
1。工程概况
上海某地铁站，南北走向，为浅埋地下两层双柱岛式车站。主体结构外包尺寸为468.2m×19.20m，平台中心底板埋深为14.52m，车站两端有两个端头井(即盾构工作井)，北端头井外包尺寸为14.9m×30.36m，底板埋深为16.989m；南端端井外包尺寸为14.9m×24m，底板埋深为16.058m，围护结构为地下连续墙，厚度为800mm，支撑体系采用φ 609钢管支撑，标准段4根，端井5根。车站基坑变形控制保护等级为二级[2]，车站基坑地下连续墙水平位移≤3%H(H为基坑深度)。车站基坑工程各土层分布情况
为了保证盾构安全进出，往往对盾构进出口附近的土体进行加固，常用的方法是搅拌桩加固。在车站南北端的井壁外，有盾构进出洞加固区，均采用搅拌桩加固。盾构进出洞加固区宽度为6m，加固深度从盾构洞圈的上、下、左、右侧到3m。
2。站尾井实际施工情况
该站对测斜、地面沉降、支撑轴力等进行严格监控。，并利用远程监测管理系统实现监测数据的实时采集、传输和分析，根据工况指导施工，以保证施工区域邻近的既有建筑物和地下管线的安全以及围护系统本身的稳定性，为设计和施工提供依据。本文对盾构隧道加固区的变形进行了分析。
由于车站南端头井工期紧迫，10月20日开始搅拌桩加固，11月5日结束，10月28日开始基坑开挖，11月18日开挖后浇筑混凝土垫层。这样，在端井开挖阶段，坑外正在进行盾构进出的搅拌桩加固，开挖施工和搅拌桩加固有长达一周的施工重叠期。
3。实测数据分析
此点变形较大。垫层浇筑后，该测点累计变形已达101.90mm，严重危及基坑安全。搅拌桩加固施工后，基坑开挖前，地下墙位移发生了明显变化。CX23测点位移值已达34.39mm，占总变形量的33.7%。由于此时基坑尚未开挖，基坑变形是搅拌桩加固造成的。【/br/】可见，水泥土搅拌成桩过程中存在侧向挤土效应，即搅拌桩加固施工中存在挤土效应，对基坑变形有明显影响。
从基坑开挖到搅拌桩施工，地下墙变形量为52.77mm，占总变形量的51.8%。在这个阶段，地下墙的位移突然发生变化，日均变化非常大，已经远远超过了基坑正常的位移速率。这是因为搅拌桩加固和基坑开挖同步施工长达一周。一方面，搅拌桩加固具有侧向挤土效应，会导致基坑变形入坑；另一方面，基坑开挖卸载时，被动区土压力减弱，从而释放搅拌桩的侧向挤压力。两者的共同作用导致基坑快速变形，对基坑变形产生不利影响。由此可见，如果施工工序安排不合理，坑外搅拌桩加固与基坑开挖同时进行，将对基坑变形产生极其不利的影响，甚至危及基坑安全。
搅拌桩施工后，基坑位移速率有所缓解，基坑变形趋于正常。从搅拌桩加固结束到基坑垫层浇筑完成，地下墙变形量仅为14.74mm，仅占总变形量的14.5%。这是因为搅拌桩施工在此阶段已经结束，搅拌桩初凝后，由此产生的胀挤效应减弱，对基坑围护结构位移的影响逐渐消失。在这个阶段，基坑的变形基本上都由搅拌桩加固组成，可以看出搅拌桩加固对基坑变形的影响很小。
由此可见，南端头井的总位移主要是由搅拌桩加固和基坑开挖引起的。在搅拌桩盾构隧道加固施工中，水泥土搅拌成桩过程中的侧向挤土效应明显，对车站基坑变形有显著影响。
4。采取的控制措施
由于坑外搅拌桩加固会影响基坑变形，为尽量减少坑外搅拌桩对基坑变形的影响，可采取以下措施:
(1)合理安排施工顺序，将盾构进出隧道的加固时间安排在车站围护结构完成并满足混凝土养护要求后， 并在端头井开挖前，严禁同时用搅拌桩加固基坑。
(2)合理规划搅拌桩的施工流程和顺序，选择合理的位置，让搅拌桩产生的挤压应力得以释放，从而释放应力，减少对基坑变形的影响。
(3)如因工期或其他施工要求，必须进行不合理的施工穿越时，应考虑其他对周围环境影响较小的加固施工方法，如取土换填的SMW法。
5。结论
(1)对比南、北端井搅拌桩加固施工的影响，发现南端井由于施工工序安排不合理，地下墙位移过大，不仅危及基坑安全，也给以后的内部结构施工带来困难。采用外搅拌桩加固基坑时，基坑开挖卸荷释放了搅拌桩的侧向挤压应力，导致地下墙的位移和变形突然增大。即使不开挖基坑，搅拌桩的侧向挤压力也会对地下墙产生较大影响，应引起重视。
(2)搅拌桩加固对基坑变形的影响与施工过程和施工工期密切相关。如果工期安排不当，会对基坑变形产生不利影响。
(3)为减少搅拌桩施工对基坑变形的影响，盾构出入口的加固时间应安排在围护结构完成并达到混凝土养护要求后，且应在端头井开挖前进行。严禁同时用搅拌桩加固基坑。