首页 理论教育大型地下污水处理厂施工成果:群桩挤土试验的效应

大型地下污水处理厂施工成果:群桩挤土试验的效应

【摘要】:测试时,测斜管管顶位移采用经纬仪或全站仪布网进行测定。

2.5.1.1 试验目的

为了本工程的桩基施工质量,同时也为了进一步分析劲性复合桩的施工对周围环境的影响,开展了现场监测试验。基于工地的实际情况,在距离工程桩2.5m(1倍桩径)至30m(12倍桩径)范围内布置了若干观测孔,如图2-29所示。通过预埋的设备对压桩过程进行了现场跟踪监测。基于监测数据,对柔刚劲性复合桩施工工艺引起的挤土位移、土体分层沉降和孔隙水压力随时间的变化规律进行了研究。

图2-29 观测孔布置(单位:m)

2.5.1.2 监测方法

1.土体测斜

采用北京通联四方科技有限公司生产的TL-06C 测斜仪测量土体的倾斜,仪器分辨率为0.02mm。测量前首先采用钻孔法埋设测斜管,孔深45m。测斜管采用直径70mm 的PVC塑料管,钻好孔后吊入测斜管,并利用泥球充填。待测斜管埋设完毕,回填中粗砂。

测试时,测斜管管顶位移采用经纬仪全站仪布网进行测定。管内由测斜探头滑轮沿测斜导槽逐渐下放至管底,配以伺服加速度式测斜仪。自上而下每隔0.5m 测定该点的偏移角。然后将探头旋转180°,在同一导槽内再测量一次,形成一个测回。根据一个测回的结果,通过叠加推算各点的位移值。为确定各个测点的初始值,当测斜管埋设稳定后,在开挖前进行两个测回的观测。其平均值作为测点的初始值。施工过程中的日常监测值与初始值的差为累计水平位移量,本次值与前次值的差值为本次位移量。计算公式为

式中 ΔXi——i深度的累计位移(精确至0.1mm);

   Xi——i深度的本次坐标(mm);

   Xi0——i深度的初始坐标(mm);

   Aj——仪器在0°方向的读数;

   Bj——仪器在180°方向的读数;

   C——探头的标定系数;

   L——探头的长度(mm);

   αj——倾角。

2.超孔隙水压力

超孔隙水压力监测点布置在水压力变化影响深度范围内。每个监测点安装两个振弦式超孔隙水压力计。超孔隙水压力计埋设的钻孔直径宜为100~130mm,并且保持钻孔圆直、干净。观测段内应回填透水填料,并用膨润土球或注浆封孔。当单个孔内埋设多个超孔隙水压力计时,其间隔不应小于1.0m,并采取措施确保各个元件间的封闭隔离。压力计的埋设可以采用两种方法。

一种是单孔中埋设多个压力计,主要步骤如下:

(1)钻孔到设计深度;

(2)放入第一个超孔隙水压力计,可采用压入法至要求深度;

(3)回填膨润土泥球至第二个超孔隙水压力计位置以上0.5m;

(4)放入第二个超孔隙水压力计,并压入至要求深度;

(5)回填膨润土泥球。

以此反复,直到最后一个压力计。

另一种是一个钻孔中只埋设一个压力计,主要步骤与第一种方法类似。该方法的优点是埋设质量容易控制,缺点是钻孔数量多,比较适合于能提供监测场地或对监测点平面要求不高的工程。

压力计埋设结束后宜逐日定时连续量测一周,取3次稳定测值的平均值作为初始超孔隙水压力的测试频率。振弦式孔隙压力的计算公式如下:

式中 P——被测超孔隙水压力值(MPa);

   K——仪器标定系数(MPa/Hz2);

   f0——超孔隙水压力计初始(安装前)频率(Hz);

   fi——超孔隙水压力计实时频率(Hz);

   b——超孔隙水压力计(带测温)的温度修正系数(MPa/℃);(www.chuimin.cn)

   Ti——超孔隙水压力计的实时温度(℃);

   T0——超孔隙水压力计的初始(安装前)温度(℃)。

3.土体分层沉降

土体分层沉降的测量系统包括两个部分:①地下材料埋入部分,由沉降导管和底盖、沉降磁环组成;②地面接收仪器(钢尺沉降仪),由测头、钢尺电缆、接收系统和绕线盘等部分组成,如图2-30所示。系统的安装方法为:

图2-30 土体分层沉降测量系统

(1)用φ108钻头钻孔,为了使管子顺利地放到底,钻孔应比最下面一个磁环深1.0m;

(2)钻至预定位置后,将泵接到清水里向下灌清水,直至泥浆水变成清浑水为止;

(3)按照设计要求,在沉降管的预定位置安装具有倒刺钢片的磁环,要求磁环可在两个接头之间自由滑动,但不能穿过接头;

(4)将装配好的沉降管放入钻孔中,用力将沉降管压到孔底,并将沉降管向上拔出1m,确保所有磁环均安装到设计高程,且位于各段沉降管的中间位置;

(5)抓住沉降管使之不会下沉,然后开始回填,回填过程中应适当加水,使磁环与孔壁土体的连接更加牢固;

(6)回填结束后待稳定一段时间,首先测出管口(管底)高程,然后从管口(管底)用沉降仪进行首次观测,首次测试应进行2~3次,取这几次的平均值确定磁环的初始高程。

土体分层沉降测量原理如图2-31所示。测量时,拧松绕线盘后面的止紧螺丝,让绕线盘转动自由,按下电源按钮(电源指示灯亮)。把测头放入沉降管内,手拿钢尺电缆,让测头缓慢地向下移动。当测头接触到土层中的磁环时,接收系统的音响器便会发出连续不断的蜂鸣声。此时读出钢尺电缆在管口处的深度尺寸,并逐步测量到孔底。这一过程称为进程测读。进程测读完成后,在导管内慢慢收回钢尺电缆。当通过土层中的磁环时,接收系统的音响器同样发出音响,此时读出测量电缆在管口处的深度尺寸,并逐步测量到孔底。这一过程称为回程测读。根据进程和回程的读数,该孔各磁环在土层中的实际深度可用式(2-7)计算:

图2-31 土体分层沉降测量示意

式中 i——孔中测读的点数,即土层中磁环个数;

   Si——i测点距管口的实际深度(mm);

   Ji——i测点在进程测读时距管口的深度(mm);

   Hi——i测点在回程测读时距管口的深度(mm)。

2.5.1.3 数据分析

1.土体深层水平位移数据分析及结论

图2-29中的1号、4号和7号测点的土体深层水平位移检测结果如图2-32所示。可以看出,1号测点的水平位移最大,4号次之,而7号测点的水平位移最小。因此,测点的水平位移值随着单桩径向距离的增大而减小。综合其他孔位数据可知,产生位移的土体深度为地下8~30m 段,压桩引起的土体位移在压桩结束的24h内有较大回弹,且在接下来的静置期间继续缓慢回弹。距离压桩10m 以外的孔在整个压桩过程中位移变化不大,并能在较短时间内产生回弹。

图2-32 土体深层水平位移累积值

2.土层分层沉降分析及结论

图2-29中的1号、4号和7号测点的土层分层沉降累积值如图2-33所示。可以看出,1号和4号测点产生了较为明显的沉降,而7号测点基本没有出现沉降。因此,与水平位移的结论类似,土层分层沉降值也随着单桩径向距离的增大而减小。综合其他孔位数值可知,在压桩结束后,距离压桩位置2.5 m 处埋深5m 的孔发生最大沉降为40mm,且在压桩结束后整体情况趋于平稳。劲性复合桩施工引起的土体沉降在压桩之后的24h内达到最大。

3.超孔隙水压力监测结论分析

图2-33 土体分层沉降累积值

图2-34 超孔隙水压力变化曲线

图2-29中的1号、4号和7号测点的超孔隙水压力监测结果如图2-34所示。可以看出,单桩压桩完成当日,不同埋深处超孔隙水压力均产生较大变化。通过对比各孔15m 和30m 埋深处的压力传感器可以看出,30m 埋深处压力变化均大于15m 埋深处。随着径向距离的增加,劲性复合桩施工引起的超孔隙水压力越来越小。