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岩土研究院

工程实例-天文台侧向托换加固

255 2022-01-12 15:19:44

一、工程概况

上海外滩天文台建于1884年,自无线电通讯发展以来,该气象信号台被废除,目前是水上派出所驻地,也是上海市属保护性范畴内的旧建筑之一。

上海越江隧道从浦东穿越过黄浦江到达浦西时。位于延安东路外滩的天文台是首当其冲的一座重点保护的建筑物。塔顶为12.4m 长的工字形铁桅杆。整个结构支承在直径为14m的桩台上,其下估计为8~10m长的木桩。桩台离地表 2.7m,桩台边线离隧道中心线14.5m,隧道在灰色粘土和粉质粘土中通过,隧道顶部为淤泥质粘土.隧道中心线在地面下20m(图 4.4-29)。该建筑物由上海市隧道工程设计院担任托换加固工程的设计。

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二、设计计算和施二.工艺

设计方案如图4.4-30所示。离天文台外4m处,顺隧道推进轴线方向设置二排树根桩.

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每排长度 14m,排距60cm,桩距30cm,钻孔直径 20cm,配筋 425。隧道在该地点的底标高为 25.5m,故桩长定为30m,桩顶浇筑截面为lr.×1m 的横梁,将树根桩连成一体,由于上海地区的软土常呈成层夹砂,压浆工艺将使水泥浆液向四周土层扩散,因而桩间的浆液是贯通的,施工后形成二排中心距为 60cm 的连续墙,从墙中间60cm 范围内取出的岩芯是硬化状态的水泥土。

为了减小隧道施工时树根桩的侧向位移,在距排桩 16ra 处设置了二群锚桩,并使用φ50的拉杆与前面排桩上的横梁相连接,锚桩尺寸和排桩根同,锚桩总数为46 根。

压浆量通常不低于钻孔净孔隙计算量的三倍。水灰比为0.35~0.40,水泥标号为 400 号,外加复合早强剂和减水剂3F各2%,石子粒径为1.0~2.5cmn。

除地表部分需用套管护孔外,其他部位均不使用套管以便压浆,在可能发生缩孔时需用泥浆护壁,可在填筑好石子后再进行清孔。

三、现场监测

(一}盾构施工时地表隆起

地表在盾构通过前后都呈隆起现象,地表南北向的裂缝发展明显,最大宽度约10cm,但都没有超出树根桩的14m 的加固线。隆起量约为 20cm,盾构通过后隆起量不断减小,位于天文台边缘的测点均小于lcm,从而可见树根柱起了有效的隔离作用。

(二)桩墙及桩前土体的侧向位移

共埋设三根测斜管,二根在土中(2号和3号),一根在桩内(1号),长度均为 30cm。3号测斜管距隧道边线Sm,土体受挤压偏向天文台一边,在深度 10~25m 范围内位移较大,最大位移量2~3cm。

Ⅰ号测斜管设在树根桩中,距隧道边线 8m。在整个盾构推进过程中、所测得的变化在数毫米内,基本上在侧斜仪测量的系统误差范围内,另外,在30m 长的范围内即使产生几毫米的挠度,其影响也是很小的。

(三)塔顶倾斜

采用精密经纬仪对塔顶倾斜进行测量,在盾构自东向西推进过程中,塔尖向东偏斜;当盾构在天文台化面通过时,使塔尖向北偏斜,这主要是与盾构推进时挤压前方土体有关,总的趋势是向东北方向偏斜。由于树根桩的加固,使塔顶倾斜降低到 3cm左右,不超过相应倾斜度容许值3%o。

(四)桩身和拉杆应力

由于盾构施工期中始终保持地面隆起,桩承受挤压力,桩身中的钢筋计均布置在树根桩靠隧道的一侧,故而所测得的以压应力为主。因此设计桩身内的钢筋是对称分布的,钢筋计布置在四个不同深度∶8.5m、14.5m、20.5m和26.5m。拉杆受力变化甚小,以压力为主幅度不超过20kN。

四、结论

根据以上实践可知,如能控制树根桩的间距。可形成—排以桩身为"立柱"的隔墙。不但可承受土体侧向压力,还能起到抗渗和抗流砂的作用。