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摘要:近年来,城市综合管廊发展迅速,新建工程对既有综合管廊影响的问题不断涌现。在既有综合管廊附近进行桥梁桩基施工,势必对既有综合管廊结构产生不利影响,情况严重时可导致地铁隧道结构破坏,甚至造成大量人员伤亡和重大财产损失。因此,进行桥梁桩基施工对邻近既有综合管廊的影响研究具有重要意义。本文以武昌生态文化长廊工程(友谊大道-建设十路)工程为依托,通过理论分析和现场监测的分析方法,进行桥梁桩基施工过程中对邻近既有武九综合管廊稳定与安全影响的分析。
关键词:桥桩;综合管廊;影响分析
武昌生态文化长廊工程(友谊大道-建设十路)工程中的园林路栈桥,桩基为钻孔灌注桩,设计桩径1.2m,桩长在20-38米之间,桩边距武九综合管廊的最小距离为0.8m,有13根桩距离综合管廊小于3m。该工程临近长江,地面以下9m左右为管廊回填土,9m以下主要为细粉砂层。管廊结构为钢筋混凝土结构,在地面以下3m-9m左右的位置。对于桥桩离综合管廊较近的情况国内研究较少,相关技术措施还不完善,因此进行此次研究分析十分必要。
1、桩基荷载效应
桩基荷载效应分为单桩荷载效应和群桩荷载效应,由于本工程桥桩共有10个承台(桥台),承台与承台之间相距20m左右,每个桥台有2根桩,位置较为分散,因此按照单桩进行分析。
1.1桩基础荷载效应
1.1.1单桩竖向荷载的传递机理
旋挖钻机钻进时,钻头与周围土体接触,当钻头向下钻进时,钻头下端支撑面会受到向下的荷载,并施加给周围的土体摩擦力,同时周围土体也承受钻头钻进施加的挤压力。随着施加给钻头的竖向荷载增大,钻头下端支撑面、周围土体摩擦力和挤压力也随之增大。钻头下端支撑面、周围土体摩擦力会导致周围土体下沉,挤压力会传递给管廊结构,造成管廊结构受力改变。本文主要研究钻进过程中对周围土体的挤压力,避免在钻进过程中对综合管廊的结构造成影响。
2、桩基施工方案
针对此情况,项目组织了专题研讨会,也邀请了几位业内专家进行讨论,最终确定几项解决措施。
2.1偏移桩位,增大桩位距管廊的距离
钻头钻进过程中,管廊结构受到的挤压力随着距离的增大逐渐减小,因此偏移桩位,增大桩位距管廊的距离将会减小钻进过程中对管廊结构的影响。项目部与设计协商,最终确定将桩位偏移30cm,偏移后桩边距综合管廊的最小距离为1.1m,有11根桩距离综合管廊小于3m。
2.2对管廊和桩位之间的土体进行注浆
管廊外墙3m范围内的桩基需进行注浆处理,注浆深度为管廊底板以下5m,园林路的原地面标高为24m,注浆底标高11.5m,采用花管注浆,管径10cm,注浆结束后采用钻心取样进行注浆效果检验。
注浆参数:
(一)注浆孔的钻孔
钻孔采用XY-1地质钻机进行注浆孔钻孔。
(二)孔内注浆、压浆
(1)注浆主要技术参数
注浆压力:注浆压力初定为0.5MPa,实际注浆压力通过现场实验来确定,综合考虑覆盖土压、浆液种类、地质条件等因素的影响。
注浆流量:7~10L/min
水泥浆的水灰比可取0.6-2.0,常用的水灰比为1.0
水泥种类标号为:32.5普通硅酸盐水泥,根据工程需要可在浆液拌制时加入速凝剂、减水剂。当用花管注浆和带有活堵头的金属管注浆,每次上钻或下钻高度宜为0.5m。应采用跳孔间隔注浆。当
注浆结束要求:当注浆量小于0.4L/min,或地面出现大量冒浆,稳定30min时即可完成注浆。
注浆检验
注浆检测点不应少于注浆孔数的2%-5%。检测点合格率不小于80%,应对不合格的注浆区域实施重复注浆。
(3)成孔后说明
注浆后养护7d达到浆体强度后,采用钻心方式检验,经监理工程师同意,进入下道工序桩基施工。注浆点位示意图如下所示。
2.3钻进前先探槽,探出管廊结构
施工前应进行探坑开挖,以确定地下管线和管廊结构边线,每个墩位均需进行开挖,开挖深度3m,长度不小于承台对角线长度,考虑到注浆的效率以园林路栈桥为例11根桩在管廊边线3m范围,可能一到两天注浆完成,注浆结束后,桩基施工前,每个桩位开挖探坑。
2.4打桩顺序采用跳打的方式
园林路栈桥桩基总共有18根主桥桩,9个承台,两个为一组,相邻两个桩相隔1.8m。为了避免相邻两根桩连续施工,施加给周围土体的应力来不及释放,造成应力叠加,对管廊结构的影响加重。因此,我们选择采用跳打的施工顺序进行桩基施工。
3、现场监测
园林路栈桥沿线与武九综合管廊线路并行,桥桩与综合管廊结构距离较近,施工过程中必须加强监测,以确保桥桩及综合管廊结构的安全。在施工过程中,现场的实际情况与理论的工作状态存在一定的差异。设计预测和专业软件的受力分析往往只能够大致描述现场的施工条件下,桩基与相邻管廊结构的受力变化规律。但由于现场情况与设计的状态存在差异和不确定性,必须在施工期间进行现场监测,以保证工程安全、顺利地进行。
由于桩基距综合管廊的距离小于规范给的安全距离,存在一定的危险性,为了安全起见,同时也方便实时掌握管廊结构的情况,在钻头钻进过程中,在综合管廊结构的内部设置监控点,实时监控结构位移、裂纹等情况。
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注浆点位示意图
3.1监测目的
为了避免对综合管廊结构造成损坏,在桩基施工过程中,通过对综合管廊结构的监测,及时了解实际变形和裂缝情况,分析判断桩基施工对综合管廊结构产生的影响,指导桩基施工,同时为信息化施工提供及时的反馈信息。通过数据分析,及时掌握综合管廊结构稳定性的变化情况,并根据监测数据随时调整施工工序,必要时暂停施工。
3.2监测项目
根据项目部和相关专家确认,确定本工程监测项目为:桩基中心点对应的管廊结构,上下每个3米设置一个监测点,另外在相距中心点左右3m,各设置一个监测点。主要检测水平位移和裂缝。整个检测分3个阶段,第一阶段是打桩前,测得初始值;第二阶段是打桩时,测得中间值;第三阶段时打桩完成后,一个星期内测得的数值。三个阶段是连续进行,重点关注第二阶段的检测。相关数据及时分析,及时互通,一旦超出规范范围,及时叫停。
监测方法:采用全站仪对管廊结构水平位移进行。检测单位采用当前位移值与监测点前一次位移值的差值为该点当前的位移变化量。
3.3监测成果分析
园林路栈桥有11根桩进行了监测,钻进过程中未出现异常情况。对监测结果进行分析后,11根桩在钻进过程中,水平位移在1mm之内,在规范的范围之内。整个检测过程中未见管廊结构裂缝。
4、结论
本文以武昌生态文化长廊工程(友谊大道-建设十路)项目为工程依托,选取该工程园林路栈桥桩基为研究对象,以桩基施工过程中对邻近既有综合管廊的稳定与安全的影响为研究内容,通过理论分析、现场施工监测相结合的方法开展研究。选取危险点的水平位移和裂缝的监测结果,作为监测的重点。
随着城市建设的加快和综合管廊的推广,桩基邻近既有综合管廊施工是一个必须长期面对的问题,有待于开展深入研究。本文通过理论分析、现场施工监测相结合的方法,开展桥梁桩基施工对邻近既有综合管廊的影响研究,通过偏移桩位,增大桩位距管廊的距离,对管廊和桩位之间的土体进行注浆等方法,减小桥桩钻进过程中对管廊结构的影响,另外通过实时监测的方法,为桩基施工提供实时数据,确保施工安全。
参考文献:
[1]闫常山.某高架桥桩基施工对邻近既有地铁隧道的影响分析[D].沈阳工业大学,2019.
[2]谢群.高架桥桩基施工与邻近在建地铁车站相互影响研究[D].华东交通大学,2013.