張 磊

上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050

1 工程概況

上海互聯(lián)網(wǎng)＋產(chǎn)業(yè)園東區(qū)工程位于原上鋼二廠內(nèi)，廠區(qū)基地位于上海市楊浦區(qū)大橋街道地塊，北側(cè)為周家嘴路、東側(cè)為黃興路、南側(cè)為九潭路、西側(cè)為眉州河，其前身為寶鋼集團(tuán)旗下二鋼的生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)區(qū)，目前已停產(chǎn)。廠區(qū)周邊三側(cè)均為市政道路，周家嘴路及黃興路地下存在各類市政管線且黃興路側(cè)存在內(nèi)環(huán)高架。

1.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

本工程場(chǎng)地標(biāo)高±0 m相當(dāng)于絕對(duì)高程3.30 m，室內(nèi)外高差300 mm，室外地坪絕對(duì)高程3.00 m。因改建后園區(qū)對(duì)于停車的需求，在4#、73#、84#、85#、86#等單體建筑下方增設(shè)1層地下機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車車庫(kù)。

地下室層高4.6 m，耐火等級(jí)為一級(jí)，防水等級(jí)二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限為50 a，建筑面積11 500 m2。

本工程建筑結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，7度抗震設(shè)防，框架抗震等級(jí)為三級(jí)。

本工程采用預(yù)制PHC管樁處理地基，其中承壓樁樁長(zhǎng)30 m，抗拔樁樁長(zhǎng)17 m，樁承臺(tái)有雙樁臺(tái)、三樁臺(tái)、四樁臺(tái)和五樁臺(tái)。

1.2 樁基設(shè)計(jì)概況

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本工程采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC樁）處理地基，總樁數(shù)744根，其中承壓樁401根，抗拔樁333根，承壓試樁6根，抗拔試樁4根。樁型號(hào)基本為PHC-400-AB-95-30（10＋10＋10）b（樁尖類型為開(kāi)口型），混凝土強(qiáng)度等級(jí)C80，共158根，樁長(zhǎng)30 m，樁頂標(biāo)高－5.45 m，單樁抗壓承載力特征值為1 050 kN。

1.3 環(huán)境概況

1）工程?hào)|側(cè)黃興路高架引橋部分距離工程地庫(kù)邊約為19.5 m，主橋部分距離工程地庫(kù)邊約32 m（圖1）。此外，在黃興路側(cè)還有各類市政管線，其距離地庫(kù)由近及遠(yuǎn)依次為：電信管線1.5 m、電力管線6.5 m、DN300 mm煤氣管線10.5 m、DN300 mm水管12.7 m、DN1 000 mm水管14 m、DN800 mm雨水管20.5 m。

圖1 地庫(kù)與黃興路高架橋及其引橋位置關(guān)系

2）工程南側(cè)為上鋼二廠廢棄籃球場(chǎng)和業(yè)主辦公區(qū)域，業(yè)主辦公區(qū)域距8#廠房的最近距離為30 m。

3）工程西側(cè)為本工程三標(biāo)段的2#廠房，西北側(cè)距離約為8.1 m，西南側(cè)距離約為2 m。目前2#廠房只剩保留的原結(jié)構(gòu)柱等承重構(gòu)件，在本工程樁基施工的過(guò)程中，2#廠房剛完成樁基的施工。

4）工程北側(cè)為3#廠房，距離30 m，該廠房屋面板、墻面板均已拆除，只保留結(jié)構(gòu)柱、行車梁及屋面、墻面檁條。

2 施工部署及施工總流程

本工程樁基施工分為2個(gè)施工段，每個(gè)施工段各配備1臺(tái)靜壓樁機(jī)，共計(jì)配備2臺(tái)靜壓樁機(jī)進(jìn)行施工（圖2）。

圖2 樁基施工流程示意

3 對(duì)高架及周邊環(huán)境的保護(hù)措施

3.1 對(duì)高架的影響分析

預(yù)應(yīng)力管樁施工時(shí)會(huì)產(chǎn)生擠土效應(yīng)，隨著樁的沉入，地層中的土體產(chǎn)生位移變形，土體中不同形態(tài)的水和氣體被排出形成超靜孔隙水壓力，產(chǎn)生垂直向上的隆起位移和水平方向的擠土位移，對(duì)其影響范圍內(nèi)的地面建筑物和地下管線產(chǎn)生影響。一般認(rèn)為此孔隙水壓力可達(dá)上部覆土重力的2～4倍，采用靜壓法施工時(shí)由于樁機(jī)體重很大，施工區(qū)不會(huì)隆土，擠土應(yīng)力主要向四周擴(kuò)散。

3.2 具體保護(hù)措施

1）合理布置打樁順序?？紤]到對(duì)高架橋的保護(hù)，在打樁順序上，優(yōu)先施工最東側(cè)靠近黃興路高架側(cè)的一排樁，使整個(gè)基坑在東側(cè)處于封閉狀態(tài)，依靠壓入的工程樁作為擋土屏障，控制擠土流動(dòng)方向，使擠土朝高架橋的反方向流動(dòng)，盡量避免對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。然后再依次由東向西按照遠(yuǎn)離高架側(cè)的方向施工其余的工程樁。

2）合理控制沉樁速率。根據(jù)樁基施工對(duì)高架橋的影響分析報(bào)告及專家評(píng)審意見(jiàn)，考慮使用2臺(tái)樁架進(jìn)行沉樁的施工，其中靠近東側(cè)保護(hù)區(qū)域的樁架在保護(hù)范圍內(nèi)每天施工12根，小基坑遠(yuǎn)離高架橋范圍的樁架每天施工20根。

本工程地質(zhì)土層以淤泥土和粉土為主，超靜孔隙水壓力相對(duì)來(lái)說(shuō)不容易消散，因此施工時(shí)實(shí)行間歇作業(yè)，原則上22：00～06：00不施工，使孔隙水壓力有一定的釋放時(shí)間，減小擠土應(yīng)力傳播距離。

3）打設(shè)應(yīng)力釋放孔，減少打樁施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。本工程考慮在最東側(cè)的一排樁施工完畢之后，在最東側(cè)的一排工程樁西側(cè)的位置按照梅花形布置2排應(yīng)力釋放孔，孔內(nèi)保持水位，應(yīng)力釋放孔孔徑300 mm，長(zhǎng)度15.0 m，間距1.0 m，排距1.5 m。此外，在工程最西側(cè)的工程樁以東的位置，也同樣按照梅花形布置1排應(yīng)力釋放孔，應(yīng)力釋放孔孔徑300 mm，長(zhǎng)度15.0 m，間距1.0 m，排距1.5 m，從而減少擠土樁的擠土效應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境的影響。

4）合理布置環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，加密觀測(cè)頻率。本工程施工前，在合理的位置布設(shè)變形觀測(cè)點(diǎn)以確定高架橋的變形情況，同時(shí)在施工過(guò)程中，加密觀測(cè)頻率，發(fā)現(xiàn)異常變形情況，立即采取行之有效的措施，確保高架橋的安全。

4 保護(hù)措施確定的理論分析

本工程樁基工程對(duì)高架及周邊環(huán)境的保護(hù)措施是通過(guò)分析大量類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)及最終監(jiān)測(cè)成果，并且結(jié)合工程實(shí)際情況后最終確定的，在分析過(guò)程中，項(xiàng)目部技術(shù)人員先后排除了一定的保護(hù)措施[1-4]。

4.1 常規(guī)防振溝

防振溝是最常規(guī)及最常見(jiàn)的保護(hù)措施，其作用機(jī)理為沿著結(jié)構(gòu)外輪廓布置一條防振溝，用以減少地表土位移。

但是項(xiàng)目部技術(shù)人員通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)及咨詢相關(guān)專家，確定如若采用防振溝來(lái)抵消深層土應(yīng)力的釋放，則防振溝挖深需超過(guò)樁長(zhǎng)的一半，即15 m，這對(duì)于工程現(xiàn)場(chǎng)基本上是不可能采用的。因此防振溝只能用于釋放地表土位移的相關(guān)應(yīng)力，也就是只能對(duì)周邊管線進(jìn)行一定的保護(hù)。但是上海區(qū)域的地表土大部分為雜填土等力學(xué)性能相對(duì)較差的土質(zhì)，且在雨水天氣之后，防振溝對(duì)周邊管線的保護(hù)效果不佳，甚至?xí)?duì)周邊管線的保護(hù)不利，造成周邊管線變形過(guò)大。

另外，由于本工程自身因素的限定，施工場(chǎng)地內(nèi)道路資源稀缺，無(wú)法滿足開(kāi)設(shè)一條防振溝的場(chǎng)地條件，因此，本工程未采取防振溝的保護(hù)措施。

4.2 應(yīng)力釋放孔的設(shè)置

本工程在設(shè)置應(yīng)力釋放孔時(shí)，主要考慮2個(gè)方面，其一為應(yīng)力釋放孔設(shè)置的位置；其二為應(yīng)力釋放孔本身的技術(shù)參數(shù)，包括孔徑、深度及回填措施等。

4.2.1 應(yīng)力釋放孔設(shè)置的位置

常規(guī)的應(yīng)力釋放孔基本設(shè)置于整個(gè)工程的工程樁施工范圍的外側(cè)，以最大限度地抵消深層土擠土應(yīng)力的釋放。但是本工程綜合了大量的工程經(jīng)驗(yàn)及自身的地質(zhì)情況，考慮應(yīng)力釋放孔的施工位置應(yīng)位于工程樁施工范圍的內(nèi)部，原因有：

1）如若先在最外側(cè)施工應(yīng)力釋放孔，則在應(yīng)力釋放孔施工結(jié)束而工程樁施工還未形成一定規(guī)模的時(shí)候，周邊環(huán)境往往存在較大幅度的“負(fù)變形”，即管線等不升反降，且變形較大，容易產(chǎn)生危險(xiǎn)。同時(shí)考慮到后期基坑的施工，又會(huì)造成周邊管線及環(huán)境的下降，下降的變形無(wú)法消除，累計(jì)變形過(guò)大，對(duì)工程整體的順利進(jìn)行造成隱患。

2）深層土的擠土效應(yīng)反映到表層土?xí)r，往往存在2～3 d的時(shí)間延遲。同時(shí)，施工1～2排的封閉樁所產(chǎn)生的擠土效應(yīng)相對(duì)不明顯。因此本工程考慮先施工靠近保護(hù)區(qū)域一側(cè)最外側(cè)的工程樁作為封閉樁，以使其成為一定的擋土屏障，然后在封閉樁的內(nèi)側(cè)施工應(yīng)力釋放孔。

4.2.2 應(yīng)力釋放孔本身的技術(shù)參數(shù)

關(guān)于應(yīng)力釋放孔的孔徑及深度，本工程技術(shù)人員通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)及咨詢相關(guān)專家后認(rèn)為，應(yīng)力釋放孔的孔徑宜為300～400 mm，深度宜為工程樁樁長(zhǎng)的1/2～2/3，且采用梅花形布置能夠更好地抵消深層土應(yīng)力。

另外，考慮到上海地區(qū)的地質(zhì)情況，在成孔之后需立即進(jìn)行毛竹籠或鋼筋籠的安放，以抵消成孔后孔體的收縮土應(yīng)力，且宜于0.5 h內(nèi)進(jìn)行灌沙的回填。在灌沙回填的過(guò)程中，需采取澆水密實(shí)的措施，以抵消承壓水對(duì)灌沙的應(yīng)力作用，從而保證灌沙的密實(shí)。

4.3 引孔措施

本工程技術(shù)人員通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)認(rèn)為，引孔措施是對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)最為行之有效的措施之一。但是，引孔措施對(duì)預(yù)制樁的承載力存在一定的影響，必須經(jīng)過(guò)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可。本工程雖已經(jīng)征得主體結(jié)構(gòu)對(duì)于引孔措施的認(rèn)可，但是考慮到工期、成本等綜合因素，未將引孔措施作為常規(guī)的保護(hù)措施來(lái)使用，而是將其作為應(yīng)急措施。一旦前期制訂的措施仍無(wú)法很好地達(dá)到對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)的效果時(shí)，才會(huì)進(jìn)行引孔措施的施工。

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

總體來(lái)講，實(shí)際施工基本上遵循了前期策劃中提出的各項(xiàng)關(guān)鍵措施，使工程順利完成。這也證明了當(dāng)初的策劃方案是成功的、具有可操作性的。

實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明：控制高架變形重要的指標(biāo)——高架立柱的累計(jì)沉降變形及水平變形，在本工程基坑底板及頂板完成后，分別為0.9 mm和0.7 mm，均在控制要求范圍內(nèi)。