91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

 羅實(shí)瀚，  徐偉

（1中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都610041；2同濟(jì)大學(xué)建筑工程系，上海200092）

[摘要]  沉井施工不可避免地?cái)_動(dòng)周?chē)�地層，�?dǎo)致地表沉降，從而對(duì)周?chē)�的建（�?gòu)）物產(chǎn)生影響。結(jié)合實(shí)際工程，提出地錨式沉井壓入施工方案，并對(duì)壓沉過(guò)程中井壁周邊土體水平位移、地表沉降、土體分層沉降、管線沉降等的現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探討地錨式沉井施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。結(jié)果表明，地錨式沉井施工具有下沉速度快、對(duì)周邊環(huán)境影響較小等特點(diǎn)，可為今后考慮施工因素的沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]  地錨式沉井；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)；地表沉降；土體水平位移；土層分層沉降；管線沉降

0  引言

 在高速城市化的今天，土地資源愈發(fā)緊張。沉井以占地面積小、挖土量少、不需要板樁圍護(hù)、技術(shù)穩(wěn)妥可靠的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)被大量運(yùn)用于深基礎(chǔ)或地下構(gòu)筑物施工中。然而一般沉井施工對(duì)周邊土體的擾動(dòng)較大，且這種擾動(dòng)是多方面的，陸浩亮等認(rèn)為沉井下沉引起土體移動(dòng)的主要原因是井底土體隆起、井外壁建筑空隙、沉井糾偏、井底流砂、井點(diǎn)降水；韓石忠就上海地區(qū)軟土地層指出最主要原因是由于沉井內(nèi)挖空，井內(nèi)外地下水位差引起的滲透作用，使水帶土涌入井內(nèi)，井外土體不斷減少，從而引起地面沉降。實(shí)際工程實(shí)踐證明采用壓入式沉井施工對(duì)周邊環(huán)境影響較小。

 壓入式沉井是用地錨反力壓沉工法把井筒貫入地層，由于壓沉速度快，可快速封底，且由于施工時(shí)井內(nèi)留有一定高度的土塞，因此其對(duì)周?chē)�土體的影響小，從而適于市區(qū)或周邊環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)施工。本文將某座地錨式沉井前期傳統(tǒng)施工與后期壓入施工時(shí)的周?chē)�土體變形實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，探討壓入式沉井施工對(duì)周?chē)�環(huán)境的影響，并提出堅(jiān)持“以糾偏為主，以下沉為輔”的時(shí)控壓入式糾偏原則進(jìn)行施工，以此保護(hù)沉井附近的重要管線。

1  概況

1.1工程概況

本工程為上海市白龍港某污水處理廠頂管工程，采用鋼筋混凝土圓形沉井，外徑24m，壁厚1m，刃腳頂寬1. 25m，刃腳底部相對(duì)標(biāo)高為- 14.  18m，沉井頂部相對(duì)標(biāo)高為4. Sm，總高為18. 68m，底板厚0. 8m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，鋼筋強(qiáng)度等級(jí)為HRB400，墊層為C20素混凝土。沉井外圍采用直徑為850mm的SMW工法樁圍護(hù)，水泥攪拌樁按間距600mm布置（H型鋼間隔布置），圍護(hù)平面直徑為32m，圍護(hù)樁高程為+3.95~- 19. 18m。沉井為外臺(tái)階結(jié)構(gòu)，臺(tái)階寬度50mm．具體結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

1.2工程周邊環(huán)境特點(diǎn)

沉井施工緊鄰周邊多條重要管線，圓形沉井50m范圍以內(nèi)有4條管線（圖2）：航油管(G)最近距離沉井側(cè)壁6m；光纜線(X)從圓形沉井底部穿過(guò)；電信管線( GT)最近距離沉井側(cè)壁13m；燃?xì)夤芫�(RQ)最近距離沉井側(cè)壁40m。需要對(duì)施工中周邊管線沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證其安全。

1.3工程地質(zhì)概況

場(chǎng)地50. 5m深度范圍內(nèi)除①．層雜填土屬近代堆積形成外，其余地層均屬第四紀(jì)積層，主要由表層填土、黏性土、淤泥質(zhì)黏性土組成。根據(jù)地基土的特征、成因及物理力學(xué)性質(zhì)，影響沉井下沉及圍護(hù)結(jié)構(gòu)涉及的土層可分為4層。因表層雜填土地基承載力較弱，采用換填墊層法進(jìn)行地基處理，圓形沉井砂墊層厚度為1. 8m。土層物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1，土層結(jié)構(gòu)剖面見(jiàn)圖3。

2  沉井下沉施工

2.1沉井下沉施工方案

 圓形沉井采用“三次制作，一次下沉”的施工方法，累計(jì)下沉18. 33m。下沉初期，因下沉系數(shù)較大，采用傳統(tǒng)的排水法下沉。當(dāng)刃腳底相對(duì)標(biāo)高為-8.5m時(shí)，即累積下沉約13. Sm時(shí)則改為壓人下沉。壓沉?xí)r沉井圓周內(nèi)留設(shè)一定高度的土塞(高3.5~5m)，并采用“小壓力多次數(shù)”的壓沉方案以減小下沉對(duì)周邊環(huán)境的影響，全過(guò)程應(yīng)堅(jiān)持按“以糾偏為主，以下沉為輔”的時(shí)控壓入式糾偏原則進(jìn)行施工。

2.2沉井構(gòu)造及反力系統(tǒng)

壓人式沉井構(gòu)造基本與傳統(tǒng)沉井相仿，有所不同的是壓入式沉井有一套獨(dú)立的反力系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由穿心式千斤頂、承壓牛腿、反力探桿、承臺(tái)、地錨（鉆孔灌注樁）組成，見(jiàn)圖4。

2.3壓沉關(guān)鍵施工工藝

 壓沉的原則是“先壓后取土”，千斤頂開(kāi)始慢慢對(duì)沉井施加壓力，當(dāng)沉井無(wú)法下沉?xí)r開(kāi)始井內(nèi)吸泥。施工時(shí)工作拉桿穿過(guò)穿心千斤頂后在千斤頂上端利用上端螺母錨固在千斤頂油缸上端。當(dāng)需要壓沉?xí)r，千斤頂油缸向上伸出頂住上端螺母，工作拉桿拉緊后，使千斤頂對(duì)井壁牛腿產(chǎn)生一個(gè)向下的壓力，促使沉井下沉。當(dāng)沉井下沉一個(gè)油缸行程后(約20cm)，千斤頂油缸縮回，將上端螺母下旋約20cm，如此往復(fù)。由于上、下拉桿之間的連接螺母尺寸較大，不能向上穿過(guò)牛腿的工作拉桿預(yù)留孔，因此在下沉約1. 7m深度后，需拆除一段替換拉桿（長(zhǎng)度1.7m），將上部工作拉桿（長(zhǎng)度3. 7m）與保留的替換拉桿連接，開(kāi)始下一個(gè)壓沉循環(huán)，直至沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3  監(jiān)測(cè)方法及儀器布設(shè)

3.1監(jiān)控內(nèi)容及儀器

 為分析沉井下沉?xí)r對(duì)外部土體的影響，結(jié)合本工程的特點(diǎn)和周?chē)�環(huán)境，特對(duì)周邊地表沉降和重要管線水平及垂直位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)反饋，以保證其安全。監(jiān)測(cè)主要分為4個(gè)內(nèi)容：地表沉降、土體水平位移和分層沉降、主要管線沉降。本工程地表、管線沉降監(jiān)測(cè)采用高精度電子水準(zhǔn)儀(萊卡DNA03)；土體水平位移監(jiān)測(cè)及分層沉降監(jiān)測(cè)采用高精度鉆孔傾斜儀（航天33所的CX-03E）。

3.2監(jiān)控測(cè)點(diǎn)布設(shè)

圓形沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體布置圖見(jiàn)圖5，共設(shè)置20個(gè)地表沉降觀測(cè)點(diǎn)( T9-1~T9-5，T10-1~T10-5，T11—1~T11—5，T12-1~T12-5)，4個(gè)土體水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)( CX9~CX12)，6個(gè)土體分層沉降觀測(cè)點(diǎn)(FC9~ FC12，F(xiàn)C129，F(xiàn)C130)，53個(gè)管線沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，本圖僅示意距沉井最近的航油管(G)的6個(gè)測(cè)點(diǎn)( G44~G49)和下穿沉井的光纜線(X)4個(gè)測(cè)點(diǎn)( X51～X54)。

4  監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

4.1沉井周邊土體水平位移分析

沉井下沉開(kāi)挖過(guò)程是土體的卸荷過(guò)程，卸荷引起沉井周邊土體原始應(yīng)力狀態(tài)的改變，作用在沉井結(jié)構(gòu)上的土壓力引起沉井側(cè)壁變形，即沉井側(cè)壁的水平位移；同時(shí)沉井周邊土體產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)，引起地表變形。選取土體水平位移典型的監(jiān)測(cè)點(diǎn)( CX10)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其他三測(cè)點(diǎn)變化趨勢(shì)與之相仿，監(jiān)測(cè)點(diǎn)( CX10)處土體自沉、壓沉、壓沉到位及封底后階段的監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖6（正值表示土體向沉井外移動(dòng)，負(fù)值表示向沉井內(nèi)移動(dòng)）。

 由圖6可知，沉井周邊土體在下沉初期先向井外移動(dòng)，直到下沉到一定深度后土體才逐漸向井內(nèi)移動(dòng)，最大水平位移值控制在±10mm左右，最大水平位移與井深( 18. 68m)之比為0.05%，屬較低水平。土體水平位移變化的原因如下：沉井在下沉過(guò)程中刃腳處存在比較明顯的擠土效應(yīng)，在刃腳踏面下逐漸形成一個(gè)壓實(shí)核，由于沉井的強(qiáng)制下沉，壓實(shí)核區(qū)域的土體向沉井外圍移動(dòng)，這時(shí)壓實(shí)核區(qū)域側(cè)壁及刃腳所受的土壓力為被動(dòng)土壓力。從圖6(a)可見(jiàn)，隨著沉井下沉深度的增加，壓實(shí)核影響區(qū)域（即為各土體的水平位移曲線與其對(duì)應(yīng)的下沉標(biāo)高水平線所圍成的區(qū)域）逐漸向下移動(dòng)。與此同時(shí)壓實(shí)核影響區(qū)域以外的土體開(kāi)始向沉井內(nèi)部移動(dòng)，壓實(shí)核影響區(qū)域上部側(cè)壁的土壓力逐漸從被動(dòng)土壓力過(guò)渡為主動(dòng)土壓力。沉井壓沉開(kāi)始后，壓實(shí)核仍在向下移動(dòng)，上部土體繼續(xù)向沉井內(nèi)部移動(dòng)，下部土體開(kāi)始出現(xiàn)向沉井內(nèi)部移動(dòng)的趨勢(shì)。上部側(cè)壁仍然表現(xiàn)為主動(dòng)土壓力，且其值不斷增大，向主動(dòng)土壓力極限值靠近。如圖6(b)中壓沉到位封底后，“墊層施工完”和“底板施工完”兩條曲線已快速回縮，土體變形收斂趨于穩(wěn)定，刃腳及下部側(cè)壁仍表現(xiàn)為被動(dòng)土壓力，但其值已基本保持不變。

4.2地表沉降曲線分析

圖7為沉井一側(cè)測(cè)點(diǎn)( T9-1~T9.5)處累積地表沉降曲線（正值為隆起，負(fù)值為沉降），沉井其余三側(cè)測(cè)點(diǎn)累積地表沉降曲線趨勢(shì)與之相仿。

 沉井下沉階段累計(jì)地表沉降變化規(guī)律可以分為3個(gè)階段：隆起階段、初沉階段、加速沉降階段。前兩個(gè)階段即為自沉階段，地表沉降表現(xiàn)為先略微向上隆起，直到沉井下沉至4.1m時(shí)，地表轉(zhuǎn)而向下沉降，期間地表隆起最大值控制在5mm以內(nèi)；第三個(gè)階段即為壓沉階段，從下沉13. 5m開(kāi)始，由于加壓下沉，施工速度大大加快，因而地表加速下沉，該階段的沉降量占到總沉降量的80%以上，且沉降速率較快，屬于施工過(guò)程中較為重要敏感的階段，需采取適當(dāng)?shù)拇胧└�好地減小地表沉降。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，最大地表沉降量發(fā)生在距沉井最近的T9.1測(cè)點(diǎn)處，達(dá)28.3 mm，其與井深之比為0.15%，從目前工程建設(shè)的總體情況上看，一般將地面最大沉降監(jiān)控值較保守地限定在30mm以內(nèi)，所以該階段地表沉降屬可控范圍。

沉井下沉施工對(duì)地表沉降的影響與其距沉井的距離有著密切的關(guān)系。距離沉井較遠(yuǎn)的測(cè)點(diǎn)累計(jì)地表沉降量幾乎為0，說(shuō)明沉井施工存在一定的影響半徑。從圖7可以看出，距沉井圓心約26m的測(cè)點(diǎn)T9.5的累計(jì)地表沉降幾乎為0，說(shuō)明此沉井施工的影響半徑約為26m，接近于沉井下沉深度的1.5倍，符合軟土地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)資料。傳統(tǒng)的計(jì)算方法認(rèn)為沉井下沉?xí)r引起的破壞范圍1�？砂聪率浇�似計(jì)算：

式中：日為沉井人土深度，m；妒為土的內(nèi)摩擦角，。；R為沉井半徑，m。

 根據(jù)式(1)計(jì)算的沉井下沉?xí)r引起的破壞范圍1。的結(jié)果為24. 48m，與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好。

4.3土體分層沉降曲線分析

在沉井下沉施工過(guò)程中，為掌握地基土壓縮層范圍內(nèi)各層土的變形特性，一般通過(guò)測(cè)試不同深度地基土的分層沉降量，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果分析土體壓縮特性并指導(dǎo)施工及驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性。選取有代表性的測(cè)點(diǎn)FC10（沉降最大點(diǎn)）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如表2所示，其中正值表示上升，負(fù)值表示下降。測(cè)點(diǎn)FC10的1～5號(hào)磁環(huán)埋深分別為1.53m（位于②，層），-2.47m（位于③層），-5.61m（位于④層），-9.53m（位于④層），- 13. 5m（位于④層）。

由圖8可以看出，沉井開(kāi)始下沉?xí)r，除表層土外其他各土層均產(chǎn)生下沉，壓沉結(jié)束時(shí)測(cè)點(diǎn)FC10處土體產(chǎn)生的最大累計(jì)分層沉降量為25mm，為1號(hào)磁環(huán)處表層土體產(chǎn)生。由土體累積分層沉降曲線可得出，沉井下沉對(duì)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的土層均產(chǎn)生影響，位于上部的兩個(gè)磁環(huán)處的相應(yīng)土體產(chǎn)生的沉降量最大且變化最大。沉井下沉開(kāi)始時(shí)，表層土體產(chǎn)生少量的隆起，其下層土體均產(chǎn)生沉降；隨著下沉量的增加，土體累計(jì)分層沉降量增加，最終沉降量趨于平緩。產(chǎn)生此種現(xiàn)象原因可能為：沉井下沉初期，井內(nèi)土方吸泥排出速度較慢，沉井的壓入產(chǎn)生擠土，導(dǎo)致表層土體隆起，隨著沉井下沉深度的增加，吸泥速度加快，土體逐漸被擠壓密實(shí)，土體開(kāi)始沉降。此外，沉井壓沉到位時(shí)，表層土體有突沉現(xiàn)象，可能是由于當(dāng)時(shí)加壓過(guò)大，下沉速度太快，同時(shí)井內(nèi)吸土較多導(dǎo)致的。

4.4周邊重要管線沉降曲線分析

本文就距沉井最近的航油管（測(cè)點(diǎn)G45~G48）和下穿沉井的光纜線（測(cè)點(diǎn)X51~X54）的沉降變化（圖9，10），從沉降速率、沉降量、差異沉降和管線變形4個(gè)方面作分析（正值為隆起，負(fù)值為沉降）。

 沉井下沉階段管線的沉降變化與深基坑開(kāi)挖施工類(lèi)似，大致分為4個(gè)階段：第一階段為均勻沉降（深度0~ 13. 5m）；第二階段為差異沉降(深度13.5~17.1m)；第三階段為加速沉降(深度17.1~18. 3m)；第四階段為穩(wěn)定階段（墊層施工~底板澆筑）。圖9，10僅對(duì)前三個(gè)階段予以分析，由圖可見(jiàn)，整個(gè)沉井過(guò)程航油管線(G)和光纜線(X)的沉降速率均不大，控制得較好。

 第一階段：航油管線(G)和光纜線(X)沉降速率均在±4．0mm/d以內(nèi)，平均沉降速率均較��；航油管線(G)和光纜線(X)最大沉降分別為靠近沉井的測(cè)點(diǎn)G47(8.0mm)和測(cè)點(diǎn)X53(2.0mm)，沉降曲線均先呈現(xiàn)出略為抬升而后逐漸下降的趨勢(shì)；最大差異沉降（兩測(cè)點(diǎn)沉降差的絕對(duì)值）為測(cè)點(diǎn)G46和測(cè)點(diǎn)G47之間，達(dá)9.2mm，光纜線(X)各測(cè)點(diǎn)沉降均穩(wěn)定在2mm以內(nèi)，兩條管線的差異沉降變化速率較小且均勻；此階段兩條管線沉降曲線均呈拋物線形，靠近沉井的各測(cè)點(diǎn)向下沉降明顯，而遠(yuǎn)離沉井的其余測(cè)點(diǎn)略為上抬或沉降較小。

 第二階段：各測(cè)點(diǎn)已不像第一階段那樣均勻下沉，呈現(xiàn)出顯著的差異沉降，沉降速率顯著加快，平均沉降速率幾乎為第一階段的2倍；累計(jì)沉降變化與第一階段較平穩(wěn)的趨勢(shì)不同，航油管線(G)的測(cè)點(diǎn)已全呈現(xiàn)出加速下沉的趨勢(shì)，而光纜線(X)測(cè)點(diǎn)則呈現(xiàn)上抬的趨勢(shì)；差異沉降最大為測(cè)點(diǎn)G46和G47之間，達(dá)10. 2mm，光纜線(X)各測(cè)點(diǎn)沉降均穩(wěn)定在3mm以內(nèi)，且兩管線差異沉降變化速率較之前明顯加快，參考廣州市區(qū)開(kāi)挖工程的相關(guān)技術(shù)規(guī)定管線兩接頭之間的局部?jī)A斜不得超過(guò)b/1 000，其中6為管節(jié)長(zhǎng)度，航油管線(G)兩接頭間距約為37m，其中測(cè)點(diǎn)G46和G47相距約16. 7m，即其變形在可控范圍內(nèi)；航油管線(G)沉降曲線保持第一階段的拋物線形，不過(guò)幅度更大，光纜線(X)沉降曲線已由第一階段的拋物線形轉(zhuǎn)變?yōu)檎劬�形，靠近沉井的測(cè)點(diǎn)X52，X53轉(zhuǎn)為向上抬升，遠(yuǎn)離沉井測(cè)點(diǎn)的X51，X54轉(zhuǎn)為向下沉降。

 第三階段：各測(cè)點(diǎn)沉降的發(fā)展延續(xù)第二階段的趨勢(shì)，差異沉降繼續(xù)增大，且沉降速率也大幅增加，沉降速率達(dá)到下沉階段的最大值；兩管線均呈現(xiàn)下沉的趨勢(shì)，光纜線(X)累計(jì)沉降值也全部變?yōu)樨?fù)值。根據(jù)文獻(xiàn)[10]可知鑄鐵管接頭位移破壞限值為30~ 46 mm，兩條管線最大累計(jì)沉降為測(cè)點(diǎn)G47，達(dá)23mm，在可控范圍內(nèi)；差異沉降繼續(xù)增大，兩條管線最大差異沉降分別為9. 9mm和3.7mm，屬可控范圍；兩條管線沉降變形曲線變化趨勢(shì)與第二階段相仿，只是幅度大大增加。

5  結(jié)論

 (1)沉井周?chē)�土體分層沉降量主要產(chǎn)生在沉井下沉階段，而在下沉前的準(zhǔn)備階段，各分層沉降速率較低，累計(jì)沉降量基本保持不變，此階段土體的變形主要來(lái)自于圍護(hù)樁施工及沉井制作。

 (2)距沉井距離越大，土體由于沉井下沉受到的影響就越小，即沉井下沉施工存在一定的影響半徑，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，其值約為沉井下沉深度的1.5倍，且影響半徑的大小隨距離迅速遞減，距沉井距離超出下沉深度的各測(cè)點(diǎn)受到沉井下沉施工的影響顯著減小。

 (3)沉井下沉施工對(duì)周邊土體的影響大致可分為4個(gè)階段：均勻隆起階段、均勻下沉階段、加速下沉階段、沉降穩(wěn)定階段。各階段呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)和良好的規(guī)律性，值得注意的是沉井壓沉到位封底后，土體的沉降迅速收斂趨于穩(wěn)定。

 (4)分析表明，當(dāng)沉井下沉深度較淺(<10m)時(shí)，沉井施工對(duì)周邊環(huán)境的影響不顯著，當(dāng)沉井下沉深度繼續(xù)增加(≥10m)時(shí)，沉井施工對(duì)周邊環(huán)境的影響顯著增強(qiáng)，各項(xiàng)指標(biāo)（沉降速率、累計(jì)沉降、差異沉降）均不斷變大，直至沉井封底。因此，采用壓沉工藝可有效縮短沉井下沉10m至封底的時(shí)間，將各項(xiàng)指標(biāo)控制在可接受的范圍以內(nèi)。但需嚴(yán)格控制下沉壓力和作用時(shí)間，采用“小壓力多次數(shù)”的壓沉方案才能有效地控制沉井施工對(duì)周邊環(huán)境影響。

 (5)沉井施工時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持“以糾偏為主，以下沉為輔”的時(shí)控壓入式糾偏原則進(jìn)行施工，以此保護(hù)沉井附近的許多重要管線。