采用CFG桩复合地基的软土基坑施工探讨

刘 渊

(上海合流工程监理有限公司，上海市200333)

1 概况

某水厂有一82m(长)×49m(宽)的方形水池，水池采用现浇钢筋混凝土结构，其基坑开挖深度近5m，基坑南侧5～6m有一电缆沟，内有水厂正在运营中的管线。根据地质报告，工程范围内主要是第四纪松散沉积物，成因以滨海相沉积为主，主要分成6个工程地质层，各层土的特征参数见表1，考虑到结构的差异沉降，水池纵向设1道变形缝，横向设2道变形缝，并采用CFG桩复合地基对水池下的软土进行处理，CFG桩相关参数见表2，处理后的复合地基承载力特征值fspk须达到80~100kPa。

场地地下水类型主要为孔隙潜水，水位标高在1.13～1.20m之间，稳定水位标高在1.25～1.33m之间。

对原地面初步整平后，采用振动沉管法施工CFG桩，待全部桩基施工完并养护一周后，开始进行基坑开挖。考虑到边坡安全，挖土边坡按不陡于1∶1.25控制，组织了1台反铲挖机沿纵向(从北向南)“后退式”开挖出坑底1.2m以上的土方，挖出的土方直接装车运离基坑，坡底再设1台小挖机翻挖传递土方给大挖机，坑底剩余部分土体采用人工清除以减少对坑底土体的扰动。

在开挖出近30m×20m的基坑后，发现已开挖基坑的坑底土体及周边边坡出现大量裂缝，边坡土体下滑，坡顶产生裂缝且延伸至10m以外，坡底土体有较大隆起，发现危险状况后，及时停止了基坑开挖，以防止滑坡、坑底隆起损坏CFG桩，并对南侧电缆沟的安全性进行了重新评估。

2 问题分析

根据地质报告，基坑开挖涉及上部3层土体，根据土力学原理，按土质最差的淤泥质粉质粘土控制开挖边坡，则边坡放坡最大自稳角度为：，开挖方案中边坡按1∶1.5控制可基本保证边坡安全，但实际情况却与计算结果相去甚远，究其原因有以下几种：

(1)基坑开挖前，采用振动沉管工艺施工CFG桩，沉管施工造成桩周边土体扰动，土体强度显著降低，短期内很难恢复至原固结状态，因此按地质报告的相关参数计算的安全坡度已不适用，实际安全坡度要小于45.25°。

表1 地质特性表

表2 CFG 桩相关参数汇总表

(2)挖土期间，挖机、运输车量及其震动是加剧边坡失稳、坡顶裂缝的重要原因。

(3)由于桩间距较小，且各层土体的渗透系数小、挤密效果差，沉管施工时产生的挤土应力随土方开挖而释放，导致坑底土体隆起。CFG桩施工结束后，工程场地中央地表最高隆起近1m。

(4)边坡失稳的滑裂面较深，坑内土体处于滑裂面以上，边坡失稳、下滑而导致坑底土体逐渐隆起。

3 处理措施

根据现场情况，亟需解决开挖面边坡失稳及基坑南侧电缆沟的安全问题，并需探查土体变形对CFG桩的影响，确保地基处理效果。

(1)基坑边坡稳定

基于上述分析，在基坑东、北、西三侧打设了一圈钢板桩，并在局部范围削土卸载和设置了拉锚措施，见图1。

为保证基坑南侧电缆沟特别是其内部正在运营的管线安全，基坑南侧临近电缆沟位置打设了5排搅拌桩重力式挡土墙，桩深12m，墙厚2.7m，见图2。为提高该电缆沟保护的安全度，在挡土墙和电缆沟之间还打设了一排钢板桩作为备用拉锚保护措施。鉴于挡土墙及其外侧的范围未施工过CFG桩，因此挡土墙设计参数可选用地质报告的相关参数。经有限元软件分析(仅考虑挡土墙作用)，增设挡土墙后，电缆沟沉降约3mm，位移约4mm，见图 3。

(2)基坑开挖及CFG桩保护

鉴于基坑隆起的原因有沉管挤土后的应力释放及边坡滑动两种主要因素，且对桩身均会产生不利影响。因此对已开挖范围的CFG桩进行了低应变检测，并挖出部分桩体进行实测，发现基坑底部局部深度范围的桩体发生了断裂并有较大倾斜。根据CFG桩施工质量、施工工况及现场状况分析，断桩主要由于CFG桩震动拔管时部分混合料被带出，实际成桩标高比设计要求的保护桩长高，即成桩高出坑底较多，在作业面处的边坡失稳、产生较大位移的情况下，受较大的水平力影响发生断桩并随土体位移发生了倾斜，而坑底隆起对桩的影响较小。在此结论基础上，调整后的土方开挖方案以控制作业面边坡高差为重点，水平分多层开挖至坑底，并控制施工机械荷载的影响，从而达到减少桩周的不对称压力的目的。

为保证复合地基的质量，开挖出的桩经过低应变检测发生断裂的，采用8m高压旋喷桩对周边进行再处理。

4 结论

经CFG桩处理的复合地基承载力有显著提高，但CFG桩在淤泥质软土基坑开挖过程中的保护需要特别注意，往往会因软土边坡失稳造成桩损坏，因此，是先施工CFG桩再开挖基坑，还是先开挖基坑再施工CFG桩需要慎重选择，特别是对于软土深基坑中，需要尽快封闭坑底以保证基坑安全，限制了CFG桩的大型设备在坑底作业的时间。

本文中所述的控制开挖面土方高差、旋喷桩处理等措施，确保了复合地基的承载力，开挖后的基坑经荷载板静力试验，满足设计要求。

[1]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S].