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地下工程施工对历史建筑的影响与实践成果

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:施工工序安排上主要考虑止水帷幕施工挤土效应对周边和邻近历史建筑的影响。对于旋喷桩止水帷幕的施工,工序上则与搅拌桩相反,应先施工排桩,再施工旋喷桩。因此,可以采用MJS工法施工邻近历史建筑部位的止水帷幕和地下连续墙接头部位的止水处理。

地下工程施工对历史建筑的影响与实践成果

对于地下水作业区,无论是支护、围护,还是开挖,均需要降水。对于潜水,由于潜水水位的变化对浅层土体固结的影响明显,降水容易在一定范围内引起较大的地表变形或地面沉降,而邻近的历史建筑对变形敏感,为保护历史建筑不受过大变形的影响,不可以敞开降水,必须设置一定深度的隔水帷幕。对于承压水,当基坑底部有承压水时,为满足基坑抗渗透变形稳定确需降承压水时,也应设置隔水帷幕以隔断降水对邻近历史建筑的影响,即隔断基坑范围内承压水层后再进行坑内疏干降水。

1.止水帷幕施工方法

止水帷幕常规的施工方法主要有注浆法、水泥搅拌桩法、高压喷射法等。针对历史保护建筑,采用常规施工方法时应注意以下两点:

(1)止水帷幕在平面上需闭合设置,对于双轴搅拌桩应考虑双排布置,相应提高止水桩的水泥掺量,最好采用三轴搅拌桩止水。必须合理安排邻近历史建筑部位的搅拌桩施工进度和施工顺序,加强对历史建筑的监测。

(2)采用旋喷桩止水时,应优先选择MJS施工工艺

2.止水帷幕施工工序

止水帷幕可结合围护体结构设置,也可以单独设置。施工工序安排上主要考虑止水帷幕施工挤土效应对周边和邻近历史建筑的影响。

(1)水泥搅拌桩帷幕施工顺序有跳打、单侧挤压和钻套方式,可根据实际条件和场地土层情况确定。当结合围护结构设置止水帷幕时,或者止水帷幕与排桩距离较小时,先施工止水帷幕再施工围护桩体;当结合钻孔灌注桩设置止水帷幕时,要先施工搅拌桩,如先施工钻孔灌注桩,则有可能因钻孔灌注桩的局部扩径严重,导致搅拌桩无法按位置施工,使止水帷幕搭接出现困难。

(2)对于旋喷桩止水帷幕的施工,工序上则与搅拌桩相反,应先施工排桩,再施工旋喷桩。

3.MJS工法

旋喷桩是使泥浆通过钻杆周边的间隙在地面自然排出,其深处排浆会很困难。因为超深处的钻杆与高压喷射口四周的地内压力增大,由此引起喷射效率下降,从而使地内压力不断增大,导致周围地表隆起。为此,人们研究并推出一种新工艺——全方位高压喷射工法(Metro Jet System),简称MJS工法。

(1)工艺原理(www.xing528.com)

传统高压喷射注浆工艺通过气升的效果,使产生的多余泥浆通过土体与钻杆的间隙从地面孔口处自然排出。但是,随着施工深度的增加,气升效果会越来越弱,深处的排泥比较困难,高压喷射的效率会下降,而且这样的排浆方式往往会造成地层内压力偏大,导致周围地层产生较大变形、地表隆起。

为了解决传统帷幕注浆工法存在的这些问题,MJS工法设备配备了新型的前端切削装置和多孔管(图7-6)。多孔管是由排泥管、高压水泥浆管、倒吸水管、主空气管、倒吸空气管、排泥阀传感器控制线管路、削孔喷水管、多孔管连接螺栓孔、备用管路等组成。前端切削装置分布有压力传感器、排泥口、喷浆口等,实现了孔内强制排浆和地内压力监测,并通过调整强制排浆量来控制地内压力,以防止地内压力过大造成地面隆起,大幅度地减少了对环境的影响,而地内压力降低也进一步保证了成桩直径,确保了止水帷幕的效果。

图7-6 MJS工法设备

(2)MJS工法特点

①对周围环境影响小,超深施工有保证。MJS工法通过地内压力监测和强制排浆的手段,对地内压力进行调控。施工过程中,当压力传感器测得孔内压力较高时,可以通过控制调节泥浆排出量以达到控制地内压力的目的。

②施工场地要求低,适用工程范围广。MJS工法通过射流作用强制性破坏原地层结构,只要高压射流能破坏的土层皆可施工,对施工场地要求不高。

③可进行多方位任意角度的施工。MJS工法采用摆喷形式,即喷嘴来回喷射,固结体的形状为扇形。止水帷幕的形状可以自由设定,5°~360°范围内皆可施工,对施工条件的适应性好。由于MJS工法独特的排浆方式,使其能够在富水土层进行水平加固施工。

④排浆方式独特,环境污染小。MJS工法配有强制吸浆管,通过倒吸水流的作用,使排泥的内部与外部形成压力差,外面的泥浆被强制吸入,水流具有向上的动力,可以强制排走施工过程中产生的废浆。这种独特的排浆方式有利于废浆的集中处理,以及施工场地的环境保护。同时由于对地内压力的控制,有效地减少了泥浆进入土壤、水体或是地下管线现象的发生,可减少对环境的污染。

⑤桩径大,桩体质量好。喷射流初始压力可达40 MPa,流量为90~130 L/min,使用单嘴喷射,每米喷射时间可达30~40 min,喷射流量大,作用时间长,再加上稳定的同轴高压空气的保护和对地内压力的调整,使MJS工法成桩直径较大,可达2~2.8 m。由于直接采用水泥浆液进行喷射,其桩身质量较好。

因此,可以采用MJS工法施工邻近历史建筑部位的止水帷幕和地下连续墙接头部位的止水处理。

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