减轻地下工程施工对环境影响的施工方案

V ol.31N o.32010青岛理工大学学报Journal of Qingdao T echnological University

减轻地下工程施工对环境影响的施工方案

陈金巧1,秦夏强2

(1.河北行政学院,石家庄050031; 2.中国二十冶建设有限公司,上海201900)

摘 要:地下施工必然对周围环境造成影响,运用半理论半实践的方法进行分析,摸索出切实可行、减少影响

的施工方案.重点介绍几种方案的施工要点,进一步阐明了几种加固软土方案的适用特点.即坑内地基加固、

隔断法,有利于基坑的中长期位移控制,安全度高,对施工监控水平要求相对较低;循迹补偿注浆对施工和监

控要求较高,可大量节省工程造价、缩短工期;时空效应规律运用,能合理控制土体的自身稳定,既经济又安

全.

关键词:隔断法;坑内地基加固法;循踪补偿注浆;时空效应理论

中图分类号:T U 472 文献标志码:A 文章编号:1673 4602(2010)03 0034 04

Reduce the Environmental Impact of Underground

Engineering Construction Plan

CH EN Jin qiao 1,Q IN Xia qiang 2

(1.Hebei Institute of A dministrat ion,Shijiazhuang 050031,China;

2.M etallurg ical Co nstr uctio n Co.L td.,20,Shang hai 201900,China)

Abstract:Underg round construction w ill inevitably impact on the surro unding env ir onm ent.

This paper found out the construction plan for reinfo rcing the layer of w eak soil by m eans of

semi theoretical and semi practical method,w hich can g reatly reduce the im pact on the sur

rounding env ironment and pro vide colleagues w ith a refer ence for sim ilar projects.T he plan

fo r the pit fo undation reinforcement metho d and the par tition method ar e conducive to the

co ntro l of lo ng term displacement of the fo undation pit,the security deg ree is high and the

demand for construction mo nitoring is relatively low.T he dem ands o f the tr acing co mpensa

tio n g routing prog ram for construction and m onitor ing are higher but can save a lo t o f project

co st and shorten the construction period.While the prog ram emplo ying the law of the spatial

and temporal effects can reaso nably contr ol the body s ow n so il stability,w hich is both eco

nom ical and safe.

Key words:partitio n metho d;pit foundation reinfo rcement method;tracing com pensation

gro uting;theo ry of space time effect

收稿日期:2009 12 17作者简介:陈金巧(1965 ),女,河北晋州人.副教授,主要从事施工技术与管理研究.E mail:cjq_650725@yahoo.com.cn.

城市进行地下工程施工,既要考虑土壁支护,又要考虑对邻近建筑、周围道路及地下管线等带来不同程度的影响.因此开挖时应根据设计要求进行监测,实施动态设计和信息化施工[1].笔者结合上海软土地

第3期 陈金巧,等:减轻地下工程施工对环境影响的施工方案区工程介绍几个加固软弱土层减轻环境影响的施工方案,为类似工程提供一定参考.

1 隔断法施工方案

隔断法是在已有构筑物附近进行地下工程施工时,为避免或减少土体位移或沉降对构筑物的影响,在构筑物与施工面之间设置隔断墙予以保护的方法.可用钢板桩、地下连续墙、树根桩、深层搅拌桩、注浆加固等构成隔断墙

.

图1 摩士达老店保护措施示意例如上海市南京西路泰兴商厦基坑施工对摩士达商厦

(百年老店)的保护,采取了树根桩加压密注浆隔断措施,即在

需要保护的建筑一侧,进行压密注浆,填充空隙,挤密土层,同

树根桩一起形成整体隔断,最大沉降18m m,如图1所示,小

于!上海市基坑设计规程∀二级基坑要求[2]

.

钢板桩、地下连续墙多用于围护墙,而深层搅拌桩、树根

桩结合注浆加固由于有一定的刚度和隔水性,价格又相对低

廉多用于隔断墙,如图2所示.

还有用各种桩基加固建筑物基础,将荷载传至深层地基,

以减少基础沉降.需保护的建筑物多为基础或条形基础,

加固前要对原基础承载能力进行分析,并对加固桩型进行设

计和布置,一般选用树根桩、静压桩或钻孔灌注桩,如图3所示

.下面以泰兴商厦为例介绍树根桩加压密注浆的隔断法施工方案.

1.1 树根桩隔断施工方案

流程:测放桩位#钻机就位对中#钻孔#清孔#钢筋笼制作安放#下注浆管#一次压浆#投入石子#二次压浆#移机下个孔位

树根桩直径300mm,用GY 100钻机成孔后随即第1次压入纯水泥浆,水灰比0 5,P.O32.5R 水泥配制,浆液搅拌均匀(不小于2min),用挤压泵压入孔内,至孔口水泥浆溢出为止,注浆管留在孔内.投入2~4cm 中碎石子,进行二次压浆,桩身混凝土强度不小于C25.压浆工作连续进行,不得间歇,直至孔口冒浆为止.

1.2 压密注浆隔断施工方案

流程:放样、定孔位#引孔#下注浆管#封孔#注浆

1)压密注浆前应先用小型钻机引孔,钻机就位对好孔位后,测量钻机垂直度,测量钻具长度和钻具直径,符合要求后开孔钻进.成孔后,下入直径25mm 注浆管,注浆管长度为引孔深度,上提注浆管0 5m,采用水泥袋灌入泥土进行封口.然后开始压浆,至孔口或地面其他处冒浆停止压浆,并上提注浆管2 0m 左右,停10min 后开始压浆,冒浆后停浆上提注浆管,重复以上程序直至结束.

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青岛理工大学学报第31卷

2)在注浆管末端,用5mm 手钻钻头钻孔间隔200mm 梅花状布孔,放置孔内前用透明胶带封闭.

3)注浆浆液为纯水泥浆,水灰比0 5,浆液用P.O32.5R 水泥配制,搅拌时间不少于2m in.

4)压密注浆采用分层多次压浆工艺.在水泥浆中施加1%的水玻璃,水泥浆水灰比不大于0 5,初次注浆压力不大于0 6MPa,以后各层注浆压力不小于1 0M Pa.

压密注浆除上述方法外也可以采用在注浆管的下端连接袖阀管的方式,达到分层多次压浆的目的[3].2 循踪补偿注浆加固法施工方案

循踪补偿注浆加固的原理就是利用围护结构和建筑物位置处相应变形时间差,在基坑变形传递到建筑物之前将由于围护结构的变形造成的土体损失通过注浆补充进去,从而有效地减小周围地层位移[4].该方法的关键是填充由于围护结构基坑内位移而产生的土层损失,切断变形的传播途径,因此注浆的时机选择是相当关键的.如果注浆太迟则已经不能达到阻止变形传播的目的,太早则会加大围护结构的变形而适得其反,一般注浆在支撑架好的几个小时后进行.注浆深度的设计要根据支撑的位置确定,应当在对应支撑的上面和上一道支撑的下面.注浆压力不能太大.例如上海地铁2号线公园车站,如图4所示

.

图4 循踪补偿注浆加固示意施工方案如下:

1)注浆孔离开围护墙一定距离,一般2~3m ;对于普通

保护等级建筑物布置1排注浆孔,特级保护物2~3排;孔深

据支撑设计而定,每层注浆一般位于对应支撑以上1m 到上

层支撑之间.

2)坚持∃少注多次、分层低压%的原则,注浆压力过大或

注入量过多均会对围护结构产生不利影响,并要求对应支撑

顶好后进行该层注浆.

3)采用水玻璃、水泥双液浆,由于其目的是填充为主,浆

液强度要求不高,可掺入适量粉煤灰.

4)实施信息化施工,随时注意支撑轴力及围护结构变形

监测情况,必要时及时调整施工参数.3 坑内地基加固法施工方案

坑内地基加固常用的方法有坑内降水、注浆、搅拌桩和旋喷法等[4].基坑降水固结的软弱黏土夹薄砂层强度可提高30%以上.注浆、旋喷和搅拌桩加固体强度比天然软土提高数十倍到百倍以上,其强度虽然不如支撑,但在开挖过程中仍然能够有效地阻止围护结构变形.上海地铁2号线威宁路段,全长373 054m,为控制基坑变形,开挖前对基底土体采用双液注浆抽条加固,如图5所示

.

图5 坑内被动土区加固示意施工方案如下:

1)基底加固厚度为开挖底板下3

m.孔距1~1 5m,排距1~1 5m,注浆

压力1~2M Pa,双液体积比1&1,凝胶

时间25~120s .浆液主要原材料为

P.O42.5水泥、∋级磨细粉煤灰和改性水

玻璃,原材料质量比为:水泥&粉煤灰&

水玻璃&水=1 5&1&1&2 24.设计每

米浆液注入量为0 16~0 2m 3,注浆施

工以设计注入量为终注标准.采用高压

灌浆方法施工.

2)钻孔根据设计加固范围和孔深采用钻机钻孔,开孔直径为91mm ,垂直偏差小于1%.3)当钻孔达到设计深度后,向钻杆内灌入封闭泥浆.36

37

4)插入塑料套管.将套管前端封堵,并向管中逐渐加入清水,增加质量,将套管插入.

5)待封闭泥浆凝固后,在塑料套管中插入双向密封注浆芯管进行注浆.

4 时空效应理论施工方案

时空效应理论就是研究时间和空间对基坑变形影响的规律[5].根据软土的流变性特点,在一定时间内基坑开挖的空间越大,基坑的各种变形也越大,而同样大小的基坑暴露时间越长,对周围环境的影响也就越大.世纪大道扬高路立交桥,扬高路采用下立交形式穿过世纪大道.基坑全长670m,宽35m,开挖深度7 4m.正在铺轨的地铁二号线区间隧道位于基坑底下7m处,与基坑几乎垂直交叉,基坑开挖势必引起隧道隆起变形,有可能造成隧道漏水甚至结构破坏.

4.1 施工原则

1)作好调查预测,优先选用主动保护措施.

2)利用监测手段,作到情报化施工.

3)分层分段挖土,缩小一次开挖空间.

4)开槽架设支撑,及时加足预应力.

5)快速浇筑底板,缩短基坑暴露时间.

4.2 主要施工方案

总体采用先地下连续墙、地基加固、降水施工,再采用明挖顺作法施工,边挖边支撑的施工方案.

4.2.1 挖土方案

1)基坑中间设隔断墙,将35m宽的基坑∃一分为二%,先后两次开挖;纵向在原16~20m每段基础上,打钢板桩分成5m小段,并跳仓开挖.

2)支撑多,开挖深,面积大,开挖时采用履带吊配抓斗进行出土,基坑内设2台小型挖掘机配合倒土,分层进行土方开挖.

3)基坑底部采用振冲双液注浆加固,厚度3 5m;坑内设真空大井降水,深度不超过隧道中心标高.

4)土方开挖至基底以上30cm时,改用人工开挖清底,验底通过后,按设计要求及时分块浇筑素混凝土封底.

5)每小段挖土限定时间,钢筋混凝土底板限定在24h内完成,并及时加荷反压.

6)全过程监控基坑回弹及隧道变形.

4.2.2 钢支撑的方案

1)本工程采用 609mm、 =14mm的钢管支撑,钢管支撑系统包括支撑杆系及附属构件部分,其中支撑杆系包括主体杆、活络端头及固定端,附属构件包括三角钢托架及钢楔等部分.

2)第1道钢支撑在基坑开挖前抽槽埋设,第2层及其下面各层均分小段开挖和支撑.每小段在8h以内安装2根钢支撑并加好预应力,此施工参数在实际施工中不断进行优化调整.

3)随挖随支撑,限时安装钢管支撑,做好基坑排水,减少坑底的暴露时间,及时安装钢支撑并准确施加预应力.

5 结束语

从上述施工方案可以看出,坑内加固法、隔断法,这两种方法加固土体的机理各不相同,但它们的目的是相同的,都是通过改善软弱土层,提高它们的强度和抗变形能力,在受到外力作用时能够减少加固体变形,减少对周围环境的影响,这种加固方法有利于基坑的中长期位移控制,如果加固量比较大的话,具有安全度高,对施工监控水平要求相对较低等优点;循迹补偿注浆是对周围土层进行控制,要在合理设计基坑支护结构并准确预测坑周地层位移的基础上,以精心施工和监控来保护基坑及其周围环境的安全,这一方法对设计和施工水平要求较高,可大量节省工程造价、缩短工期;运用时空效应规律,能可靠而合理地利用土体自身在基坑开挖过程中控制土体位移的潜力而达到保护环境的目的,这是一条安全而经济的技术途径,已被近些年工程实践所验证.(下转第51页)第3期 于航兵,等:城市规划管理中的自由裁量权

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5)将服务的程序、内容固定化,包含相对稳定的服务程序、内容、要求、考核指标,可以减少对不相干因素的考虑,避免个人因素对服务的影响.

5 结束语

尽管目前规划管理法律规范仍在不断的完善,自由裁量权在规划管理实际工作中仍然有存在的可能和必要,在具体实施的过程中既有积极的一面又有消极的一面.规划工作者在工作中应当尽量避免因个人的价值判断、个性以及个人情感取向等因素造成行政执法中的差异,尽量避免在实践中因滥用自由裁量权而导致丧失公正和正义,从而更好的为城市建设事业服务.

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(英文校审 刘学云) (上接第37页)

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(英文校审 刘学云)