图4和图5表示的是该基坑围护结构中的两处咬合桩的侧移曲线,分别为186号和52号(其具体位置见图3)。
由监测数据结果所绘出的桩体侧向变形曲线图可以看出,咬合桩围护结构桩体的最大侧向变形一般均发生在基坑开挖面以上靠近坑底的部位[6]。比较186号桩与52号桩的侧移曲线,可明显看到52号桩的桩顶水平位移和桩体最大侧移均比186号桩要大很多。分析其原因,在图3中可以看出,186号桩位于一号线靠近金禧大酒店一侧的基坑边,由前述其桩径为1200ｍｍ,而52号桩桩径为1000ｍｍ。由于围护桩的桩径增大,所以其抗弯刚度势必会相应提高,在基坑内支撑型式相同的情况下,则桩身各部侧向变形量相应的会变小。52号桩桩顶最大侧移达到了8.5ｍｍ,远大于186号桩的2ｍｍ。分析原因是由于基坑开挖时第1道支撑加撑不及时,导致开挖后桩体悬臂状态暴露时间过长所致。综合这两个桩体位置与其他测点桩体侧移数据来看,绝大部分桩体变形值均满足要求,最大变形值11.9ｍｍ,小于设计要求的灌注桩、地连墙等围护结构水平侧移限值14ｍｍ。
图6为基坑外地面沉降随时间变化曲线。测量从基坑开挖时开始,第1个观测点(52-1)位于52号咬合桩桩头,第2个测点(52-2)与第一个测点相距5ｍ,第3个测点(52-3)与第2个测点相距10ｍ(见图3)。
从图6中可以看出,在开始测量时地面已经存在微小的沉降。由于场地地下水位埋深较浅(0.8～4ｍ),为了防止基坑开挖时坑内外水位差较大而引起的流砂、管涌等渗透破坏现象,本工程采取的是基坑外井点降水措施。所以可以认定,初始的微小地面沉降是由于基坑开挖前坑外降水引起的。地表沉降会随着施工过程时间的增大而加大,最大沉降发生在52-2测点处,其次是桩头测点52-3,而距离基坑最远的52-1点沉降值已非常小了,说明此位置处地面沉降受基坑开挖影响已很小。
图7为一号线基坑开挖需重点保护的周围高层建筑物金禧大酒店的沉降随时间变化曲线。
从图7中看出,建筑物在坑外降水时即有一定的沉降,但沉降值很小。而出现沉降最快的时候,正是基坑从开挖至开挖到底这段时间内。而后,这些测点虽然继续下沉,但下沉的速率明显变缓,最大沉降值仅为3.5ｍｍ。综合基坑周围其他几幢建筑物的沉降值及地下管线的变形情况来看,最大沉降量在15ｍｍ以内,完全满足了规范[7]限定对主基坑周围建筑物和管线的沉降限值20ｍｍ的要求。
4.3 钻孔咬合桩新工艺的评价分析
从天津地铁一号线西南角站基坑工程采用钻孔咬合桩这一新型围护结构型式的实际施工过程和效果看出,钻孔咬合桩相比较其他几种常用的围护型式有其自身很大的优势:
(1)咬合桩采用的是全护筒冲弧法,能够克服不良地质条件下灌注桩成桩困难的问题;
(2)咬合桩采用钢护筒,不像灌注桩用的是泥浆护壁,可以大大减小泥浆四溢对周围环境的影响;
(3)咬合桩垂直度比灌注桩好,不会塌孔,下挖过程中如遇到土体内有杂物影响时可以直接下去作业人员对杂物进行清理;
(4)从经济角度,咬合桩比地铁隧道基坑常用的地下连续墙结构要省20%～30%的经费,经济性好。
同时在本次工程的施工过程中也总结出了一些钻孔咬合桩施工的改进方法,如咬合桩导墙若采用预制结构而代替现浇结构,不仅可以更加方便施工,而且经济性更好等等。
5 结 论
(1)在本文所涉及的工程地质条件复杂的情况下进行地铁隧道施工,基坑开挖围护结构采用钻孔咬合桩这种新的围护结构型式,达到了预期的目的;
(2)在基坑工程中,只要围护结构的挡土和止水效果好,并及时架设支撑,基坑开挖时对周围环境不会造成太大的影响,完全可以保证紧邻高层建筑物的沉降变形满足要求;
(3)基坑外地表沉降会随着施工过程时间的增长而加大,通过对本工程后续观测的结果来看,后期的沉降将持续半年左右才逐渐趋于稳定;
(4)钻孔咬合桩围护结构型式,当条件适当时,可应用在城市地铁施工中,一定会取得可观的社会效益和经济效益,将会有广阔的应用前景。
