1、群樁施工對周邊建（構(gòu)）筑物影響觀測及其控制1 工程簡介1.1 工程概況1.1.1 本工程為冷軋不銹帶鋼工程（后續(xù)工程）3區(qū)，主要有冷酸洗機(jī)組、平整機(jī)組、1#和2#重卷機(jī)組。該工程位于不銹鋼分公司廠區(qū)四號路、五號路、冷軋三路及冷軋五路之間。主廠房長521.5m，寬63m，工程于2007年11月28日開始打樁。本標(biāo)段西面與主軋機(jī)中間庫相接；北面有CPL出口電氣室、入口電氣室、鹽酸再生站等建筑物；東面及南面主要有電纜隧道井。見圖1：主要建筑物與新建廠房相對關(guān)系圖1.1.2 本工程共有樁20121m3。其中PHCAB1 600*110，8653m3；PHCAB1 600*100，5192m3；PHCA

2、B500*100，3643m3； PHCAB1 400*85，2633m3；樁長分別為30m，60m，70m。1.1.3 本工程于2007年11月28日開始施工。1.2 工程地質(zhì)情況工程建設(shè)場地位于不銹鋼分公司冷軋三路、冷軋五路與4號路范圍內(nèi)，場地土類型為軟弱土，建筑場地類別為類。根據(jù)地勘報告地基分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)表，土層分布依次如下：粉質(zhì)粘土（）、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（1）、砂質(zhì)粉土（2）、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（3）、淤泥質(zhì)粘土（）、粉質(zhì)粘土（1）、粉質(zhì)粘土（1）、粉質(zhì)粘土（2）、砂質(zhì)粉土（1）、粉質(zhì)粘土（1-1）、粉質(zhì)粘土（1-2）、粉土夾粉質(zhì)粘土（2）、砂質(zhì)粉土（1-1）、粉細(xì)砂（1-2，2中粗

3、砂）。見表1：地基土分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)表圖1：主要建筑物與新建廠房相對關(guān)系圖表1：地基土分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)表2 創(chuàng)新與研究2.1 監(jiān)測周期與報警值2.1.1 監(jiān)測周期的設(shè)定監(jiān)測的頻率根據(jù)變形值的大小和變形的速度確定，要求監(jiān)測的次數(shù)既能反映出變化的過程，又不遺漏變化的時刻。在施工區(qū)域30米范圍外的按一周一次觀測，30米范圍內(nèi)的按一天一次進(jìn)行觀測的原則，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，確定我工程相關(guān)項目的監(jiān)測周期。1). 經(jīng)丈量，冷軋三路上的六個附屬設(shè)施中距離我標(biāo)段主廠房軸線最近距離為36.5米（鹽酸再生站），以上六個附屬建筑按一周一次進(jìn)行監(jiān)測。2). 9至16號電纜隧道井在施工影響區(qū)域30米范圍外，

4、觀測周期按一周一次。17號電纜井在打樁范圍30米內(nèi)時按一天一次觀測，30米范圍外按一周一次觀測。雨水井按一月一次的周期進(jìn)行觀測。3). 在正式打樁前完成以上各個項目首次監(jiān)測，根據(jù)位移量進(jìn)行調(diào)整。2.1.2 報警值1). 設(shè)定警戒值目的在工程監(jiān)測中，應(yīng)事先確定相應(yīng)的警戒值，以判斷位移或受力狀態(tài)是否會超過允許范圍，判斷工程施工是否安全可靠，是否需要調(diào)整施工步序或優(yōu)化原設(shè)計方案。在保證安全的前提下，綜合考慮工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)等因素，減少不必要的資金投入。2). 警戒值的確定警戒值由兩部分控制，即單位時間允許變化量和總允許變化量。監(jiān)測時數(shù)據(jù)達(dá)到警戒值時應(yīng)立即向施工單位、設(shè)計單位和監(jiān)理報警。冷軋三路的附屬設(shè)

5、施及電纜井總位移量不得超過30mm，雨水井等一般建筑物總位移量不得超過40mm。在30米范圍內(nèi)施工時按一天一次監(jiān)測，連續(xù)三個監(jiān)測周期平均日變形量不得超過3mm。2.2 變形監(jiān)測方案2.2.1 監(jiān)測目的 在樁基施工過程中，由于如此大面積內(nèi)的土體擠壓、擾動，產(chǎn)生的土體擠壓力及孔隙水壓力積聚上升對周邊的電纜隧道（包括地下管道）產(chǎn)生不良影響。通過對它們的沉降、位移監(jiān)測，進(jìn)行預(yù)測預(yù)報，同時根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，適當(dāng)調(diào)整施工步伐，實現(xiàn)信息化施工管理，確保周邊環(huán)境的安全。2.2.2 監(jiān)測內(nèi)容電纜隧道井（9-17號），其中沉降點18個、位移點9個。見圖2：相鄰建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測點點位示意圖 圖2：相鄰建（構(gòu)）

6、筑物變形監(jiān)測點點位示意圖2.2.3 測量方法1). 位移監(jiān)測2). 沉降觀測3). mm（為測站數(shù)）。觀測精度2.2.4 監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測使用的儀器設(shè)備應(yīng)由檢定機(jī)構(gòu)檢定（或校準(zhǔn)）合格，并在有效期內(nèi)。水準(zhǔn)儀的i角調(diào)校在10以內(nèi)。全站儀、經(jīng)緯儀的對點器誤差應(yīng)小于0.5mm。沉降觀測采用瑞士徠卡NA2+GPM3精密水準(zhǔn)儀。該儀器的標(biāo)稱精度為：每公里往返測高差中數(shù)中誤差0.7mm。使用銦鋼水準(zhǔn)尺測量。水平位移觀測采用日本拓普康102N全站儀，儀器測角精度為水平角觀測方向中誤差±2，測距中誤差2mm+2ppm。2.3 對周邊建（構(gòu)）筑物及管線的保護(hù)方案2.3.1 編制目的本工程打樁距電纜溝30m，

7、現(xiàn)施打200多套，發(fā)現(xiàn)電纜隧道位移有10-20mm不等。特編制此方案進(jìn)行預(yù)防。2.3.2 打樁對周圍環(huán)境的影響打（沉）樁由于巨大體積的樁體在沖擊作用下，短時間內(nèi)沉入土中，會對周圍環(huán)境帶來下述危害：1). 擠土：由于樁體入土后擠壓周圍土層造成的；2). 振動：打樁過程中在樁錘沖擊下，樁體產(chǎn)生振動，使振動波向四周傳播，會給周圍的設(shè)施造成危害；3). 超靜水壓力：在土壤中含的水分在樁體擠壓下產(chǎn)生很高的壓力，此很高壓力的水向四周滲透時，亦會給周圍設(shè)施帶來危害；2.3.3 方案確定原則為避免和減輕上述打樁產(chǎn)生的危害，根據(jù)過去的經(jīng)驗總結(jié)，可采取下述措施：1). 限速：即控制單位時間（如1d）打樁的數(shù)量，可

8、避免嚴(yán)重的擠土和超靜水壓力；2). 正確確定打樁順序：一般在打樁的推進(jìn)方向擠土較嚴(yán)重，為此，宜背向保護(hù)對象向前推進(jìn)打設(shè)；3). 挖應(yīng)力釋放溝（或防振溝）在打樁區(qū)與被保護(hù)對象之間挖溝（深2m左右），此溝可隔斷淺層內(nèi)的振動波，對防震有益，如在溝底再鉆孔排土，則可減輕擠土影響和超靜水壓力；4). 埋設(shè)塑料排水板或袋裝砂井，可人為造成豎向排水通道，易于排除高壓力的地下水，使土中水壓力降低。5). 鉆孔植樁打設(shè)：在淺層中鉆孔（樁長的1/32/3），可大大減輕淺層擠土影響。2.3.4 方案確定1). 擠土量計算結(jié)合以往上海地區(qū)打入樁施工經(jīng)驗得知，一般打樁擠土影響范圍約是1.01.5倍的樁長。本工程沉樁體積

9、為20121m3。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，在上海地區(qū)土體總的擠出量約為體積的40%，為8048.4 m3。而這部分土體中的60%是被水平擠向沉樁區(qū)四周，為4829 m3，另外40%共3219.4 m3則向上擠出。在不考慮其它區(qū)域打樁的影響下，本施工區(qū)域沉樁擠土均勻的沿四周擠出，則擠向南面電纜隧道的土方量為4829×512.5/（63×2+512.5×2）=2150.2 m3，擠土量非常較大。2). 限制打樁速率 在進(jìn)度安排上嚴(yán)控制每臺樁機(jī)每天施打進(jìn)度不超過7根樁，盡量延長打樁形成的土體壓力釋放時間，減少對周邊環(huán)境的影響。3). 正確確定打樁順序a. 建議打樁從中間開始分

10、頭向兩邊、由冷軋五路向冷軋三路方向進(jìn)行。b. 避免自外向內(nèi)或周邊向中間進(jìn)行，以避免中間土體被擠密、樁難打入。雖勉強(qiáng)打入，但使鄰近樁位上冒。c. 對基礎(chǔ)標(biāo)高不一的樁，宜先深后淺，對不同規(guī)格的樁，宜先大后小，先長后短，以使土層擠密均勻，以避免位移偏差。4). 防震溝與應(yīng)力釋放孔的設(shè)置a. 冷軋三路旁生產(chǎn)管線埋深約埋深1.5m，防震溝的開挖深度為2.0m，防震溝底部開挖寬度為1.0m，防震溝開挖時，溝壁采用1：1的比例進(jìn)行放坡。b. 冷軋五路旁電纜隧道及生產(chǎn)管線保護(hù)措施 生產(chǎn)管線埋深約埋深1.5m，電纜隧道埋深約埋深6.0m，根據(jù)我公司類似工程施工經(jīng)驗認(rèn)為：配合布設(shè)應(yīng)力釋放孔較適于本工程使用，在冷軋

11、五路北側(cè)側(cè)68米范圍內(nèi)梅花狀布置兩排3.8m 600應(yīng)力釋放孔，原漿護(hù)壁井樁長20米，兩排共270根，其中一排位于開挖溝槽內(nèi)，樁頂標(biāo)高-2.0米。溝槽兼作防震溝用于保護(hù)埋深約的1.5m生產(chǎn)管線。見圖3：防震溝及應(yīng)力釋放孔布置圖 ；圖4：防震溝及應(yīng)力釋放孔剖面圖 應(yīng)力釋放孔具體作法為：先原漿護(hù)壁成孔600，再在孔內(nèi)放置400鋼筋籠（主筋612，設(shè)加強(qiáng)筋142.5m，螺旋箍筋300，鋼筋籠外密目網(wǎng)）。見圖5：應(yīng)力釋放孔鋼筋籠詳圖 由這兩排應(yīng)力釋放孔的存在，在新建廠房沉樁區(qū)與冷軋五路兩側(cè)的生產(chǎn)管線及電纜隧道之間形成一個緩沖帶，通過合理布置鉆孔位置，在地下形成豎向排水通道，以便沉樁過程中產(chǎn)生的超靜空隙

12、水壓通過此管得以迅速消失；同時沉樁區(qū)土體向外擠出時，應(yīng)力釋放孔被擠壓，使井深范圍內(nèi)的側(cè)向擠壓力釋放，對防治擠土影響較為有效。 此方法施工具有噪音小、施工速度快、施工料具便于準(zhǔn)備等特點，適用于周圍構(gòu)筑物較多的環(huán)境使用。見圖3：防震溝及應(yīng)力釋放孔布置圖 圖4：防震溝及應(yīng)力釋放孔剖面圖圖5：應(yīng)力釋放孔鋼筋籠詳圖3 與國內(nèi)外技術(shù)水平比較在本工程樁基工程施工前，對周邊建（構(gòu)）物的重要性進(jìn)行評價，設(shè)定警戒值和監(jiān)測頻率、制定監(jiān)測方案和對周邊建（構(gòu)）筑物及管線的保護(hù)方案并實施，對施工過程控制并提供依據(jù)。在樁基工程施工中，通過限制打樁速率、正確確定打樁順序，并根據(jù)反饋的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行及時調(diào)整等，有效的控制了對周邊

13、建（構(gòu)）物的影響。在本工程中，根據(jù)工程具體情況，合理、經(jīng)濟(jì)地制定各項方案并實施，防震溝和應(yīng)力釋放孔相結(jié)合并對應(yīng)力釋放孔進(jìn)行改進(jìn)，有效地保護(hù)了周邊建（構(gòu)）筑物及管線。4 前景預(yù)測本工程采用應(yīng)力釋放孔、防震溝和信息化施工措施，為不銹鋼分公司后續(xù)工程提供了經(jīng)驗和借鑒。5 存在的問題及改進(jìn)意見工程監(jiān)測及保護(hù)方案的制定等，主要靠工程經(jīng)驗，需逐步進(jìn)行完善。6 應(yīng)用情況6.1 實施情況見圖6：防震溝及應(yīng)力釋放孔實施6.2 實施效果總結(jié)警戒值由兩部分控制，即單位時間允許變化量和總允許變化量。監(jiān)測時數(shù)據(jù)達(dá)到警戒值時應(yīng)立即向施工單位、設(shè)計單位和監(jiān)理報警。冷軋三路的附屬設(shè)施及電纜井總位移量不得超過30mm，雨水井等一般建筑物總位移量不得超過40mm。在30米范圍內(nèi)施工時按一天一次監(jiān)測，連續(xù)三個監(jiān)測周期平均日變形量不得超過3mm。6.2.1 冷軋三路北側(cè)建構(gòu)筑物6.2.1.1 鹽冷軋酸再生站平均日變形量低于警戒值；但是累計變形量達(dá)49mm超過警戒值；其它項目平均日變形量及累計變形量均低于警戒值；6.2.1.2 原因分析：該建筑物正對工程施工路口，該位置防震溝未貫通。6.2.2 冷軋三路南側(cè)