第20卷 第12期 中 国 水 运 Vol.20 No.12 2020年 12月 China Water Transport December 2020
收稿日期：2020-05-27
作者简介：成 浩（1989-），男，中交（广州）建设有限公司，工程师，项目经理。 通讯作者：邓 恒，珠江水利科学研究院。
成 浩1
，邓 恒2
，秦 星1
，刘洪一2
（1.中交（广州）建设有限公司，广东 广州 510640；2.珠江水利科学研究院，广东 广州 510611）
摘 要：接杆水泥搅拌桩施工过程中，由于钻杆深度及距桥墩距离的不断变化，导致桥墩受力也不断变化，
不仅要承受来自竖向压力还要承水平挤土推力，可能致使桥墩出现变形，威胁施工安全。因此在施工过程中必须对桥墩的沉降及位移加以监测，以确保搅拌桩施工过程的安全可靠，保证桥墩的正常使用性能以及耐久性能。对南沙凤凰二桥桥下施工全过程桥墩的受力情况进行了实时监测，并对监测结果进行分析，得出结论，对类似工程具有参考价值。 关键词：软土；接杆搅拌桩；桥墩；沉降；位移
中图分类号：U445.7 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）12-0106-02
引言
目前在构建粤港湾大湾区过程中，国家对珠江三角洲基础设施建设的力度正在不断加强，该地区地质条件十分复杂，具有典型海相冲击地层特征，土层以淤泥质土、松散粉细砂等软土层为主，建设过程中地基处理难度大，故需采用软基处理措施。常用的处理手段有真空预压，堆载预压、水泥搅拌桩复合地基等[1]。其中水泥土搅拌桩复合地基具有施工简单、造价低、工效高、加固效果明显等特点，现已在交通、市政、水利等工程软土地基加固中得到广泛的应用[2]。水泥搅拌桩作用主要使水泥与桩周土一起组成复合地基，最大限度利用原位地基土，从而提高地基承载力，减少地基沉降。但搅拌桩施工时会产生挤土效应，对建筑物稳定产生沉降和位移的影响，如沉降和位移超出允许范围，轻则影响建筑物的正常使用，重则导致建筑物倾斜、坍塌，所以对施工时对建筑物的沉降和位移对整个工程影响很大[3]。为了及时了解周边建筑物沉降和位移变化趋势，以便提前采取有效措施，防止事故发生，
需要对搅拌桩施工时周边建筑进行沉降和位移变形观测。本文以广州南沙横沥岛凤凰二桥下搅拌桩软基处理为例，介绍了搅拌桩施工方法和监测技术，对凤凰二桥桥墩在施工过程中的变形监测预警，确保了桥墩安全。
一、工程概况 1．软基处理概况
本工程为广州南沙新区明珠湾区起步区二期北段部分海堤软基处理工程。由于该区域分布均匀有软土，且厚度较大，力学性质较差。为保证凤凰二桥的稳定性，对凤凰二桥基础进行水泥搅拌桩施工，减少后期软基堆载施工时对凤凰二桥的扰动。因该项目在凤凰二桥附近进行软基处理水泥搅拌桩施工，而凤凰二桥桥底Ф500搅拌桩因施工净空不满足常规搅拌桩设备的施工要求，故采用接杆搅拌桩机特殊设备，并在凤凰二桥承台及桩基附近施打单排咬合水泥搅拌桩进行保护。
水泥搅拌施工时采用“4搅2喷”法，水泥搅拌桩桩长为20m，喷浆时控制压力在0.4~0.6MPa 之间，搅拌桩机搅拌、喷浆、提升时低速档位，下沉速度不大于1.2m/min，提升喷浆速度小于0.8m/min，成桩时间约105min。场地平整→测量放线及复核→回旋钻机引孔换填→装机安装就位对中→下第一根杆继续下钻（钻至第二接杆末端预留1m 处）→停机接第三杆→依次类推（共接7杆），直到钻至设计桩长→然后开始喷浆30s→提升搅拌同时送浆（提升4m）→搅拌下沉4m→提升搅拌同时送浆（提升3m）、拆杆，依次类推，直至剩下动力头所连的第一接杆提升至原地面→移机试桩另外一个桩。
2．地质概况
软基处理区属于河流堆积地貌，软土厚度约为19m。根据钻孔资料，该区土层自上而下各土层及厚度依次为素填土层（1.6m）、耕土层（0.9m）、淤泥质粉质黏土层（15m）、淤泥质中砂层（7.6m）。其中淤泥质粉质黏土层和淤泥质中砂层均属高压缩土，强度低，不宜作建筑物天然地基，必须经过地基处理方能满足刚性。主要土层的物理参数见表1。
表1 主要土层物理学性质
地层名称
天然 重度
/（kN.m ） 天然
含水量
ω/ % 黏聚力
c /kPa
内摩
擦角 φ/（°） 素填土 18.4 35.6 16.0 12.0 耕土 18.4 50.0 10 12.0 淤泥质粉质黏土 17.0
51.8
6.5
6.6
二、施工期监测
桥墩变形监测内容包括桥墩侧向位移监测和沉降监测两类。在变形监测区域12个墩身上各设1个监测点（包含位移及沉降监测），墩身监测点采用勾型不锈钢标点，使用冲击钻在桥墩表面钻孔安装，一般设置在墩底部高出地面或正常水位0.5m 左右的位置。
1．侧向位移监测
侧向位移观测的方法较多，有交会法、视准线法、GPS
第12期 成 浩等：软土地区接杆水泥搅拌桩施工对邻近桥墩变形影响研究 107
法、极坐标法等[4]，但当需要观测某一特定方向（譬如垂直
于堤防外江方向）的位移时，一般可采用视准法。即利用高
精度全站仪在两座基准点之间建立一个基准面，以该基准面
为依据测定出各个观测点水平位移量，这就是视准线法的原
理。该方法操作简单、场地适应性强、不需要其它的专用设
备。如图1所示为一条变形监测而设置的视准线，其中A和
B为工作基点，i为观测点变形观测时，为测定i点偏离AB
所构成的基准面的距离，可将全站仪安置在A（或B）点上，
再在另一端点B（或A）观测点i安置专用的照准站牌，精
确测定小角βi角，再计算偏移值l i即可。
i
D A α
D B
l
D
A B
ββ
图1 视准线法观测示意图
2．沉降监测
桥墩沉降监测采用二等水准规定执行，水准路线经过的工作基点数量要大于两个。每次观测需要一次完成，中途不可中断。为了达到提高精度的目的需将观测系统误差减少到最小，观测路线采用闭合水准路线，使用稳固的工作基点对沉降监测点进行实时观测，为了以提高数据的精度及准确性，观测时实行“五固定”原则，即“固定观测人员、固定测量仪器、固定环境条件、固定水准基点、工作基点和监测点、固定观测方法和水准路线”。
进行观测时利用电子水准仪进行，采用中丝读数法，按后—前—前—后的观测顺序对每一路线进行往返观测，观测步骤和方法严格按国家二等水准测量规范进行，电子水准仪具备自动识别读数并存储标尺读数的功能。首次观测应进行往返观测，观测3次结果取平均值，经平差处理后的高程值，作为沉降变形测量初始值。
三、监测数据分析
施工实时监测过程中搅拌桩施工深度是不断变化的，实际测量中应及时对搅拌桩施工过程桥墩及位移的每一次测量变化来判断桥墩的受力安全，结合工程实际，我们需按设计及规范给出全过程施工中各桥墩的变形的限值，只要桥墩的沉降及位移小于该限值，即认为桥墩是安全的。根据相关规范要求，从安全性角度考虑，安全预警值用日均变形量来进行控制，即沉降量≤2mm/d，位移量≤2mm/d。通过对12个桥墩的监测来对异常值进行预警，因限于篇幅，本文仅给出受影响较大区域的1#~4#桥墩的监测结果，如表2所示。
表2 桥墩变形量情况表
墩号 测点编号 沉降量（mm） 位移量（mm）
1# LD1 1.1 1.5
2# LD2 1.2 2.6
3# LD3 1.0 2.4
4# LD4 1.2 0.3
本工程接杆搅拌桩施工历时2个半月，通过对桥墩的的位移和沉降监测结果可以看出，桥墩位移和沉降监测值在限值以内，桥墩在接杆水泥搅拌桩施工时受力处于安全状态。
桥墩最大位移变形点为LD2，累计位移量为2.6mm，日均变化量0.034mm/d，远低于预警值，从趋势图2中所反映的变形量处于波动状变化，可见，桥墩基础受到的施工期土体加固时侧应力挤压作用产生的轻微变形，但此类变形不具备持续性。
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图2 监测点LD2位移变化趋势图
桥墩最大沉降变形点为LD2、LD4，累计沉降量均为1.2mm，日均变化量0.016mm/d，变形值仅占预警值的0.8%，从趋势图3中所反映的沉降变形量与位移趋势图2的位移量均处于波动状变化，且沉降变形量更小，因此接杆搅拌桩对桥墩施加的竖向应力可忽略不计。
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图3 监测点LD2沉降变化趋势图
通过位移和沉降的监测数据发现施工过程中位移值略大于沉降值，说明接杆搅拌桩施工时桥墩受到的主要应力为产生的侧向挤压力。
四、结论
桥墩沉降及位移监测数据表明，桩长20m接杆水泥搅拌桩喷浆压力在0.4~0.6MPa间施工时，不足已对桥墩产生不利影响，同时从接杆搅拌桩对桥墩应力的变化监测可以使我们更清楚地动态了解桥墩在施工过程主要受力情况，便于我们了解规律，为以后的类似工程提供经验。
参考文献
[1] 户朝旺，何国柱等.水泥搅拌桩复合地基在东滘水闸软基
设计中的应用[J].人民珠江，2019，40（7）：73-78. [2] 林楷祥，么振东.水泥搅拌桩在西闸站工程处理液化地基中青旅旅行社加盟条件
的应用[J].人民珠江，2014，30（7）：86-88.
[3] 李秉南，戴航，张继文.圆端形铁路桥墩变形能力分析方
法研究[J].铁道工程学报，2014，186（3）：76-81. [4] GB 50911-2013，城市轨道交通工程监测技术规范[S].
