群桩施工对周边建构筑物影响观测及其控制研究施工论文

1、群桩施工对周边建（构）筑物影响观测及其控制1 工程简介1.1 工程概况1.1.1 本工程为冷轧不锈带钢工程（后续工程）3区，主要有冷酸洗机组、平整机组、1#和2#重卷机组。该工程位于不锈钢分公司厂区四号路、五号路、冷轧三路及冷轧五路之间。主厂房长521.5m，宽63m，工程于2007年11月28日开始打桩。本标段西面与主轧机中间库相接；北面有CPL出口电气室、入口电气室、盐酸再生站等建筑物；东面及南面主要有电缆隧道井。见图1：主要建筑物与新建厂房相对关系图1.1.2 本工程共有桩20121m3。其中PHCAB1 600*110，8653m3；PHCAB1 600*100，5192m3；PHCA

2、B500*100，3643m3； PHCAB1 400*85，2633m3；桩长分别为30m，60m，70m。1.1.3 本工程于2007年11月28日开始施工。1.2 工程地质情况工程建设场地位于不锈钢分公司冷轧三路、冷轧五路与4号路范围内，场地土类型为软弱土，建筑场地类别为类。根据地勘报告地基分层及主要物理力学指标表，土层分布依次如下：粉质粘土（）、淤泥质粉质粘土（1）、砂质粉土（2）、淤泥质粉质粘土（3）、淤泥质粘土（）、粉质粘土（1）、粉质粘土（1）、粉质粘土（2）、砂质粉土（1）、粉质粘土（1-1）、粉质粘土（1-2）、粉土夹粉质粘土（2）、砂质粉土（1-1）、粉细砂（1-2，2中粗

3、砂）。见表1：地基土分层及主要物理力学指标表图1：主要建筑物与新建厂房相对关系图表1：地基土分层及主要物理力学指标表2 创新与研究2.1 监测周期与报警值2.1.1 监测周期的设定监测的频率根据变形值的大小和变形的速度确定，要求监测的次数既能反映出变化的过程，又不遗漏变化的时刻。在施工区域30米范围外的按一周一次观测，30米范围内的按一天一次进行观测的原则，并结合现场实际情况，确定我工程相关项目的监测周期。1). 经丈量，冷轧三路上的六个附属设施中距离我标段主厂房轴线最近距离为36.5米（盐酸再生站），以上六个附属建筑按一周一次进行监测。2). 9至16号电缆隧道井在施工影响区域30米范围外，

4、观测周期按一周一次。17号电缆井在打桩范围30米内时按一天一次观测，30米范围外按一周一次观测。雨水井按一月一次的周期进行观测。3). 在正式打桩前完成以上各个项目首次监测，根据位移量进行调整。2.1.2 报警值1). 设定警戒值目的在工程监测中，应事先确定相应的警戒值，以判断位移或受力状态是否会超过允许范围，判断工程施工是否安全可靠，是否需要调整施工步序或优化原设计方案。在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。2). 警戒值的确定警戒值由两部分控制，即单位时间允许变化量和总允许变化量。监测时数据达到警戒值时应立即向施工单位、设计单位和监理报警。冷轧三路的附属设

5、施及电缆井总位移量不得超过30mm，雨水井等一般建筑物总位移量不得超过40mm。在30米范围内施工时按一天一次监测，连续三个监测周期平均日变形量不得超过3mm。2.2 变形监测方案2.2.1 监测目的 在桩基施工过程中，由于如此大面积内的土体挤压、扰动，产生的土体挤压力及孔隙水压力积聚上升对周边的电缆隧道（包括地下管道）产生不良影响。通过对它们的沉降、位移监测，进行预测预报，同时根据现场的实际情况，适当调整施工步伐，实现信息化施工管理，确保周边环境的安全。2.2.2 监测内容电缆隧道井（9-17号），其中沉降点18个、位移点9个。见图2：相邻建（构）筑物变形监测点点位示意图 图2：相邻建（构）

6、筑物变形监测点点位示意图2.2.3 测量方法1). 位移监测2). 沉降观测3). mm（为测站数）。观测精度2.2.4 监测设备监测使用的仪器设备应由检定机构检定（或校准）合格，并在有效期内。水准仪的i角调校在10以内。全站仪、经纬仪的对点器误差应小于0.5mm。沉降观测采用瑞士徕卡NA2+GPM3精密水准仪。该仪器的标称精度为：每公里往返测高差中数中误差0.7mm。使用铟钢水准尺测量。水平位移观测采用日本拓普康102N全站仪，仪器测角精度为水平角观测方向中误差±2，测距中误差2mm+2ppm。2.3 对周边建（构）筑物及管线的保护方案2.3.1 编制目的本工程打桩距电缆沟30m，

7、现施打200多套，发现电缆隧道位移有10-20mm不等。特编制此方案进行预防。2.3.2 打桩对周围环境的影响打（沉）桩由于巨大体积的桩体在冲击作用下，短时间内沉入土中，会对周围环境带来下述危害：1). 挤土：由于桩体入土后挤压周围土层造成的；2). 振动：打桩过程中在桩锤冲击下，桩体产生振动，使振动波向四周传播，会给周围的设施造成危害；3). 超静水压力：在土壤中含的水分在桩体挤压下产生很高的压力，此很高压力的水向四周渗透时，亦会给周围设施带来危害；2.3.3 方案确定原则为避免和减轻上述打桩产生的危害，根据过去的经验总结，可采取下述措施：1). 限速：即控制单位时间（如1d）打桩的数量，可

8、避免严重的挤土和超静水压力；2). 正确确定打桩顺序：一般在打桩的推进方向挤土较严重，为此，宜背向保护对象向前推进打设；3). 挖应力释放沟（或防振沟）在打桩区与被保护对象之间挖沟（深2m左右），此沟可隔断浅层内的振动波，对防震有益，如在沟底再钻孔排土，则可减轻挤土影响和超静水压力；4). 埋设塑料排水板或袋装砂井，可人为造成竖向排水通道，易于排除高压力的地下水，使土中水压力降低。5). 钻孔植桩打设：在浅层中钻孔（桩长的1/32/3），可大大减轻浅层挤土影响。2.3.4 方案确定1). 挤土量计算结合以往上海地区打入桩施工经验得知，一般打桩挤土影响范围约是1.01.5倍的桩长。本工程沉桩体积

9、为20121m3。根据以往施工经验，在上海地区土体总的挤出量约为体积的40%，为8048.4 m3。而这部分土体中的60%是被水平挤向沉桩区四周，为4829 m3，另外40%共3219.4 m3则向上挤出。在不考虑其它区域打桩的影响下，本施工区域沉桩挤土均匀的沿四周挤出，则挤向南面电缆隧道的土方量为4829×512.5/（63×2+512.5×2）=2150.2 m3，挤土量非常较大。2). 限制打桩速率 在进度安排上严控制每台桩机每天施打进度不超过7根桩，尽量延长打桩形成的土体压力释放时间，减少对周边环境的影响。3). 正确确定打桩顺序a. 建议打桩从中间开始分

10、头向两边、由冷轧五路向冷轧三路方向进行。b. 避免自外向内或周边向中间进行，以避免中间土体被挤密、桩难打入。虽勉强打入，但使邻近桩位上冒。c. 对基础标高不一的桩，宜先深后浅，对不同规格的桩，宜先大后小，先长后短，以使土层挤密均匀，以避免位移偏差。4). 防震沟与应力释放孔的设置a. 冷轧三路旁生产管线埋深约埋深1.5m，防震沟的开挖深度为2.0m，防震沟底部开挖宽度为1.0m，防震沟开挖时，沟壁采用1：1的比例进行放坡。b. 冷轧五路旁电缆隧道及生产管线保护措施 生产管线埋深约埋深1.5m，电缆隧道埋深约埋深6.0m，根据我公司类似工程施工经验认为：配合布设应力释放孔较适于本工程使用，在冷轧

11、五路北侧侧68米范围内梅花状布置两排3.8m 600应力释放孔，原浆护壁井桩长20米，两排共270根，其中一排位于开挖沟槽内，桩顶标高-2.0米。沟槽兼作防震沟用于保护埋深约的1.5m生产管线。见图3：防震沟及应力释放孔布置图 ；图4：防震沟及应力释放孔剖面图 应力释放孔具体作法为：先原浆护壁成孔600，再在孔内放置400钢筋笼（主筋612，设加强筋142.5m，螺旋箍筋300，钢筋笼外密目网）。见图5：应力释放孔钢筋笼详图 由这两排应力释放孔的存在，在新建厂房沉桩区与冷轧五路两侧的生产管线及电缆隧道之间形成一个缓冲带，通过合理布置钻孔位置，在地下形成竖向排水通道，以便沉桩过程中产生的超静空隙

12、水压通过此管得以迅速消失；同时沉桩区土体向外挤出时，应力释放孔被挤压，使井深范围内的侧向挤压力释放，对防治挤土影响较为有效。 此方法施工具有噪音小、施工速度快、施工料具便于准备等特点，适用于周围构筑物较多的环境使用。见图3：防震沟及应力释放孔布置图 图4：防震沟及应力释放孔剖面图图5：应力释放孔钢筋笼详图3 与国内外技术水平比较在本工程桩基工程施工前，对周边建（构）物的重要性进行评价，设定警戒值和监测频率、制定监测方案和对周边建（构）筑物及管线的保护方案并实施，对施工过程控制并提供依据。在桩基工程施工中，通过限制打桩速率、正确确定打桩顺序，并根据反馈的监测结果进行及时调整等，有效的控制了对周边

13、建（构）物的影响。在本工程中，根据工程具体情况，合理、经济地制定各项方案并实施，防震沟和应力释放孔相结合并对应力释放孔进行改进，有效地保护了周边建（构）筑物及管线。4 前景预测本工程采用应力释放孔、防震沟和信息化施工措施，为不锈钢分公司后续工程提供了经验和借鉴。5 存在的问题及改进意见工程监测及保护方案的制定等，主要靠工程经验，需逐步进行完善。6 应用情况6.1 实施情况见图6：防震沟及应力释放孔实施6.2 实施效果总结警戒值由两部分控制，即单位时间允许变化量和总允许变化量。监测时数据达到警戒值时应立即向施工单位、设计单位和监理报警。冷轧三路的附属设施及电缆井总位移量不得超过30mm，雨水井等一般建筑物总位移量不得超过40mm。在30米范围内施工时按一天一次监测，连续三个监测周期平均日变形量不得超过3mm。6.2.1 冷轧三路北侧建构筑物6.2.1.1 盐冷轧酸再生站平均日变形量低于警戒值；但是累计变形量达49mm超过警戒值；其它项目平均日变形量及累计变形量均低于警戒值；6.2.1.2 原因分析：该建筑物正对工程施工路口，该位置防震沟未贯通。6.2.2 冷轧三路南侧