大面积堆载引起的地基沉降原因分析

大面积堆载引起的地基沉降原因分析

重庆高架轻轨交通新线一期工程的延村维修基地位于一个大山谷中。原始地形面积为240.58m，现在体积为58m。基地内有列车库、信号楼等23幢建筑及轻轨18条出入线和一、二级挡土墙等建(构)筑物。当二级挡墙内侧的CDRX15～16、SDK13～14挖孔桩施工完毕准备浇灌前,施工验线发现桩位发生位移,最大位移量达6cm,于是在2001年12月～2002年1月约一个月的时间内,对桩位进行了监测,但监测数据表明桩位无位移,现场考察发现二级挡墙已有轻微变形,但挖孔桩钢筋砼护圈未见变形。1工程地质和荷载试验资料基地内筑有贯穿场地的两级挡土墙:一级挡墙(Q3K)高约9m,基础形式主要以桩基加承台为主,桩间距桩身截面桩长桩底至托梁～14m,其上砌筑片石重力式挡土墙,部分基岩较浅地段为浆砌片石重力式挡墙,地基持力层为中风化基岩,桩基入岩约7m。二级挡墙(Q1K)高约5m,为钢筋砼扶壁式挡土墙,肋间距5m,并以压实填土地基为持力层,基础埋深1m左右,基底标高252m(图1)。原场地北西高,南东低,杨溪河由南西向北东流经场地南东侧,河面标高240m左右;斜坡下部有残坡积层,河谷两侧分布冲、坡积粉质粘土;场地内岩层倾向230°～260°,倾角10°～15°。场地内堆填大面积泥质岩类素填土,其填土厚度10～18m;其结构中密—密实,天然重度γ=22kN/m3,压实系数为0.94～0.99,9组载荷试验资料表明,与最大荷载值相对应的沉降量在0.76～1.46mm之间,地基承载力≥150kPa。场地内地下水位较低,一般在基岩面附近,已设置排水沟统一向场外排泄。2级挡墙设置的沉降缝2002年初,对大堰基地一、二级挡土墙的变形情况进行了调查,发现:(1)二级挡墙(钢筋砼悬臂式挡墙)在Q1K0+070处有一条裂缝,呈“之”字形上下贯穿墙体,裂缝宽处有l～2mm,窄处如发丝;(2)二级挡墙设置的沉降缝处(Q1K0+100附近)有不均匀沉降,沉降缝间有错位和外倾变形,外倾20～30mm,沉降差约10mm;(3)一级挡墙为托梁式浆砌片石重力式挡土墙,未发现变形;(4)据反映,在二级挡墙范围内施工的挖孔桩(深度>20m,钢筋砼护圈)准备浇注前,验线测量发现与设计资料相比,桩心偏差最大约6cm,但钢筋砼护圈未发现变形;(5)一级挡墙外侧约7m的一民居院坝三合土地坪上发现了明显的鼓胀裂隙,地面微微上凸,裂隙分布与挡墙外侧排水沟的走向一致。上述变形中除能直接观测到的裂缝外,各测量结果均是与设计数据比较,尚无系统观测的数据对比。3工程施工稳定性评价根据上述情况和已有地质资料,我们采用工程勘察与工程监测相结合的方法,通过收集设计与施工资料、现场钻探、原位测试、测量等,对场地稳定性进行了综合评价。3.1检测测验设备及测点布置为查清填土堆填压实后各土层的实际情况,布置了4个验证性钻孔,对土层进行分层鉴定,了解其结构、密实度、粒径等土层总体情况。分层采取原状土样12组,分别进行自然状态、饱和状态下的快剪和残余剪切试验及常规的物理力学测试。依据试验数据,在可能产生变形的基岩面、粉质粘土内部及填土内部(素填土与压实填土之间)进行土体稳定性验算。验算参数选值原则:(1)不同岩土界面的抗剪、值取两者较低值;(2)地下水位以下区段的C、值取饱和值。在4个钻孔内进行N63.5重探试验,测试总深度69.3m;击数标准值5.3～7.3,变异系数0.43～0.52;施工单位在填土堆填压实后进行了9组载荷试验,试验点均布场地,最大试验荷载值150kPa,与最大荷载值对应的沉降量分别在0.76～l.46mm之间,平均值1.08mm,标准差0.25,变异系数0.23,为中等变异性,基本反映了场地力学特征。本次监测执行《建筑变形测量规范》(JGJ/T8-97),通过平面位移、沉降差和伸缩缝较差比较,实现对场地稳定情况的判别。使用仪器:(1)徕卡TCA2003智能全站仪(测角精度0.5″、测距精度1mm+1ppmD);(2)日本拓扑康DL-101C电子水准仪配条形码铟钢尺。各挡墙平面位移点、沉降点和钢尺直量点选设数量如表1。二级挡墙从Q1K0+039起沿伸缩缝两侧墙顶部布设平面位移点和钢尺直量点,在圆弧挡墙裂缝处墙顶部位增设平面位移点和钢尺直量点;在挡墙底部渗水口上部沿伸缩缝两侧布设沉降点兼作平面位移点和钢尺直量点,其中在裂缝处和挡墙圆弧中部相应位置增设沉降点兼作平面位移点和钢尺直量点。一级挡墙从第二条伸缩缝开始的两侧顶部布设平面位移点和钢尺直量点,在底部相应位置布设钢尺直量点、沉降点及部分平面位移点。在CRDX15、SDK13号墩靠一级挡墙侧各布设1个平面位移点。在一级挡墙前距该挡墙1m处布设4个沉降点。3.1级挡墙对比观测数据发生变化的地方基本就是墙体有裂缝或倾覆变形的部位,一级挡墙最大位移点是W106,向挡墙内变化3.6～2.6mm,最大沉降点是C112,下沉1.5～1.8mm,伸缩缝较差最大值为1.2mm;二级挡墙观测结果比较,最大位移点是W214,向挡墙内变化7.2mm,最大沉降点是C212,下沉4.3mm,伸缩缝较差最大的点是L223-L224,较差为1.2mm。考虑观测误差的影响,判定在2002年2月3日至3月2日期间,一、二级挡墙无明显位移和沉降。4土体沉降引起的裂缝(1)CDRX15～16.SDK13～14等4个挖孔桩未发生变形。(2)挡土墙开裂和外倾变形是由于土体局部不均匀沉降引起,现已趋稳定。(3)挖孔桩浇注等后续工作可继续进行一级挡墙外侧地坪裂缝是由于挖修排水沟引起的平行水沟走向的土体施工开裂,不是土体滑移的鼓胀裂隙。(5)发生大面积桩位移动的原因是测量对比基准不统一,不应把观测资料与设计资料相比,而应将观测资料与竣工资料或其本身进行比较。5充填地基变形(1)尽快封闭地表,有效地使用地表排水设施,避免地表水下渗恶化地基条件。(2)考虑到二级挡墙已经开裂,挖孔桩可适当加深嵌岩,增加配筋,以减少墙体压力。(3)建立观测网,实施有效监测,尤其在大雨后应加强观测时间为一年勘察结果表明,填土层结构中密-密实,基本均匀,局部地段填方块石较大。载荷试验表明,场地力学性质比较均匀,地基承载力达150kPa以上。重探资料表明,在二级挡墙附近,标高251.60～252.80m约1.2m的厚度范