盾构过程引起污水处理池沉降纠偏研究

1 工程概况

某市污水处理池位于城市地铁隧道附近, 地基采用深层水泥搅拌桩复合地基进行处理, 桩径500mm, 桩距1.5m, 三角形布置。桩长15m (不包括桩顶凿掉的软桩头部分) 。桩顶与池底垫层之间铺设600mm厚砂、石垫层。按设计要求, 水泥搅拌桩的单桩承载力特征值不小于120KN, 复合地基的承载力不小于130Kpa。

该污水处理池四个角点沉降值分别为269mm、203mm、133mm和284mm。最大沉降差值达到151mm, 四个角点不均匀沉降, 东北角的沉降值最大, 设为0, 西北角的沉降值为-30mm, 西南角的沉降值为-160mm, 东南角的沉降值最小为-310mm。

2 倾斜原因分析

现场查勘, 引起污水处理池倾斜的主要原因有:

1) 基底淤泥土深厚;

2) 污水处理池东北侧水塘深坑影响, 基底淤泥的固结速率不一致;

3) 软弱土层, 实际有效桩长只有12m左右, 桩端没有进入硬土层;

4) 在 (1) 轴外侧有大水管与池壁连接, 阻碍了该侧池体下沉, 加大不均匀沉降;

5) 水池的高度不一致, 水位也不一致, 但水泥搅拌桩的布置是均匀分布的;

6) 池底的砂石垫层有一部分流失掉。

3 处理方案

该污水处理池由于地基承载力的关系, 出现沉降, 整体向A轴倾斜, 最理想的方法是采用锚杆静压桩进行补桩、纠偏。

3.1 补桩方法

采用锚杆静压桩进行补桩, 截面尺寸为200mm×200mm的预制方桩, 采用焊接, 砼强度为C30。锚杆桩的持力层取第5层土。单桩承载力特征值取250KN, 每根锚杆桩的平均桩长为25m左右, 每根桩的压桩力不小于310KN, 在土体摩擦力作用之后, 极限承载力可以达到500KN。桩布置在污水池池壁外侧。锚杆桩的承台在污水池的池壁底板上植筋, 做成反挑梁, 与池体连接在一起, 并埋设锚杆, 用于安装反力架, 承台上留出压桩孔。 (1) 轴池壁外侧由于有许多大水管与池壁连接, 无法在池壁外侧布桩, 而且 (1) ~ (2) 轴池体为悬挑结构, 故将桩布置在 (2) 轴池壁内侧水池内。桩的承台采用直接在污水池的底板上凿出桩孔, 将锚杆植在底板上的做法。

污水处理池南、西、北三侧池壁外侧补设55根锚杆静压桩, 在 (2) 轴池壁内侧池内布置8根桩, 共布置63根桩。北面补桩工作要先进行, 以尽快阻止该侧的沉降速率;另外几侧的补桩工作要待纠偏工作完成, 池子内的水放空以后再进行。

3.2 纠偏方法

水泥搅拌桩的桩顶有600mm厚的砂、石垫层, 纠偏方法采用在沉降较小的其他三侧将池底下的砂石垫层逐步掏空的方法进行迫降。利用原有水泥搅拌桩, 并防止纠偏失控, 在纠偏开始时先挖出池壁底部的水泥搅拌桩, 用240×240砖墩进行接长, 接长至离板底的距离为该处的迫降值。然后根据沉降自动跟踪观察仪的测试结果, 逐步向里掏空, 直至达到95%迫降值时停止掏空作业。开始把池子里的水放掉, 进行充填砂石垫层的工作和补桩承台的施工。

4 施工流程

为方便施工, 将管道下方的土掏空30cm, 以免管道在纠偏时损坏;设置沉降自动跟踪观察仪, 测出池壁外侧观察点处的要求迫降值。池子北侧42#~55#桩设置补桩承台, 砼强度不低于C20时开始进行补桩施工, 要求当时的压桩力不小于310KN, 半个月以后的压桩力不小于500KN, 送桩以后马上封顶, 留出42#、43#、44#三根桩不封顶, 作试桩用。池子北侧27#~41#补桩承台砼强度不低于C20时开始进行压桩, 要求当时的压桩力不小于310KN, 半个月以后的压桩力不小于500KN;送桩以后马上封顶。水池的西侧进行接桩施工, 把池壁下的一排水泥搅拌桩外侧的砂石垫层挖去, 深度挖至水泥搅拌桩顶端, 宽度以一个人能操作为好。随时观察沉降观察仪, 将水泥搅拌桩接长, 在桩顶上砌240×240砖墩, 顶面桩顶至原基础垫层底面的距离为该处的迫降值。池子南侧进行接桩施工。试桩, 看压桩力是否大于500KN。池子南侧 (6) 轴以东先进行掏土纠偏施工, 根据沉降自动跟踪观察仪测出的数据, 逐步向里侧掏空砂石垫层, 沉降速度一般每天不大于10mm。当水池东南角的迫降值差200mm时, 停止掏空作业。池子西、南二侧同时进行掏土纠偏施工。当承台砼强度达到C20以后进行压桩施工, 达到要求后立即送桩, 但不封顶。将回填土分层夯实或用水充实至水泥地坪底面。

5 结语

结合工程实例较为详细地展示了采用锚杆静压桩进行补桩、纠偏的加固过程。主要对补桩方法和纠偏方法进行了探讨, 分析锚杆静压桩进行补桩的优势以及纠偏的技术措施, 并对施工流程做了总结。该补桩和纠偏方法有着广泛的推广价值, 以期为今后类似的工程实践提供借鉴。

摘要：本文针对盾构过程中既有建筑的倾斜纠偏开展研究。以某市地铁隧道边污水处理站污水处理池补桩纠偏工程为例, 采用最为理想的锚杆静压桩进行补桩, 阐述了比较实用的纠偏技术, 该补桩和纠偏方法很好地满足了该污水池的改造要求, 具有广泛的推广价值, 该成果可为今后类似的工程实践提供借鉴。

关键词：污水池,盾构,锚杆静压桩,补桩,纠偏

参考文献

[1] 杨建江, 冯天栋.某双层独立砖柱砌体结构改造与加固[J].施工技术, 2012, 376 (41) :90-93

[2] 中国建筑科学研究院.JGJ116-2009建筑抗震加固技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2009

[3] 曹霞, 严琛, 金凌志, 钟翔, 邓宁.预应力加固技术在某改造工程中的应用[J].施工技术, 2013, 42 (9) :70-73

[4] 项剑锋.高强钢绞线预应力加固法[J].建筑技术, 1992 (6)

[5] 项剑锋.钢筋混凝土大梁无粘结钢绞线体外预应力加固法[C]//结构工程师增刊, 预应力结构基本理论及工程应用, 2000, 同济大学.