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地下工程对历史建筑影响的研究及实践

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:邻近建筑物的监测阶段主要分为围护桩施工阶段和基坑施工阶段两部分。图8-5910#楼沉降监测数据沉降监测数据显示,三轴止水搅拌桩在离房屋1倍搅拌桩长28 m范围外施工时,搅拌桩施工对房屋沉降影响不明显;在离房屋1倍搅拌桩长28 m—离房屋约8 m范围内施工时,搅拌桩施工对房屋沉降有轻微的影响,沉降变化量不大;在离房屋8 m范围内施工时,房屋沉降速率最大,且靠近三轴搅拌桩一侧的房屋沉降相对另一侧的房屋沉降要大。

地下工程对历史建筑影响的研究及实践

邻近建筑物的监测阶段主要分为围护桩(主要是止水帷幕)施工阶段和基坑施工阶段两部分。监测数据由上海市建筑科学研究院提供。

根据邻近建筑物的分布情况(图8-3)及现状检测结果(第8.2节),选取10#楼为重点分析对象。

1.第一阶段:围护桩(主要为止水帷幕)施工阶段

三轴止水搅拌桩于2013年5月7日开始施工,沿基坑南边向西推进。打桩计划:5月20日前后打到10#楼附近,5月26日开始在3区北侧施工。搅拌桩施工计划及路线见图8-56。

图8-56 三轴搅拌桩止水帷幕施工计划图

实际情况:5月18日,三轴搅拌桩开始施工至10#楼周边1倍搅拌桩长度范围内,此时施工方放慢了速度;5月26日、27日三轴桩施工离10#楼最近,距离仅为2.2 m;5月31日,三轴桩施工至1-2区西侧;6月1日开始施工3区及1-2区之间的中隔墙,中隔墙围护为钻孔灌注桩,灌注桩两侧均有三轴搅拌桩止水。为及时了解三轴止水搅拌桩施工对房屋的影响情况,房屋监测人员对10#楼的沉降、倾斜及裂缝进行了跟踪监测。图8-57及图8-58为10#楼监测点布置情况。

图8-57 10#楼沉降及倾斜测点布置图

(注:图中倾斜测点箭头所标为初始倾斜方向)

图8-58 10#楼裂缝测点布置图(单位:mm)

三轴止水搅拌桩施工至10#楼周边时,加密监测频率,从5月18日开始,沉降监测频率改为1次/天,其中5月27日监测2次,截至6月6日,期间沉降观测共进行了22次。同时于5月8日、5月26日及6月3日对10#楼进行倾斜和裂缝观测。

垂直位移典型测点数据如表8-16所列。沉降时程曲线如图8-59所示。

表8-16 垂直位移典型测点数据

注:“-”表示沉降,“+”表示隆起。报警值:累计位移20 mm或沉降速率连续2天达到2 mm/d。

图8-59 10#楼沉降监测数据

沉降监测数据显示,三轴止水搅拌桩在离房屋1倍搅拌桩长28 m范围外施工时,搅拌桩施工对房屋沉降影响不明显;在离房屋1倍搅拌桩长28 m—离房屋约8 m范围内施工时,搅拌桩施工对房屋沉降有轻微的影响,沉降变化量不大;在离房屋8 m范围内施工时,房屋沉降速率最大,且靠近三轴搅拌桩一侧的房屋沉降相对另一侧的房屋沉降要大。

在三轴止水搅拌桩经过10#楼周边施工期间,10#楼最大沉降点为F10-1,期间变化量为-7.7 mm,沉降速率为-0.35 mm/d,累计沉降值为-8.8 mm。二者均未报警。在5月27日,搅拌桩离10#楼最近距离2.2 m施工时,测点F10-1达到了沉降速率报警值,其他测点无报警,除此次报警以外,均未发现有沉降速率报警情况。从连续三天的监测数据显示,10#楼沉降趋于平稳,处于可控范围。

倾斜典型测点数据如图8-17所示。

表8-17 倾斜典型测点数据

房屋倾斜监测显示,在三轴止水搅拌桩经过10#楼周边施工期间,10#楼北侧靠搅拌桩施工区域的两角点的倾斜累计增量达到1‰左右,处于报警边界。从连续监测数据显示,倾斜发展较平稳,未发现异常突变情况。

10#楼房屋裂缝监测显示,三轴止水搅拌桩在10#楼周边施工期间,裂缝无明显变化。

2.第二阶段:基坑施工阶段

(1)基坑开挖第一皮土浇筑第一道支撑

垂直位移变化较大的监测点数据如表8-18所列。

表8-18 垂直位移变化较大的监测点数据

房屋倾斜监测显示,10#楼倾斜在开挖第一皮土浇筑第一道支撑期间无明显变化。

(2)基坑开挖第二皮土浇筑第二道支撑

垂直位移变化较大的监测点数据如表8-19所列。(www.xing528.com)

表8-19 垂直位移变化较大的监测点数据

倾斜典型测点数据如表8-20所列。

表8-20 倾斜典型测点数据

10#楼倾斜已达到1‰。

(3)基坑开挖至基底并浇筑垫层

垂直位移变化较大的监测点数据如表8-21所列。

表8-21 垂直位移变化较大的监测点数据

(4)大底板浇筑完成

垂直位移变化较大的监测点数据如表8-22所列。

表8-22 垂直位移变化较大的监测点数据

(5)拆除第二道支撑并浇筑B1板

垂直位移变化较大的监测点数据如表8-23所列。

表8-23 垂直位移变化较大的监测点数据

(6)拆除第一道支撑并浇筑B0板

垂直位移变化较大的监测点数据如表8-24所列。

表8-24 垂直位移变化较大的监测点数据

从10#楼监测数据显示,止水帷幕施工期间对邻近建筑10#楼沉降、倾斜及裂缝的影响较小,在报警值控制范围以内。基坑施工阶段,从开挖第一皮土开始,邻近建筑10#楼沉降监测点超过报警值,但是房屋倾斜无明显变化,房屋变形基本可控。随着基坑施工进展,10#楼累计沉降不断增加,基坑开挖至基底并浇筑大底板完成时,10#楼累计沉降值达到2倍报警值。基坑结构封顶之后10#楼累计沉降达到3.5倍报警值。

3.多因素分析

基坑开挖引起周边历史建筑物沉降,考虑到基坑开挖的影响因素较多,基于监测资料,统计土方开挖量、土方中心到10#楼距离(中心距)和不同区块开挖时间,研究三者与10#楼在各施工工况下的沉降变化量的关系,统计资料详见表8-25。

表8-25 归一化处理

由归一化数据可得沉降量与土方开挖量、中心距和开挖时间的关系:

由表8-25和式(8-6)可知:

(1)基坑开挖引起周边历史建筑物沉降,其沉降量与基坑土方开挖量正相关,即土方开挖量越大,10#楼的沉降越大;建筑物沉降量与土方中心距负相关,即中心距越大,建筑物基础受基坑开挖的影响越小;建筑物沉降量与基坑开挖时间正相关,随着时间的加大,基坑周边土体固结沉降越来越大,固结程度越来越大。

(2)由式(8-6)可知,中心距对10#楼变形的影响程度最大,时间影响次之,土方开挖量影响较小,说明基坑周边邻近历史建筑物与基坑距离的影响最为明显,基坑开挖会引起周边土体应力释放和地下水的下沉,进而引起土层产生沉降变形,随着时间的加大,由降水引起的地层固结沉降也越来越明显。

(3)在监测方案上,需要着重对基坑周边历史建筑物的基础沉降监测,结合相应地区的差异沉降标准进行防护控制,以期达到保护周边历史建筑物的目的。

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