基坑旋喷桩施工对周边环境的影响及改进措施.docx

( 1.同济大学地下建筑与工程系, 200092 上海; 2.上海房地产科学研究院, 200031 上海)摘 要: 上海某大厦工程基坑周边市政管线复杂, 为减少开挖阶段围护墙的变形和周边地表沉降, 需增加坑内的被动土压力, 保护周边环境。在主楼和辅楼基坑中, 分别采用大面积高压旋喷桩加固和高压旋喷桩满堂加 固。通过研究旋喷桩施工时对周边管线的影响幅度、范围及技术参数, 使施工处于良好的受控状态。关键词: 基坑; 旋喷桩; 环境影响中图分类号: tu551.4文献标识码: b文章编号: 1000- 4726( 2007) 12- 0915- 03the impact of sprinkling pile construction on the surroundingenvironment and its improvementfu ya nbin1, xie yongjia n2( 1. department of geotechnical engineering of tongji university, 200092, shanghai, china;2. shanghai institute of real estate sciences, 200031, shanghai, china)abstr act : a building foundation pit in shanghai is surrounded with complicated pipelines. in order to re- duce the deformation of enclosure wall and ground settlement of surrounding area in excavation, the pressure of the excavated soil in the pit should be increased so as to protect the environment. large- area pressure sprin- kling pile and full- area pressure sprinkling pile were respectively applied to reinforce the pit of main building and that of accessory building. by studying the magnitude, scope and technical parameters of the impact of pile sprinkling construction on the surrounding pipelines, construction was well controlled.key wor ds: foundation pit; sprinkling pile; environmental impact随着城市建设的加速发展, 高、大、深结构不断涌现,相应深基坑工程的数量和规模迅速增大, 如高层建筑深基坑、大型管道深沟槽、地铁工程基坑、城市隧道端头井、大 跨度悬索桥锚碇坑等。客观条件决定越来越多的城市超深基坑工程必须在原有密集建筑物的包围之下进行施工, 对收稿日期: 2007- 06- 30作者简介: 付艳斌( 1977- ) , 男, 湖北随州人, 同济大学地下建筑与工程 系, 博士研究生。的支护措施 ( 若采用地下连续墙造价为本工法的170%) ,因此本工法社会效益和经济效益都很显著。表3 粉喷桩施工质量要求9应用实例本工法首先应用于马鞍山钢铁公司高炉配套工程“排涝泵房沉渣池”。开工日期为1992年3月10日。竣工日期为1993年12月30日, 投入使用十余年, 未见任何开裂渗漏及 不均匀下沉等现象, 运转正常。2002年3月竣工的巢湖市污 水处理厂, 处在呈饱和流塑状态的粉土与粉质粘土不良地 质条件下, 其中提升泵房挖深达13m, 由于采用综合支护开 挖法施工, 保证了工期, 工程质量100% 合格, 因此本 工法 在地下水位高的软土地层、深基础施工中很有推广价值。 参考文献10 10 cm/s8效益分析 1 2jgj 79- 2002 建筑地基处理技术规范.龚晓南 , 等. 地基处理手册第二版m. 北京 : 中国建筑工业出版社 ,2000.龚晓南, 等.桩基工程手册.北京: 中国建筑工业出版社, 1997.刘艳, 梁沙河, 汪凤泉. 深基坑支护结构的动态可靠性研究. 建筑 技术, 2005( 5) : 388.在地下水位较高的软土地层中施工, 一直存在着“降水”、“支护”两大难点。采用综合支护法建成的沉渣池质量 良好, 既完善了钢铁生产程序, 又使长江免遭污染。采用 “三桩”综合支护, 不仅性能可靠, 且造价也低于其他类型 3 4项目允许偏差检查方法桩位偏差50 mm用钢尺量钻杆倾斜度1%用经纬仪检查桩长4m喷灰前检查钻杆长度单桩喷灰量8%用计量装置桩径480 mm开挖桩头500 mm深目测桩体无侧限抗压强度1300 kpa桩身取样渗透系数- 6- 7桩身取样深坑800 mm 厚连续墙 旋喷桩格栅加固3l 21 000 mm 厚连续墙d h s5力 信 水 电 电 上221 电力dl5电信h3浅坑上水s7旋喷桩满堂加固煤气m21图 1 基坑平面图00065500009800000 0050 9938 3008005056图 2 旋喷桩平面布置图916建 筑技 术第 38 卷环境保护要求更加苛刻。本文主要讨论三重管旋喷桩坑底加固施工对周边管线的影响及其改进措施。22.1高压旋喷桩加固设计高压旋喷桩加固基本原理三重管高压旋喷桩是一种水、气喷射, 浆液灌注的喷1工程概况上海某大厦占地面积13 192 m2, 建筑物主楼36层, 辅楼射注浆加固方法。该法采用3层或3根喷射管使高压水和空气同时横向喷射, 形成喷射流, 并切割地基土体, 借空气的 上升力把破碎的土由地表排出; 与此同时, 另一个喷射管 将水泥浆以较低压力喷射注入被切割、搅拌的地基中, 使 水泥浆与土混合达到加固目的 1 。2.2 设计主要技术参数三重管 高压 旋喷 桩单 桩加 固1 m3 土 体 纯 水 泥 掺 入 量500 kg, 水灰比为0.8, 浆液密度为1.6 g/cm3; 气压力为0.7mpa, 水 压 力 为30 mpa, 注 浆 压 力 为1.0 mpa, 提 升 速 度 为14.0 cm/min。土体加固尺寸为3 000 mm和3 500 mm, 加固宽 度为3 000 mm时, 桩径1 200 mm, 桩搭接300 mm, 桩中心距900 mm, 排间距900 mm; 加固宽度为3 500 mm时, 桩径1 100 mm, 桩搭接300 mm, 桩中心距800 mm, 排间距800 mm。旋喷 桩平面布置详见图2。6层。主楼基坑( 深坑) 深14.9 m; 辅楼基坑(浅坑)深5.8 m。基坑周围采用800 mm厚连续墙围护, 主、辅楼基坑采用1000 mm厚连续墙分开(图1)。基坑周边市政管线分布复杂, 基坑 东侧由连续 墙向 马路 分别 为距 离基 坑8.5 m的电 力管 线、11.4 m的电信管线、14.2 m的上水管线。基坑南侧由基坑向 马路分别为距离基坑9.5 m的电力管线、10.3 m的电信管线、11.2 m的上水管线和13.5 m的煤气管线。为减少开挖阶段围护墙的变形和周围地表的沉降, 需增加基坑内的被动土压力, 从而保护地铁隧道和周边建筑 安全, 故在主楼基坑坑侧沿围护结构进行大面积高压旋喷 桩加固, 在辅楼基坑坑内进行高压旋喷桩满堂加固, 以减 少对原状土的破坏, 减小基坑隆起, 限制围护结构变形。基坑范围内地基土层自上而下主要分为7层, 地下水 位深约0.6 m。土层分布及土工参数见表1。3高压旋喷桩加固施工施工工艺流程为平整场地, 放样, 设备进场钻机就位, 按序跳打成孔低压射水, 检查喷嘴畅通增大射水压 力( 10mpa) 钻 孔至设 计标 高旋 喷 ,旋 转 高 压 喷 水( 30mpa) 同时高压旋转喷射水泥浆复喷。4表1 各层土物理力学性质参数旋喷桩施工对周边环境的影响4.1 南侧施工对管线的影响幅度和影响范围旋喷桩施工由南侧逆时针向东侧进行。南侧旋喷桩施 工后地基隆起幅度较大, 且隆起范围较大, 远远超过管线 报警值。为反映旋喷桩施工对南侧周边管线影响的主要规 律, 本文取南侧距离基坑最近的电力管线监测数据进行分 析( 见图3) , 并取位于图1截面1- 1的监测点dl5, h3, s7, m2 监测数据作隆起影响范围分析( 见图4) 。从图3可以看出, 电力管线的隆起位移均远远超过20mm的警戒值, 位于基坑南侧中部dl6监测点的隆起值更是 达到200 mm的高峰。在施工7 d后由于旋喷桩返浆, 周边管 线隆起急剧增大, 一直到第13 d施工结束, 隆起量达到顶1.01e1.63e1a1b土层 编号名 称层 厚/m$ /( kn /m3)含水量% /%室内渗透系数/ ( cm /s)kvkh# 1# 2# 3粘质粉土 粉质粘土 粘质粉土淤泥质粉质粘土 淤泥质粘土粘土粉质粘土1.32.10.92.11.82.72.57.27.010.03.07.014.220.018.618.818.517.616.817.918.231.929.533.440.550.136.533.0- 71.63e- 71.31e- 71.13e- 71.57e- 7- 72.22e- 71.83e- 71.8e- 72.38e- 7200dl7150dl6 mdl5m/起 100隆面地 5000306090时间 /d图 3 南侧电力管线隆起随时间变化曲线400350截面 1- 1300m 250 m起 200/隆 150 面 100 地5000246810121416监测点距离旋喷桩桩位 /m图 4 南侧旋喷桩施工影响范围2015m dl1 m/起 dl2 隆 10 dl3 面地50051015202530施工时间 /d图 5 东侧电力管线隆起随时间变化曲线250200 mm/ 150起隆公式 1 模拟截面 2- 2面 100地截面 2- 2 实测数据5008.511.514.5监测点距离旋喷桩桩位 /m图 6 东侧旋喷桩施工影响范围2007 年第 12 期917付艳斌, 等: 基坑旋喷桩施工对周边环境的影响及改进措施直到施工后57 d隆起回落完全稳4.3东侧施工对管线的影响幅度和影响范围采取改进措施后, 东侧旋喷桩施工对周围管线的影响 显著减小。现取距离基坑最近的电力管线监测数据进行分 析( 图5) , 并取位于图1 截面2- 2 的监 测点dl3, h2, s5 监测 数据作隆起影响范围分析( 图6) 。峰。隆起回落比较缓慢,定, 对周边环境造成较大的破坏( 表2) 。表2 基坑南侧截面1- 1管线监测数据从图5可以看出, 采取的措施非常有效, 施工时地面隆起时有波动, 但始终处于报警值20 mm以下。在图6中, 类比 南侧旋喷桩施工, 虚线代表公式1对东侧管线截面2- 2隆起 的模拟, 实线代表实测数据。可以看出采取的措施非常有 效, 隆起的幅度远低于公式( 1) 的预测, 施工的影响范围降 低到8 m以下, 使施工处于良好的可控状态。对截面1- 1监测数据进行拟合, 可得多项式y=350+40.16x- 17.11x2+1.74x3- 0.06x4( 1)根据公式( 1) , 可以模拟出南侧旋喷桩施工对周围的影响范围。从图4可以看出, 管线隆起最高点不是在旋喷桩 桩位处, 而是距离桩位2 m处, 与实际比较相符, 这是因为 施工时返浆主要集中在桩位周围23 m。以规范规定管线 位移20 mm为报警值, 从图4可以看出, 南侧旋喷桩施工影 响范围达到15 m之远。4.2 东侧旋喷桩施工的改进措施由于南侧旋喷桩施工造成地面隆起较大, 且影响范围 较远, 对市政管线造成很大的破坏。针对以上情况, 东侧旋 喷桩施工时采取了以下处理措施:( 1) 沿场地内侧开挖一条2 m深的减压槽, 以减轻旋 喷桩对周边管线的挤压作用;5结论采取上述措施, 通过抽芯取样, 地基土的无侧限抗压强度均超过1.5mpa, 达到规范要求。通过分析大面积的旋 喷桩加固基坑实例, 表明坑底加固对场地周边管线影响巨 大, 不可忽视。通过采取有效措施, 如开挖减压槽, 控制合 理的喷射速度和注浆压力, 既有效地保证了旋喷桩的施工 质量, 又减小了对周围管线的影响。参考文献 1龚晓南,等.地基处理手册 ( 第二版 ) . 北京 : 中国建筑工业出版社 ,2