應(yīng)力釋放孔對(duì)鄰近構(gòu)筑物保護(hù)措施的施工應(yīng)用

胡軍波 安世平

1 工程概況

浙江臺(tái)州某水廠3萬(wàn)m3/d改擴(kuò)建工程,建有綜合池(平流沉淀池與清水池疊合式)、回用水池及生產(chǎn)性輔助用房等項(xiàng)目,設(shè)計(jì)的綜合池平面尺寸為58.5 m×26.0 m,采用靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁φ 500 mm,PC-AB-500(100),共147根,每根管樁長(zhǎng) 45 m,設(shè)計(jì)單樁豎向極限承載力為2 200 kN,樁尖進(jìn)入圓礫層的深度應(yīng)不小于1.5 m?；赜盟卦O(shè)計(jì)尺寸為20.8 m×7.9 m,共2組,中間為排泥渠,采用靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁φ 500 mm,PC-AB-500(100),共72根,每根管樁長(zhǎng)35 m。場(chǎng)地內(nèi)擬建的綜合池南側(cè)為10 m寬的盲河道,西側(cè)有一池角距圍墻僅有3.5 m,圍墻外有一緊靠的一層工業(yè)廠房(淺基礎(chǔ)),東側(cè)緊臨5 m寬水泥道路和既有的3 000 m3鋼筋混凝土清水池一座,及已敷有的DN600 mm供水管道2根;擬建的回用水池東側(cè)有配電房和加液用房(淺基礎(chǔ)磚混結(jié)構(gòu)),南側(cè)僅距水泥道路1.5 m并緊靠已在投運(yùn)的清水池。場(chǎng)地內(nèi)用地有限,各類建(構(gòu))筑物平面布置緊湊,地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜,給水廠改擴(kuò)建工程帶來(lái)了不少的施工難度。

2 地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地地形平坦,其地貌單元屬海相沉積相帶,據(jù)地質(zhì)勘察資料顯示,其主要土層分五大地質(zhì)層,各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

3 擠土效應(yīng)的產(chǎn)生

靜壓管樁在沉樁過(guò)程中,相當(dāng)于樁體積的土體向四周排擠,使周?chē)耐潦艿絿?yán)重的擾動(dòng),主要表現(xiàn)為徑向位移,與樁體積有等量的土體在沉樁過(guò)程中向樁周邊發(fā)生較大的側(cè)向位移和隆起。在淺地表層附近的土體會(huì)向上隆起,而在地面較深層土體,由于覆蓋土層在壓力作用下不能向上隆起,向著水平方向擠壓,出現(xiàn)土體位移。隨著壓樁段數(shù)的增多,各層地質(zhì)構(gòu)造土體密度也隨之增高,土體與樁身表面間的摩擦阻力也相應(yīng)增大。從擠土效應(yīng)的機(jī)理可知,最直接消除擠土的辦法就是在擠土區(qū)域的周邊預(yù)留擠土的空間。實(shí)踐證明,沉樁過(guò)程的擠土效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生土體淺層大、深層小;近處大、遠(yuǎn)處小,影響的范圍可達(dá)1倍～1.5倍樁長(zhǎng),并與地質(zhì)狀況、平面布樁率、壓樁速度、施工順序等因素有關(guān),同時(shí)沉樁本身產(chǎn)生的土體擠壓與超靜孔隙水壓力還將對(duì)已施工的樁產(chǎn)生水平位移與上浮,造成樁基質(zhì)量事故。

4 沉樁過(guò)程技術(shù)措施

靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工時(shí)低噪聲、無(wú)振動(dòng),人為干擾因素少,施工質(zhì)量易保證,壓樁數(shù)據(jù)直觀、準(zhǔn)確。由于靜壓管樁施工時(shí)有一定的擠土效應(yīng),會(huì)影響到周邊構(gòu)筑物、道路、地下管線等使用安全,應(yīng)有相應(yīng)的保護(hù)措施和必要的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。從地質(zhì)資料來(lái)看,施工場(chǎng)地內(nèi)雜填土至持力層之間有許多流塑、軟塑的飽和淤泥軟土和粉質(zhì)黏土,該土層不排水,抗剪強(qiáng)度低,壓縮性高。樁入土?xí)r將會(huì)擠開(kāi)相應(yīng)體積的土體,多表現(xiàn)為地基土體向上隆起和側(cè)向水平位移,包括地表、淺層和深層土體的變化,并使地基土體中產(chǎn)生很高的超靜孔隙水壓力,這必將影響著樁基的工程質(zhì)量變位、上浮,也危及鄰近構(gòu)筑物和地下管線的使用安全,必須引起足夠重視和預(yù)先制定有效的防范措施。

4.1 合理安排打樁順序

根據(jù)建筑分布并兼顧施工進(jìn)度,盡可能減少擠土效應(yīng),沉樁施工過(guò)程按照先中間后四周原則,使擠土效應(yīng)對(duì)西側(cè)廠房、清水池及供水管線影響降到最低限度,控制壓樁速率和日成樁數(shù)量。及時(shí)抽取從釋放孔及防擠溝中的水,使在沉樁期間保持最低水位,緩解孔隙水壓力的上升趨勢(shì),消除擠土效應(yīng)。若沉樁密集部位且一側(cè)離既有構(gòu)筑物較近時(shí),從相鄰構(gòu)筑物的一側(cè)開(kāi)始,由近向遠(yuǎn)進(jìn)行。最靠近清水池及供水管線的樁位采取白天施工夜間停歇措施,降低施工速度,控制日成樁量,以減少擠土效應(yīng)的疊加。

4.2 設(shè)置防擠溝和應(yīng)力釋放孔

按照平面布置圖要求,挖防擠溝設(shè)置深度為1.3 m、寬為1.2 m,在防擠溝底設(shè)置應(yīng)力釋放孔,孔徑 600 mm、深度22.0 m～30.0 m、孔中心距為 2.0 m～2.5 m,并向孔內(nèi)灌注護(hù)壁泥漿,降低地基土體內(nèi)超靜孔隙水壓力,緩解孔隙水壓力的上升趨勢(shì),有效地控制土體位移的發(fā)展。由施工平面圖可知,西側(cè)廠房和已建投運(yùn)的清水池距樁基施工僅為4.0 m,最大距離為25.0 m左右。在樁位較密的位置以及有供水管線地段,還考慮樁位承臺(tái)內(nèi)取土,以減輕沉樁對(duì)管線和廠房的影響。場(chǎng)地內(nèi)共設(shè)置了4條防擠溝帶、150個(gè)應(yīng)力釋放孔(見(jiàn)圖 1)。

4.3 設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行信息化管理

沉樁期間由專業(yè)測(cè)量人員每天觀測(cè)其水平位移及垂直位移,并做好記錄,同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的保護(hù),及時(shí)了解沉樁過(guò)程中對(duì)地下管線、道路及相鄰構(gòu)筑物的影響程度。根據(jù)樁的密集程度而采取不同的施工流水線,以減小地基淺層土體的側(cè)向位移和隆起影響,防止樁基施工對(duì)周?chē)ㄖ⒌缆芳肮芫€的影響。

4.4 樁基檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取4根管樁作單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn),鋼梁架和預(yù)制混凝土塊荷重組成反力裝置,用液壓千斤頂加荷,采用快速維持荷載法試驗(yàn),均已滿足設(shè)計(jì)要求。低應(yīng)變瞬態(tài)反射波法檢測(cè),經(jīng)測(cè)定Ⅰ類樁占總檢測(cè)數(shù)的66.6%;Ⅱ類樁占總檢測(cè)數(shù)的33.4%。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)以上可采取的防范措施,同時(shí)還在施工過(guò)程中進(jìn)行了監(jiān)控管理,實(shí)施監(jiān)測(cè)工作與樁基施工同步進(jìn)行,采取必要的技術(shù)措施,合理安排沉樁順序,控制沉樁速率,設(shè)置防擠溝和釋放孔等,最大限度地減輕對(duì)周邊環(huán)境的不利影響,做到在施工中既節(jié)省投資又安全可靠。

[1] JGJ 94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50141-2008,給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] JGJ 106-2003,建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 賴龍威.靜力壓樁的技術(shù)特點(diǎn)及常見(jiàn)問(wèn)題分析[J].山西建筑,2008,34(10):106-107.