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岩土研究院

基坑外侧地下管线跟踪注浆

335 2022-04-29 09:43:09

工程概况

地铁一号线上海体育馆车站,位于清溪北路规划道路中线地下,东侧靠近上海体育馆西大门,西侧毗邻华亭宾馆。车站外包线南北向(自中山南路口至斜土路北侧)全长 232.2m,东西向宽 22m,南、北端头井宽为25.9m,见图10-18。车站内共分二层,下一层为站厅层,净高 4.0~4.4m,下二层为站台层,净高 4.Om,总建筑面积10424.28m²。结构总高度为12.29m。顶板埋深地表以下 2。0~2.5m,底板底埋深地表以下14.4~14.8m(端头井处16 ~17m)。在漕溪北路规划红线外,共设五个出人口,并用通道直接与车站下一层集散厅相通。

车站顶板上设一座高架立交桥,其中心线与车站中心线基本重合,跨越车站全长。高架桥的11 根桥墩承台梁直接座落在车站顶板上,与车站立柱相对应。截面(宽×高)3m×2.4m与3.4m×2.4m的承台梁与车站顶板整体浇筑。

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车站基坑采用地下连续墙、多层钢支撑作围护结构。地下墙厚度 0.8m。墙底标高在车站标准段部分一22m,北端头井为一24.8m,南端头井为-25.2m,墙顶标高十3.918m,地面标高约十4.4m。地下墙总计90 幅。车站周围地下管线复杂,与车站结构平行的有∶东侧500、如700铸铁煤气管各一根,距端头井地下墙边线分别约为1.7m 和 3.1m。西侧 30孔国际通讯电缆阳端头井撒下墙边线约1.1m。主管单位提出要求搬迁。但因费用很高,决定留原处不动。在其外侧有一根平行的φ700上水管(已调换成钢管),改道后离结构边线约10m。横穿车站要求保留的地下管线有 500上水(已换成钢管)和1万V 高压电力电缆各一根。

上述重要管线分布在基坑两边,共11根之多,特别是东侧的 500煤气管材质差、年代久,西侧有光通讯和卫星通讯电缆,若发生故障后果严重。因此,基坑开挖时,保护这些管线的正常运营,成为考虑施工技术措施的一大关键。

工程地质条件

据1988 年5月 28 日。上海市水文地质工程地质队提供的工程地质勘察报告。车站范围内共打了13个地质勘察钻孔,按基坑内的 B109孔柱所示土层情况为;

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方案设计

一、管线沉降与地层移动关系

管道地基一土层,由于基坑开挖施工引起墙体侧移及坑内隆起等原因而沉降,埋于土层上的管线也随土层沉降而下沉。管线的沉降与其下土层的沉降是相协调的,但由于管道刚度与土层刚度不等。两者沉座有时稍有尊异。由实测的地层及管线沉降结果 (如表 10-4反映管线沉降为地层的 0.5~1倍。且随地层降的增加,管线沉降与地层沉降的兼值越来越小,即管线沉降越来越接近地层沉降。

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所以。一般可认为管线的沉降是相协调且相等的。

二、管线沉降控制指标计算

管线的破坏是由于地层沉降不均匀。使管线热曲变形而产生附加的变形和应力。若管道能够承受这些附加的变形和应力,则还能正常使用,加果不能承受,则管道破坏。所以,分析地层沉降对管线的影响需根据不同管道的类型,从其抗挠曲能力的不同方而人手。

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如以上分析是指不同管型因地层沉降后,从应力、变形的不同方面验算管道的结构强度及变形是否满足要求。当然,对信线的安全分析也可由管道强度、变形允许值,求出管线沉降曲线的允许曲率半径,并以几个所得的半径的最大值与地面沉降曲率半径进行比较,若前者小或略大于后者。则隶示经精心施工地面沉窿曲线可以达到理想的模式,对管线可以采取跟踪监护方法。若前者大于后者。则说明管线在如此的施工条件下随地层沉降搅曲较为厉害,需考虑搬迁或以其他的方法进行处理。

需指出的是,上述管道的结构分析只分析管道管壁受拉裂破坏一种情况,这是因为在弹性阶段受拉与受压情况相同,而受剪破坏则不是主要原因。

三、上体馆车站基坑施工周围管线分析

沿基坑纵向分布的管线有11条之多,但从管种的重要性、使用要求及处于基坑外侧的位置分析,基坑东侧的φ500、700煤气管及西侧的 30孔市话管道和φ700 上水管为需要保护对象,这些管线均为有接头的承摘式管道,据式(10-6)、式(10-8)、式(10-11)的计算结果,并取其大值,则11条管线的允许曲率半径控制值见表 10-5,同时管线在开挖时实际变位方向是斜向,故允许的最大沉降值应较计算值有 1.2 的安全储备。

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施工方法

目前用于保护构筑物,特别是抬升构筑物的工程常采用注浆的方法。

一、注浆保护原理

浆液由注浆孔注人土层后,会在孔周围产生一定泡体,随注入浆液增加,泡体增大。使土体孔隙减小,孔周土体塑性区增大,产生挤压效应,这时注浆对土体的上抬力不断增加(但未达到土体裂破坏压力)。当大于上覆主重及构筑物时,便产生地层隆起抬高效应。

二、工艺介绍

从几个工程的实施效果比较,双液注浆对限踪保护抬升管线较为有效、迅速、经济。采用双液注浆的工艺,浆液注入土层后即能迅速结硬,结硬时间最快可达到秒级,且能根据不同配比调整胶凝时间,这种方法大大减少了注浆对土层的前期扰动时间。避免了其他注浆抬升物体先抬后沉的情况,而且该种工艺可用少量浆液和较短的时间,抬起沉降管线。

区别于单液注浆,双液注浆采用 A、B 两种浆材,用两只搅拌桶分别拌制,用两台泵分两条管路送至交汇处并注入土体,一般浆液交汇分三种情况,一是采用在地面注浆孔口处经三通交汇;二是经双重管在地下管口交汇;三是分两管注人地层后在地下交汇。

三、浆液性能

双液注浆采用性质不同的 A、B液两种浆材,两液混合体积比为1;1,A.液主要为水泥系颗粒浆液,水灰比 0.6~1.0,粘度 45"左右;B液为酸性水玻璃,水玻璃浓度 20~45Be'左右,经硫酸酸化后的B液pH值为3~4。

当然,浆液的胶凝时间可根据要求通过试验,随浆液配比的不同而不同,一般要求结硬时间要同时满足∶

1.注浆时管路不因浆液结硬时间短而堵塞;2.浆液不因结硬时间过长而窜至很远。

胶凝时间可根据管路长短、管径大小、芯管长度、管径及注浆流量而定,若管路长 5m,管径 6cm,芯管长 5m,管径 5cm,注浆流最 7L/min。

则,所需结硬时间∶

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六、沉降监测

(一)测量的方法及要求

施工情况多瞬息万变,有时短时间发生局部的微量超沉降即会造成管线的破坏,所以测量是管线保护的一个重要环节。要提高测量质量,一是采用高精度仪器,改进测试方法,提高精度;二是加强观察,增大测量频率,随时捕捉破坏苗子。

在上体馆管线保护工程中采用了先进的 D11000红外测距仪、T1000光学望远镜等高精度测量仪器,并改一维测量为将水准点位置置于上体馆及华亭宾馆顶部标点和将观测点置于高层14楼平台上的三维测量的方法,使精度控制在 2mm 以内,同时保证一般情况下的测试频率为一天一次。测试结果可由 GRE3 数据处理系统和东海微机迅速处理面得,而在危险情况及注浆抬升时,测量频率提高至 1次/小时~随时跟踪监测。

(二)测点的埋设布置

管线沉降的测点布置要最为真实地反映管线沉降曲线的实际情况,所以测点布置得越密,其测量结果越为真实。但若要在二、三百米长的管线上布置太多的测最量标点。极为费时、费力和费材。因此,根据管线沉降与土层沉降的关系,将测点埋入土中,以管线深度的土层沉降反映管线沉降。

沉降测点的埋设深度一般为管线图上表明的管线埋深,测点间距为每节管段的长度,这样可以最少的测点数反映最为真实的管线沉降曲线。

测点埋设时先钻孔至要求深度,然后埋入 550的钢筋测标。并做好防护置以防测点损坏。

上体馆长 232m的基坑两边共设置测点 90个,间距5m,理深 2m,因基坑东西两侧距交通及施工要道近,则近基坑槽壁边只埋设一排测点,以反映测点附近管线沉降情况或推算沉降最大处的沉降情况,推算的最大沉降点至槽壁距离为挖深的 0.7倍,最大沉降清为所测沉降量的2倍。

(三)沉降测量数据整理

测量所得数据只是直观地反映各测点的沉降雷况,而要分析管线安全与否,i需对测得的结果作进一步整理,即将各测点的沉降量与管线沉降曲线曲率半径建立起数学关系。

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