4．工程實(shí)踐效果與分析
在對(duì)各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式比選后,最終在天津西南角地鐵車站基坑工程中選擇了鉆孔咬合樁這一新工法。施工中,在靠近金禧大酒店一側(cè)的基坑采用φ1200咬合樁,其余基坑段采用φ1000咬合樁,樁間咬合200ｍｍ,樁長(zhǎng)為19.2ｍ。由于咬合樁這一圍護(hù)型式首次在天津地鐵工程中使用,而且基坑工程又是整個(gè)項(xiàng)目的重要工程,因此非常有必要在基坑開挖過程中跟蹤施工進(jìn)程,對(duì)樁體側(cè)移、坑周地面沉陷和地層位移、附近建筑物、地下管網(wǎng)等變形及受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)[5],用取得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),與預(yù)測(cè)值或計(jì)算值相比較并進(jìn)行分析,能可靠的反映工程施工所造成的影響,能較準(zhǔn)確地以量的形式反映這種影響的程度,也可以對(duì)咬合樁的適用性進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。
4.1監(jiān)測(cè)方案
監(jiān)測(cè)設(shè)備包括:高精度水準(zhǔn)儀,經(jīng)緯儀和測(cè)斜儀。根據(jù)施工設(shè)計(jì),在基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施工期間,主要進(jìn)行了變位、沉降、咬合樁變位和地下管線位移監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)對(duì)象及相應(yīng)使用的儀器。
4.2數(shù)據(jù)分析
從2003年8月初開始監(jiān)測(cè),到2004年2月底結(jié)束,前后共計(jì)七個(gè)月的時(shí)間。在基坑開挖期間,工程中沒有出現(xiàn)險(xiǎn)情和事故,咬合樁防滲效果很好,各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也比較平穩(wěn),現(xiàn)對(duì)下面幾個(gè)監(jiān)測(cè)內(nèi)容得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析說明。
由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果所繪出的樁體側(cè)向變形曲線圖可以看出,咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體的側(cè)向變形一般均發(fā)生在基坑開挖面以上靠近坑底的部位。比較186號(hào)樁與52號(hào)樁的側(cè)移曲線,可明顯看到52號(hào)樁的樁頂水平位移和樁體側(cè)移均比186號(hào)樁要大很多。分析其原因,在圖3中可以看出,186號(hào)樁位于一號(hào)線靠近金禧大酒店一側(cè)的基坑邊,由前述其樁徑為1200ｍｍ,而52號(hào)樁樁徑為1000ｍｍ。由于圍護(hù)樁的樁徑增大,所以其抗彎剛度勢(shì)必會(huì)相應(yīng)提高,在基坑內(nèi)支撐型式相同的情況下,則樁身各部側(cè)向變形量相應(yīng)的會(huì)變小。52號(hào)樁樁頂側(cè)移達(dá)到了8.5ｍｍ,遠(yuǎn)大于186號(hào)樁的2ｍｍ。分析原因是由于基坑開挖時(shí)第1道支撐加撐不及時(shí),導(dǎo)致開挖后樁體懸臂狀態(tài)暴露時(shí)間過長(zhǎng)所致。綜合這兩個(gè)樁體位置與其他測(cè)點(diǎn)樁體側(cè)移數(shù)據(jù)來(lái)看,絕大部分樁體變形值均滿足要求,變形值11.9ｍｍ,小于設(shè)計(jì)要求的灌注樁、地連墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平側(cè)移限值14ｍｍ。
在開始測(cè)量時(shí)地面已經(jīng)存在微小的沉降。由于場(chǎng)地地下水位埋深較淺(0.8～4ｍ),為了防止基坑開挖時(shí)坑內(nèi)外水位差較大而引起的流砂、管涌等滲透破壞現(xiàn)象,本工程采取的是基坑外井點(diǎn)降水措施。所以可以認(rèn)定,初始的微小地面沉降是由于基坑開挖前坑外降水引起的。地表沉降會(huì)隨著施工過程時(shí)間的增大而加大,沉降發(fā)生在52-2測(cè)點(diǎn)處,其次是樁頭測(cè)點(diǎn)52-3,而距離基坑最遠(yuǎn)的52-1點(diǎn)沉降值已非常小了,說明此位置處地面沉降受基坑開挖影響已很小。
建筑物在坑外降水時(shí)即有一定的沉降,但沉降值很小。而出現(xiàn)沉降最快的時(shí)候,正是基坑從開挖至開挖到底這段時(shí)間內(nèi)。而后,這些測(cè)點(diǎn)雖然繼續(xù)下沉,但下沉的速率明顯變緩,沉降值僅為3.5ｍｍ。綜合基坑周圍其他幾幢建筑物的沉降值及地下管線的變形情況來(lái)看,沉降量在15ｍｍ以內(nèi),完全滿足了規(guī)范[7]限定對(duì)主基坑周圍建筑物和管線的沉降限值20ｍｍ的要求。
4.3鉆孔咬合樁新工藝的評(píng)價(jià)分析
從天津地鐵一號(hào)線西南角站基坑工程采用鉆孔咬合樁這一新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式的實(shí)際施工過程和效果看出,鉆孔咬合樁相比較其他幾種常用的圍護(hù)型式有其自身很大的優(yōu)勢(shì):
(1)咬合樁采用的是全護(hù)筒沖弧法,能夠克服不良地質(zhì)條件下灌注樁成樁困難的問題;
(2)咬合樁采用鋼護(hù)筒,不像灌注樁用的是泥漿護(hù)壁,可以大大減小泥漿四溢對(duì)周圍環(huán)境的影響;
(3)咬合樁垂直度比灌注樁好,不會(huì)塌孔,下挖過程中如遇到土體內(nèi)有雜物影響時(shí)可以直接下去作業(yè)人員對(duì)雜物進(jìn)行清理;
(4)從經(jīng)濟(jì)角度,咬合樁比地鐵隧道基坑常用的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)要省20%～30%的經(jīng)費(fèi),經(jīng)濟(jì)性好。
同時(shí)在本次工程的施工過程中也總結(jié)出了一些鉆孔咬合樁施工的改進(jìn)方法,如咬合樁導(dǎo)墻若采用預(yù)制結(jié)構(gòu)而代替現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),不僅可以更加方便施工,而且經(jīng)濟(jì)性更好等等。
5．結(jié)論
(1)在本文所涉及的工程地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下進(jìn)行地鐵隧道施工,基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔咬合樁這種新的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式,達(dá)到了預(yù)期的目的;
(2)在基坑工程中,只要圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擋土和止水效果好,并及時(shí)架設(shè)支撐,基坑開挖時(shí)對(duì)周圍環(huán)境不會(huì)造成太大的影響,完全可以保證緊鄰高層建筑物的沉降變形滿足要求;
(3)基坑外地表沉降會(huì)隨著施工過程時(shí)間的增長(zhǎng)而加大,通過對(duì)本工程后續(xù)觀測(cè)的結(jié)果來(lái)看,后期的沉降將持續(xù)半年左右才逐漸趨于穩(wěn)定;
(4)鉆孔咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式,當(dāng)條件適當(dāng)時(shí),可應(yīng)用在城市地鐵施工中,一定會(huì)取得可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。
在對(duì)各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式比選后,最終在天津西南角地鐵車站基坑工程中選擇了鉆孔咬合樁這一新工法。施工中,在靠近金禧大酒店一側(cè)的基坑采用φ1200咬合樁,其余基坑段采用φ1000咬合樁,樁間咬合200ｍｍ,樁長(zhǎng)為19.2ｍ。由于咬合樁這一圍護(hù)型式首次在天津地鐵工程中使用,而且基坑工程又是整個(gè)項(xiàng)目的重要工程,因此非常有必要在基坑開挖過程中跟蹤施工進(jìn)程,對(duì)樁體側(cè)移、坑周地面沉陷和地層位移、附近建筑物、地下管網(wǎng)等變形及受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)[5],用取得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),與預(yù)測(cè)值或計(jì)算值相比較并進(jìn)行分析,能可靠的反映工程施工所造成的影響,能較準(zhǔn)確地以量的形式反映這種影響的程度,也可以對(duì)咬合樁的適用性進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。
4.1監(jiān)測(cè)方案
監(jiān)測(cè)設(shè)備包括:高精度水準(zhǔn)儀,經(jīng)緯儀和測(cè)斜儀。根據(jù)施工設(shè)計(jì),在基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施工期間,主要進(jìn)行了變位、沉降、咬合樁變位和地下管線位移監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)對(duì)象及相應(yīng)使用的儀器。
4.2數(shù)據(jù)分析
從2003年8月初開始監(jiān)測(cè),到2004年2月底結(jié)束,前后共計(jì)七個(gè)月的時(shí)間。在基坑開挖期間,工程中沒有出現(xiàn)險(xiǎn)情和事故,咬合樁防滲效果很好,各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也比較平穩(wěn),現(xiàn)對(duì)下面幾個(gè)監(jiān)測(cè)內(nèi)容得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析說明。
由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果所繪出的樁體側(cè)向變形曲線圖可以看出,咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體的側(cè)向變形一般均發(fā)生在基坑開挖面以上靠近坑底的部位。比較186號(hào)樁與52號(hào)樁的側(cè)移曲線,可明顯看到52號(hào)樁的樁頂水平位移和樁體側(cè)移均比186號(hào)樁要大很多。分析其原因,在圖3中可以看出,186號(hào)樁位于一號(hào)線靠近金禧大酒店一側(cè)的基坑邊,由前述其樁徑為1200ｍｍ,而52號(hào)樁樁徑為1000ｍｍ。由于圍護(hù)樁的樁徑增大,所以其抗彎剛度勢(shì)必會(huì)相應(yīng)提高,在基坑內(nèi)支撐型式相同的情況下,則樁身各部側(cè)向變形量相應(yīng)的會(huì)變小。52號(hào)樁樁頂側(cè)移達(dá)到了8.5ｍｍ,遠(yuǎn)大于186號(hào)樁的2ｍｍ。分析原因是由于基坑開挖時(shí)第1道支撐加撐不及時(shí),導(dǎo)致開挖后樁體懸臂狀態(tài)暴露時(shí)間過長(zhǎng)所致。綜合這兩個(gè)樁體位置與其他測(cè)點(diǎn)樁體側(cè)移數(shù)據(jù)來(lái)看,絕大部分樁體變形值均滿足要求,變形值11.9ｍｍ,小于設(shè)計(jì)要求的灌注樁、地連墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平側(cè)移限值14ｍｍ。
在開始測(cè)量時(shí)地面已經(jīng)存在微小的沉降。由于場(chǎng)地地下水位埋深較淺(0.8～4ｍ),為了防止基坑開挖時(shí)坑內(nèi)外水位差較大而引起的流砂、管涌等滲透破壞現(xiàn)象,本工程采取的是基坑外井點(diǎn)降水措施。所以可以認(rèn)定,初始的微小地面沉降是由于基坑開挖前坑外降水引起的。地表沉降會(huì)隨著施工過程時(shí)間的增大而加大,沉降發(fā)生在52-2測(cè)點(diǎn)處,其次是樁頭測(cè)點(diǎn)52-3,而距離基坑最遠(yuǎn)的52-1點(diǎn)沉降值已非常小了,說明此位置處地面沉降受基坑開挖影響已很小。
建筑物在坑外降水時(shí)即有一定的沉降,但沉降值很小。而出現(xiàn)沉降最快的時(shí)候,正是基坑從開挖至開挖到底這段時(shí)間內(nèi)。而后,這些測(cè)點(diǎn)雖然繼續(xù)下沉,但下沉的速率明顯變緩,沉降值僅為3.5ｍｍ。綜合基坑周圍其他幾幢建筑物的沉降值及地下管線的變形情況來(lái)看,沉降量在15ｍｍ以內(nèi),完全滿足了規(guī)范[7]限定對(duì)主基坑周圍建筑物和管線的沉降限值20ｍｍ的要求。
4.3鉆孔咬合樁新工藝的評(píng)價(jià)分析
從天津地鐵一號(hào)線西南角站基坑工程采用鉆孔咬合樁這一新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式的實(shí)際施工過程和效果看出,鉆孔咬合樁相比較其他幾種常用的圍護(hù)型式有其自身很大的優(yōu)勢(shì):
(1)咬合樁采用的是全護(hù)筒沖弧法,能夠克服不良地質(zhì)條件下灌注樁成樁困難的問題;
(2)咬合樁采用鋼護(hù)筒,不像灌注樁用的是泥漿護(hù)壁,可以大大減小泥漿四溢對(duì)周圍環(huán)境的影響;
(3)咬合樁垂直度比灌注樁好,不會(huì)塌孔,下挖過程中如遇到土體內(nèi)有雜物影響時(shí)可以直接下去作業(yè)人員對(duì)雜物進(jìn)行清理;
(4)從經(jīng)濟(jì)角度,咬合樁比地鐵隧道基坑常用的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)要省20%～30%的經(jīng)費(fèi),經(jīng)濟(jì)性好。
同時(shí)在本次工程的施工過程中也總結(jié)出了一些鉆孔咬合樁施工的改進(jìn)方法,如咬合樁導(dǎo)墻若采用預(yù)制結(jié)構(gòu)而代替現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),不僅可以更加方便施工,而且經(jīng)濟(jì)性更好等等。
5．結(jié)論
(1)在本文所涉及的工程地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下進(jìn)行地鐵隧道施工,基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔咬合樁這種新的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式,達(dá)到了預(yù)期的目的;
(2)在基坑工程中,只要圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擋土和止水效果好,并及時(shí)架設(shè)支撐,基坑開挖時(shí)對(duì)周圍環(huán)境不會(huì)造成太大的影響,完全可以保證緊鄰高層建筑物的沉降變形滿足要求;
(3)基坑外地表沉降會(huì)隨著施工過程時(shí)間的增長(zhǎng)而加大,通過對(duì)本工程后續(xù)觀測(cè)的結(jié)果來(lái)看,后期的沉降將持續(xù)半年左右才逐漸趨于穩(wěn)定;
(4)鉆孔咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式,當(dāng)條件適當(dāng)時(shí),可應(yīng)用在城市地鐵施工中,一定會(huì)取得可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。