宝华北岸郡庭压桩对原1

1、宝华北岸郡庭静力压桩原水管保护方案 上海堡华建筑工程有限公司宝华北岸郡庭项目静力压桩对原水管保护方案上海堡华建筑工程有限公司2010年11月03日目 录 一、 编制依据二、 工程概况及打桩工程流程安排等三、 工程地质情况四、 具体保护措施五、 有限元计算六、 施工进出通道原水管线保护七、 管线保护的变形观测及控制八、 应力释放孔的施工工艺九、 应力释放孔施工质量保证及安全措施十、 应力释放带施工方案十一、 安全生产及文明施工措施十二、 验收十三、 附建筑总平面图、压桩保护措施平面布置图、原水管的保护措施详图、施工通道处原水管的保护方案图、桩位编号施工图、地质资料土质分布表一、编制依据1、 上海

2、市工程建设规范地基基础设计规范（DGJ08112010）2、 上海市工程建设规范基坑工程技术规范（DG/TJ08612010）3、 上海市原水引水管渠保护办法(年月日上海市人民政府发布)4、 上海市建管办下发的有关文件5、 上海市民防地基勘察院提供的宝华北岸郡庭岩土工程勘察报告6、 现场实际情况与施工条件7、 以往项目的工程经验二、工程概况及打桩工程流程安排等1、工程概况本工程位于上海市宝山区月浦镇，南临顾泾，东侧为塔源路，北侧为石太路，西侧为规划道路鹤水路。地块建设用地面积124431.6平方米；场区共由14幢高层住宅、33幢多层联排、双拼别墅、2幢配套商业公建楼及地下车库组成。施工场地北侧

3、距石太路最近距离为21米，东侧距塔源路最近距离为24米。场区内建筑物下桩基均采用PHC预应力管桩，布桩较集中，沉桩密度大，为保证周边建筑物、道路及道路地下管线的安全，管线必须进行防护。其中塔源路两侧共有五根DN1200的原水引水管，靠近本工程侧有两根，管中心离最近工程桩的距离为13.93m。处于原水管控制范围内的工程桩共涉及到7幢建筑物，分别为5#、9#、11#高层住宅楼，7#、10#、13#联排别墅以及地下汽车库。具体桩形参数如下表：子项类别桩 型桩数（根）节长（上+中+下）备注5#、9#、11#高层住宅PHC-AB500（100）-47b48+13+13+13承压桩PHC-AB500（10

4、0）-48b189+13+13+13PHC-AB500（100）-49b810+13+13+13PHC-AB500（100）-50b26611+13+13+13PHC-AB500（100）-51b11612+13+13+13PHC-AB500（100）-52b213+13+13+137#、10#、13#联排别墅PHC-A300（60）-262888+9+9承压桩PHC-A300（60）-271679+9+9PHC-A300（60）-2819+9+10桩端配10CM开口钢桩靴地下汽车库PHC-AB400（80）-268+8+10抗拔桩桩端配10CM开口钢桩靴2、原水管线控制范围内的压桩工程流程安

5、排1#桩基：11#楼-车库2#桩基：5#楼-9#楼-车库3#桩基：联排7#楼-联排10#楼-联排13#楼具体桩顶标高及打桩工程工作流程见各号楼桩位编号图3、原水管侧基坑开挖及建筑物沉降 按照场地平均绝对标高4.00m考虑，高层住宅楼基坑开挖深度2.15m，联排别墅基坑开挖深度2.04m，公建配套楼基坑开挖深度1.55m，地下车库基坑开挖深度2.00m。采用有限元方法分析基坑开挖2.15m对原水管的影响。 根据设计院计算结果，高层住宅楼最大沉降10cm，联排别墅最大沉降1cm。采用有限元方法分析建筑物沉降10cm对原水管的影响。三、工程地质情况本工程地质情况见上海市民防地基勘察院提供的宝华北岸郡

6、庭岩土工程勘察报告。四、具体保护措施静压管桩属于部分挤土桩，由于大量桩体积的压入，破坏土体的相对平衡状态，在不排水条件下桩必须挤开与自身体积相当的土体，这就造成了在桩周土体中产生很大的应力增量；尤其是在上海地区这种软土地基中压桩，如果数量大，极易产生很高的超静孔隙水压力，导致土体的隆起和水平位移。特别是本工程范围内的3层灰色淤泥质粉质粘土夹粉性土和层灰色淤泥质粘土，渗透系数较小，压桩引起的超静孔隙水压力不易消散。合理的安排压桩流程及控制沉桩速率，设置应力释放孔等措施，对减小挤土效应可起到极大的作用。针对压桩的影响路径，对本工程边原水管线保护提出以下几个措施：1、桩位预钻取土孔以减少挤土三幢高层

7、住宅楼桩基采用500、壁厚100、长4752m的 PHC预应力管桩（AB型）共计414根，总挤土量按平均桩长50m计共4064m3；如考虑管桩的闭塞效应（根据经验以入土10m计），则总挤土量为3772m3；拟在每根管桩压桩前预钻350、深30m孔，可减少挤土量共计1195 m3。可减少约30的挤土量。三幢联排别墅桩基采用300、壁厚60、长2628m的 PHC预应力管桩（A型）共计456根，总挤土量按平均桩长27m计共870m3；如考虑管桩的闭塞效应（根据经验以入土10m计），则总挤土量为754m3；拟在每根管桩压桩前预钻200、深17m孔，可减少挤土量共计243 m3。可减少约30的挤土量。

8、2、应力释放孔消散超静孔隙水压力在建筑物与保护原水管之间设置双排应力释放孔，其中高层住宅边应力释放孔为600、间距1500、深20m；联排别墅边应力释放孔为400、间距1500、深15m。双排应力释放孔上设2.4m宽、1.5m深防挤沟，即可起到排水通道的作用，也可释放浅层土压力。3、应力释放带根据以往的工程经验，浅层防挤沟要更好的发挥作用，必须靠近防护管线，沟深应超过管线埋深。本工程保护的原水管边8m为保护范围，严禁开沟，故本工程提出采用应力释放带来更好地减小挤土效应。应力释放带具体做法为采用700双轴搅拌桩机像施工止水帷幕一样连续搭接地搅松原状土，形成一条松软的土墙。该松软土墙即可提供压桩引

9、起的挤土出路，还可部分起到消散超静孔隙水压力的作用。本工程基于以往的工程经验，采用宽度为1.2m，深度为15m18m的应力释放带，将原水管线与工程桩完全隔离。4、合理的安排压桩流程及控制沉桩速率根据工程经验，合理的压桩流程和沉桩速率，可大大减轻挤土效应。本工程压桩施工原则为背离管线“走长线”沉桩；压桩顺序为靠近原水管侧向远离方向推进。沉桩速率应控制在每天每幢楼位置不超过4根，同时应根据管线的监测数据进行调整。5、信息化施工监测单位应根据原水管线保护要求设置监测点，每日管线报警值以不超过2mm为限。监测时间应配合压桩施工，原水管线控制范围内桩基施工期间每天监测次数不应少于2次，并应根据要求增加；

10、每次监测的数据应是在压桩一小时后方可。五、有限元计算1、分析内容(1) 静力压桩对原水管的影响及采取保护方案后的影响分析；(2) 基坑开挖2.15m对原水管的影响分析；(3) 建筑物沉降10cm对原水管的影响分析。2、分析方案(1) 静力压桩对原水管保护方案分析主要进行以下几方面分析：1) 无保护时压桩对原水管的影响，包括24高层及3层两种典型工况分析；2) 采用保护措施后压桩对原水管的影响，包括24高层及3层两种典型工况分析。(2) 基坑开挖对原水管影响分析：3) 开挖前管道应力及变形特征；4) 开挖后管道应力及变形特征。(3) 建筑物沉降10cm对原水管的影响分析：5) 沉降前管道应力及变

11、形特征；6) 沉降后管道应力及变形特征。3、分析方法3.1基本假定(1) 荷载作用下，桩及管道始终处于弹性阶段；(2) 只考虑分析模型的初始应力场，初始位移为零，即认为打桩之前土体完成固结；(3) 分析过程中桩体与土之间摩擦系数保持不变。(4) 管道与土层之间变形协调，不设接触。3.2计算原理(1) 平面二维有限元分析，通过大型通用软件ANSYS实现。(2) 结合ANSYS 中提供的生死单元和循环命令，实现对桩打入过程的模拟：将桩打入的过程分成n段，只在桩端打入的位置激活摩擦单元，而将其余位置上的接触单元暂时冻结。(3) 认为打桩之前土体已完成固结，首先模拟初始位移及初始应力，其结果带入计算模

12、型（打桩过程及保护措施方案）二次分析。(4) 暂不考虑预钻取土措施，按最不利工况考虑。(5) 基坑开挖采用ANSYS单元生死技术模拟，建筑沉降10cm采用持力层反算变形参数控制和模拟。3.3计算模型及参数（a）静力压桩（b）基坑开挖及建筑物沉降图1工程断面图各工况断面如图1所示，进行适当简化，计算模型断面见图2。 (a) 24高层未防护(b) 24高层防护(c) 3层未防护 (d) 3层防护 (e) 基坑开挖 (f) 建筑物沉降图2计算模型网格划分及参数分别如图3和表1所示。根据工程经验桩对20 倍桩半径以外土体的影响很小，故将土体模型的厚度设为桩长的2 倍，宽度为桩长的1 倍。均采用SOLI

13、D45单元，单元尺寸控制在0.10.5m，自由网格划分，管道附近适当加密，单元数目控制在1.53万之间。边界条件：低边界全约束，左右水平约束；重力加速度取10 m/s2。框架剪力墙结构的重量约为1416KN/m2 (层)，考虑选取16KN/m2 (层)进行估算，24高层的总荷载值为384KN/m2。建筑物沉降工况荷载按24高层考虑。桩及管道均采用线弹性模型；周围土体均采用ANSYS软件自带D-P弹塑模型；桩与岩土之间均为面面接触，接触界面摩擦角按公式1计算。 = tan-1 ( sin × cos / (1sin2) ) (1)式中 为各土体摩擦角。（a）静力压桩（b）基坑开挖及建筑

14、物沉降图3 网格划分表1计算参数土层类型粘聚力内摩擦角密度泊松比弹性模量Pa°N/m3Pa粉质粘土1900025.018900.267.0e6粉土500035.018600.272.55e7淤泥质粘土120008.016600.262.2e6粉质粘土1500022.017900.276.5e8粉土500035.018400.274.5e7粉质粘土1700024.018000.276.5e8粉砂500035.018800.272.55e7松散土20008.016000.262.0e6桩线弹性25000.162.10e10钢管线弹性78000.302.10e114、计算结果4.1静力压桩

15、4.1.1天然状态 (a) 整体等效位移 /m (b) 管道等效位移 /m （c）管道Mises等效应力 /Pa图4 应力位移特征-24高层 (a) 整体等效位移 /m (b) 管道等效位移 /m （c）管道Mises等效应力 /Pa图5 应力位移特征-3层4.1.2天然状态+压桩 (a) 整体等效位移 /m (b) 管道等效位移 /m（c）管道Mises等效应力 /Pa图6应力位移特征-24高层(a) 整体等效位移 /m (b) 管道等效位移 /m（c）管道Mises等效应力 /Pa图7 应力位移特征-3层 4.1.3天然状态+压桩+防护 (a) 整体等效位移 /m (b) 管道等效位移 /

16、m（c）管道Mises等效应力 /Pa图8 应力位移特征-24高层(a) 整体等效位移 /m (b) 管道等效位移 /m（c）管道Mises等效应力 /Pa图9应力位移特征-3层4.2基坑开挖(a) 整体等效位移 /m (b) 管道等效位移 /m（c）管道Mises等效应力 /Pa图10 应力位移特征-开挖前(a) 整体等效位移 /m (b) 管道等效位移 /m（c）管道Mises等效应力 /Pa图11 应力位移特征-开挖后4.3建筑物沉降 (a) 整体等效位移 /m (b) 管道等效位移 /m（c）管道Mises等效应力 /Pa图12 等效位移特征（m）-沉降前(a) 整体等效位移 /m (

17、b) 管道等效位移 /m（c）管道Mises等效应力 /Pa图13 等效位移特征（m）-沉降后5、计算结果分析5.1静力压桩选取原水管代表性节点（如图14），主要分析原水管各工况条件下位移特征，结果见表2、表3。图14 节点位置示意图表2 各工况等效位移特征（单位：m）-24高层节点天然状态天然状态+压桩天然状态+压桩+防护备注A0.172620.168130.17074计算数据00.004490.00188实际位移B0.172810.168210.17127计算数据00.00460.00154实际位移C0.172620.168140.17070计算数据00.004480.00192实际位移D

18、0.172810.168060.17017计算数据00.004750.00264实际位移E0.172220.168570.17031计算数据00.003650.00191实际位移F0.172010.168240.17027计算数据00.003770.00174实际位移G0.172220.168550.17031计算数据00.003670.00191实际位移H0.172430.168880.17035计算数据00.003550.00208实际位移表3 各工况等效位移特征（单位：m）-3层节点天然状态天然状态+压桩天然状态+压桩+防护备注A0.105820.105330.10582计算数据00.0

19、00490实际位移，负值表示向左位移B0.106040.105570.10618计算数据00.00047-0.00014实际位移，负值表示向左位移C0.105810.105330.10577计算数据00.000484E-05实际位移，负值表示向左位移D0.105590.105090.10541计算数据00.00050.00018实际位移，负值表示向左位移E0.105820.105350.10555计算数据00.000470.00027实际位移，负值表示向左位移F0.105580.105070.10541计算数据00.000510.00017实际位移，负值表示向左位移G0.105810.1053

20、40.10555计算数据00.000470.00026实际位移，负值表示向左位移H0.106040.105620.1057计算数据00.000420.00034实际位移，负值表示向左位移5.2基坑开挖表4 各工况等效位移特征（单位：m）节点开挖前开挖后备注A0.024150.02422计算数据0-0.00007实际位移B0.024330.02441计算数据0-0.00008实际位移C0.024010.02408计算数据0-0.00006实际位移D0.023840.02389计算数据0-0.00005实际位移E0.024150.02418计算数据0-0.00004实际位移F0.023830.02

21、388计算数据0-0.00005实际位移G0.024010.02405计算数据0-0.00004实际位移H0.024330.02436计算数据0-0.00003实际位移5.3建筑物沉降表5 各工况等效位移特征（单位：m）节点沉降前沉降后备注A0.03847 0.03847 计算数据0 0.00000 实际位移B0.03885 0.03883 计算数据0 0.00001 实际位移C0.03848 0.03847 计算数据00.00000 实际位移D0.03809 0.03811 计算数据0-0.00002 实际位移E0.03816 0.03813 计算数据0 0.00003 实际位移F0.038

22、06 0.03807 计算数据0 -0.00001 实际位移G0.03815 0.03812 计算数据00.00003 实际位移H0.03826 0.03818 计算数据0 0.00008 实际位移6、结论根据以上计算分析可得出以下几点结论：(1) 静力压桩对原水管的影响：1) 24高层工况下，未防护时，水管将向右侧（远离管桩方向）发生偏移，管道各部位位移量在3.554.6mm之间；防护时，水管将向右侧发生偏移，管道各部位位移量在1.542.64mm之间；2) 3层工况下，未防护时，水管将向右侧发生偏移，管道各部位位移量在0.420.51mm之间；防护时，水管将向右侧发生偏移（局部有向左发生偏

23、移趋势-负值），管道各部位位移量在-0.140.34mm之间。(2) 基坑开挖对原水管的影响：按此工况开挖，水管将向左侧发生偏移，管道各部位位移量在0.030.08mm之间，影响较小。(3) 建筑物沉降10cm对原水管的影响：按此工况，水管向右侧发生偏移，管道各部位位移量在0.020.08mm之间，影响较小。六、施工进出通道原水管线保护根据上海市原水引水管渠保护办法第七条第(六)款，施工进出通道处原水管应采取加固保护措施。本工程考虑采用两种保护措施，视现场具体情况而定。保护方案一为采用类箱涵结构，该处原水管两侧各施工四根700，长23m的灌注桩，桩间距2.1m；原水管上覆现浇钢筋混凝土梁板顶盖

24、，支撑于灌注桩上。保护方案二为简易方法，采用6m*2.4m钢板制路基箱铺设于原水管两侧，两侧路基箱上横跨搁置四块8m*1.5m路基箱。具体详见后附保护方案图。七、管线保护的变形观测及控制1、为了减少沉桩对原水管线的影响，合理安排沉桩打桩施工流程，并确保释放孔等保护措施的施工质量。2、委托监测单位每天按时进行，对各布点区的变形情况进行观测及管线分布区域内的监测。测得施工现场的实测数据报各有关单位，对监测报告中监测数据进行实际分析以及查看实地情况，双向进行核对。了解施工区域内的场地变形情况，对变形的发展方向进行评估，随时调整施工位置及沉桩的压桩速率。如遇报警，立即停止打桩，会同各有关单位进行研究步

25、述下道工序施工顺序。通过监测报告中具体数据控制打桩单位打桩顺序及速度。八、应力释放孔的施工工艺本工程应力释放孔施工拟采用回转成孔、清孔工艺，用锥形耙式合金刮刀钻头成孔。为防止静压桩施工之前桩孔塌陷，在孔内安放通长500和300的毛竹笼，毛竹笼由8根3cm宽的毛竹片扎成，要求毛竹笼内部用间距为1.0m直径为12mm的钢筋做圆箍，竹笼外面包塑料编织袋，在安放过程中必须在底部安放块石，防止毛竹笼的上浮。应力释放孔桩位处挖一条下口宽为2.4米，深为1.5米的防挤沟，具体位置见附图。施工流程：挖防挤沟一一一钻机就位一一一钻孔至设计孔深一一一清孔一一一安放毛竹笼一一一钻机移位至下一个孔拟开动的主要机械及配

26、套辅助设备和用电量详见表序号设备名称规格型号数量设备能力备注1钻孔桩机GP-102台37kw×22泥浆泵3PLN2台22kw×23排污泵100WB3台7.5kw×31台泥浆外排用4经纬仪J61台5水准仪DS31台九、应力释放孔施工质量保证及安全措施施工中一切活动坚持以“质量第一”为宗旨，严格按施工方案及施工规范的要求施工，着重抓住应力桩孔的定位放线、成孔、毛竹笼制作与吊放等关键环节，采取有效的技术措施，强化质量管理。1、毛竹笼制作、安装技术措施（1）毛竹笼制作采用加强箍成型法，分段制作，孔口搭接安装。毛竹笼成型后，按规范要求进行抽检，验收合格后方可使用。（2）毛竹

27、笼制作前，要将弯曲的竹片剔除。孔口搭接采用铁丝绑扎，搭接长度为30cm。（3）毛竹笼孔口搭接时，上下节毛竹笼各毛竹片应校直对正，且使上、下节毛竹笼均处于垂直状态。（4）毛竹笼入孔时要垂直对准桩孔中心，轻放、慢入，避免碰撞孔壁 ，不允许左右旋转，防止变形。若遇阻碍应停止下放，查明原因，进行处理，严禁猛落强行下放。（5）毛竹笼放好后应用石块压住竹笼，防止竹笼上浮。2、应力释放孔施工安全措施（1）钻机转盘上不准站人。（2）操作时注意加杆和提钻的安全，统一指挥，密切配合，防止机械伤人和物体打击，提引器的缺口必须朝下。（3）应有防高压胶管缠绕及水龙头坠落的装置。（4）用转盘扭卸钻杆时，垫叉应有安全钩。（

28、5）升降作业时，不准用手扶摸钢丝绳，升降机操作人员应听从塔上和孔口操作人员的指挥。（6）升降机钻具时，孔口人员应站在钻具起落范围以外。（7）严禁超负荷强力起拔事故钻具。（8）严禁施工人员进入孔内。（9）吊放毛竹笼采用无损钢丝绳，并用形环卡牢毛竹笼的毛竹片与加强筋部位，以防滑口。（10）下毛竹笼受阻应查明原因，禁止盲目冲墩，禁止施工人员在毛竹笼上踩踏加压，以防下沉伤人。（11）一个释放孔施工完毕，孔口加盖并树立安全警示牌，等管桩施工完工后，孔内应及时回填。 十、应力释放带施工方案1、平面位置：沿塔源路方向距离原水管中心线约8.6米处施工双排700两轴搅拌桩。（具体分布位置见平面示意图）

29、2、深度：自然地面下15米、18米。3、施工方法：采用两轴搅拌桩注水施工。应力释放带施工工艺流程：放样定位一一一处理地面障碍物一一一铺设枕木、轨道一一一桩机安装、调试就位一一一搅拌头下沉预搅一一一提升注水一一一弃土外运施工机械配置表序号设备名称数量型号备注1两轴搅拌桩桩机1台SJB-2注浆泵2台SJB-B53其他辅助设备一套十一、安全生产及文明施工措施1、安全生产措施（1）认真贯彻“安全第一，预防为主”方针，坚持管生产必须管安全的原则，在工地建立由项目经理、专职安全员、各机班长组成的安全领导小组，执行安全生产责任制，明确各级人员的责任，将安全生产作为生产管理者的首要职责，抓紧抓好。（2）设备人

30、员进场后，先进行全员三级安全教育，组织学习有关安全生产的规定、条例和安全生产操作规程，建立健全交接班制和设备维护保养制度。（3）开工前对本工程施工所使用的机电设备和施工设施进行全面的安全鉴定，未经鉴定的设备和设施不准使用，发现不符合安全规定的问题，立即整改完善。（4）开工后安全员要深入施工现场，认真做好上岗检查及日、旬、月的定期安全检查工作，记好安全台帐。督促作业人员严格遵守操作规程，不违章作业、违章指挥和违章施工。（5）现场机电设备严格执行定机、定员，定期检查、保养和维修，操作人员一律持证上岗，无关人员不得动用机电设备，确保机电设备的安全运行。（6）在施工危险区域设立醒目的警示标志。严格在指

31、定的配电箱接电，配电箱必须与实际用电负荷相匹配，配电箱的结构必须规范化，并有统一的安全色标。（7）桩机安拆、移位时、旁边有专人指挥，非操作人员不准进入施工现场。（8）经常检查桩机机架有无松动、变形、损坏等不安全隐患。经常检查卷扬机钢丝绳的磨损情况，发现问题及时处理。（9）夜间施工确保有足够的照明器材，临时照明线及灯具的架空高度达到2.5m以上。2、文明施工措施（1）施工用材料按计划分批进场，在指定位置堆放。做到生产区域内无积水、无散杂物。施工完成后桩孔及时回填，使场容场貌整齐、 整洁、有序、文明。（2）认真执行上海市有关泥浆排放的规定，严格防止泥浆、污水外流，污染附近的河流。（3）出入工地污染严重的车辆进行