主厂房基础位移分析

上海华电南桥新城能源中心工程主厂房基础位移情况分析一、工程概况上海华电南桥新城项目中心#5、#6主厂房由汽机基础、凝泵坑、循环水泵坑和其他独立基础组成，汽机基础、凝泵坑、循环水泵坑在深基坑内。凝泵坑、循环水泵坑为钢筋混凝土筏板基础，筏板基础的厚度为1.2m，基坑开挖底标高-7.0m。汽机基础为筏板基础，厚度2m，基坑开挖底标高-7.8m。主厂房其他基础大部分为独立承台基础，承台之间无连接地梁，承台一般厚度1.2m，开挖底标高为-3.15m，承台上坐落1.5m左右的短柱，短柱上安装了钢结构的预埋螺栓。主厂房燃机基础形式为筏板基础，底标高-2.5m。#5燃机基础距离#5主厂房深基坑内侧最小距离约9m。主厂房深基坑采用水泥土搅拌桩作为基坑支护，由上海基础工程集团有限公司设计，并与2月25日通过了专家评审。搅拌桩形式为：∅700@500mm，双头搭接200mm,水泥掺入比为13％。#5主厂房区域搅拌桩自2月28日开始施工，最晚施工完成时间3月15日，深基坑开挖时间为4月23日。搅拌桩强度达0.82MPa，满足设计要求的0.8MPa。按业主的总体施工进度要求，主厂房的主要施工顺序如下：先开挖了主厂房的独立承台基础部分，底标高至-3.15m。3月17日浇筑了#5主厂房基础混凝土，然后施工燃机基础的垫层、钢筋。4月23日进行#5主厂房深基坑开挖，目前正在施工深基坑内的汽机基础。5月8日进行#6主厂房深基坑土方开挖，目前已挖至汽机基础深基坑，垫层已浇筑完成。4月23日前，主厂房短柱定位放线已完成。4月23日下午基坑开始开挖，开挖以后，我们每天对基坑的位移进行监测，4月26日下午，我们发现#4点位移比较大（52mm），我们担心深基坑位移对主厂房基础产生影响，于是对主厂房基础进行了位移监测。二、主厂房、燃机基础偏移情况1、#5燃机房1～5轴基础承台：3月17日浇筑混凝土，4月23日进行轴线复测时，发现轴线最大已向南（基坑方向）偏移70mm，至6月6日，最大向西位移已达9mm。2、#5密封油模块墙板（与4根柱子相连，每根柱子上有4个地脚螺栓）：4月11日浇筑混凝土。混凝土浇筑前，经监理验收，螺栓安装尺寸符合要求；浇筑后，在混凝土初凝前，经监理、业主现场见证，我方对螺栓尺寸进行了复测，结果符合设计要求。自4月24日开始监测以来，至6月10日，最大向南位移已达81mm。3、#5燃机基础垫层于2月23日浇筑混凝土：浇筑后我们将轴线投放到垫层上，自5月6日监测以来，至6月6日，最大向南已位移已达84mm，向西已偏移23mm。4、#5燃机房4～8轴基础：4月17日浇筑混凝土。自5月8日监测以来，至6月10日向西位移最大已达103mm。5、#6燃机基础垫层：3月7日浇筑混凝土。自5月8日监测以来，至6月10日向北位移最大已达64mm。6、#6燃机房12～15轴基础：5月7日浇筑混凝土。自5月8日监测以来，至6月10日向西位移最大已达64mm。7、5月7日，应业主委托第三方对方格网进行复测，发现距离冷却塔最近约25m的施工方格网控制点F3（位于冷却塔西侧）施工期间向西偏移了7mm，向北偏移了10mm；距离20m的F8点（与冷却塔之间有条河沟）向东偏移6mm，向北偏移5mm。三、主厂房深基坑施工及周边施工情况1、因深基坑的支护结构施工及养护时间较长，根据业主进度计划要求，2月17日先进行了#5燃机房基础施工，4月23日进行了#5主厂房深基坑开挖；3月5日开始#6燃机房基础施工，5月8日开始开挖#6主厂房深基坑；E列外循环水管道靠近#5燃机基础处基坑开挖时间为5月7日。2、距离深基坑约70m的化水车间及室外构筑物PHC桩施工周期：3月22日～4月11日，共计288根。3、距离深基坑约100m的冷却塔PHC桩施工周期：4月14日～5月9日，共470根。4、距离深基坑约40m冷却塔至主厂房区域的综合管架PHC桩施工周期：4月25日～4月27日，共36根。5、距离深基坑约150m的内河道北岸的综合管架PHC桩施工周期：5月29日～5月31日，共27根。6、支护桩施工时，桩内未按设计要求插入钢筋（12@500）。#5主厂房深基坑在开挖前，完成了支护桩压顶工作，压顶内设双层φ8@200，宽度2m，厚度10cm（设计要求最宽为4.2m，厚度20cm）。压顶外侧未开设排水沟。7、#5基坑开挖过程中，靠基坑西南角位置未完全按方案进行卸载。8、#5燃机基础距离基坑南侧约9m，高差4.65m，4月15开始绑扎基础钢筋（约130吨）。四、支护桩及主厂房基础位移原因分析1、主厂房深基坑的施工。1）按规范要求，基坑应按先深后浅的顺序施工，由于工期紧张，支护结构施工、养护周期较长，本工程先进行了浅部基础施工，施工顺序不符合规范要求，且主厂房深基坑面域较大（单个基坑尺寸约30m*30m），是主厂房基础偏位的主因。2）主厂房承台标高为-3.15m，汽机、凝泵坑等深基坑标高为-7.00m，-7.80m，两者之间最大高差为4.65m，深基坑开挖时没有分层开挖，一次从-3.15m开挖至基坑底部，基坑内侧的支护桩整体突然受到基坑外侧的土压力，向基坑内产生变形和位移，位移量随着时间逐渐变大。支护桩的位移导致燃机基础、主厂房承台基础位移。3）主厂房承台基础距离深基坑较近，A排4～16轴基础距离深基坑围护桩边最近处为2.3m，基础承台混凝土浇筑过程中加大了支护桩向基坑内侧的压力，支护结构向内侧变形增大，导致承台伴随着支护桩同时向基坑内侧位移。4）#5燃机基础钢筋绑扎后，加大了支护桩向基坑内侧的压力，支护结构向内侧变形增大，导致燃机基础同时向基坑内侧位移。2、周围PHC桩施工的影响。1）根据本工程地勘报告反映，厂地内普遍存在较厚的软弱淤泥质粘性土，自然地坪3m以下即为③1层灰色淤泥质粉质粘土及④层灰色淤泥质粉质粘土，厚度将近15m，工程性桩较差。然而主厂房深基坑开挖及施工期间，距离基坑约100m的冷却水塔正在施工PHC桩，从冷却水塔至主厂房区域的综合管架PHC桩也在施工，集中进行沉桩，引起挤土效应和孔隙水压力上升，加之本工程的地质较差（3m以下基本都为淤泥土），可能导致桩体跟着土体一起震动、摆动，进而偏位，偏位无法恢复时，即表现为基础偏位。2）深基坑施工，正常情况下，维护结构也会产生一些位移，会对周围距离较近的基础产生影响。根据上海市《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）中对上海地区大量基坑的数据统计以及我公司众多类似基坑的工程经验，基坑开挖主要在2H（H为开挖深度，即4.65m*2=9.3m）范围内影响较为明显，一般最大位移发生在0.5H~1.0H之间，1.0H至2.0H位移变形呈逐渐减小趋势，而在2.0H～4.0H（9.3~18.6m）的范围内位移变形则由较小值衰减到可忽略的程度。然而根据现场对5#主厂房基坑周边承台的位移监测数据显示，离基坑距离30m远的1轴基础也发生了偏移70mm的偏移。由此可见，PHC施工的影响，加大了周围土体向基坑方向偏移。3）主厂房的深基坑施工期间，作为主厂房的整块土体来说，深基坑区域是这片土体的薄弱环节，由于打桩震动的影响，桩的偏移方向会集中偏向深基坑位置，4月24日我们开始对深基坑位移进行监测，同时加大监测范围，对燃机房已完成的独立基础及密封油模块进行监测。4月24日，发现距离基坑边约18m的密封油模块（已浇筑混凝土的地脚螺栓）向基坑方向最大偏移达到18mm；距离基坑约35m的1轴/A排独立基础向基坑方向偏移了约9mm。从我们的监测数据来看，验证了打桩对基础的影响。4）5月14日～5月29日期间，我们一直不间断的对主厂房、燃机基础进行位移监测，数据都较为稳定，5月29日～5月31日期间，场内河北岸距离主厂房约150m处的综合管架开始施工（由于距离较远，且隔着内河，我们仅对主厂房加强观察），期间，主厂房的所有承台、支护结构位移都发生了较为明显的变化，承台最大位移11mm，支护结构最大位移8mm。我们认为在150m以外的PHC桩施工，几乎已经不会产生挤土效应，但打桩最后过程中产生的震动，对土体影响较大，导致土体向基坑方向产生偏移。3、施工方面的原因1）由于支护桩顶标高为-3.15m，施工时无法按设计要求插入桩芯的钢筋（12@500），使桩身与压顶不能紧密的连接成整体，对支护桩的整体受力产生影响。2）浇筑压顶时，没有对支护桩顶部进行完全覆盖（设计压顶宽度4.2m，现场施工宽度仅2m），且支护桩外没有开设排水沟。4月25日大雨，雨水顺着压顶与支护桩之间的空隙以及桩的格栅处流入桩体内部，桩内水压力增大，导致支护桩受到挤压力而发生变形，当天的最大位移量为50mm。3）#5深基坑开挖过程前期，雨水较多，靠基坑的西南角未及时按方案要求进行卸载即开始对深基坑进行开挖，开挖时，未严格按要求进行分层开挖，开挖至基坑底部后，基坑内侧的支护桩整体突然受到基坑外侧的土压力，导致支护桩位移。五、支护桩及主厂房基础位移后采取的措施1、#5主厂房垫层为30cm厚，垫层距离支护桩边约80cm，4月25日支护桩因雨水浸入发生变形后，项目部立即组织人员进行处理，措施如下：1）先是将垫层与支护桩间的80cm空隙全部浇筑混凝土，防止支护桩根部因雨水浸泡散化、坍塌。2）立即将压顶浇筑至支护桩外侧50cm处，并采用彩条布覆盖，防止雨水的继续浸入，导致桩体变形增大。3）在支护桩压顶外侧30cm处开设了排水沟，将雨水疏导至距离支护桩外5m的集水坑内，并安排专人进行排水。天气晴好后，及时安排人员采用水泥砂浆进行了抹灰工作，以防雨水渗透至支护桩内。4）4月28日，项目组织了上海基础设计院的专家及业主、监理的专业工程师进行了现场观测后，开了专题分析会议，并出具了会议纪要，一致认为基坑支护结构可靠，可以继续施工，要求继续对支护结构进行观测。2、对主厂房区域已完成的承台定期进行位移监测，要求短柱暂缓施工，防止承台的位移导致短柱上的地脚螺栓偏位，影响后续钢结构吊装。至6月6日数据稳定后，才完成短柱施工。3、#5燃机基础钢筋绑扎完成，在无法进行调整的情况下，我们联系业主，由业主组织了设计院、业主、监理及我公司的专家开了专题研讨会，并形成处理意见：以绑扎的钢筋保持不变，要求#5燃机基础向北增加16cm，且增加封边钢筋；埋件位置按设计图纸要求进行安装。项目部积极开展了后续工作，并于6月7日完成混凝土浇筑，对后续的主厂房吊装进度没有造成影响。4、至6月11日，#6燃机基础偏位已稳定，项目部要求施工队伍按图纸进行施工，对后续施工进度及质量没有造成影响。六、本工程深基坑施工总结针对本工程主厂房发生的支护桩及基础位移情况，结合周围环境影响及施工影响，通过上述的原因分析，我们做了如下总结，希望在以后同类型的深基坑施工中，积累经验，减少、避免上述情况的发生，确保基坑施工安全。1、搅拌桩施工过程中，项目部对水泥掺量及施工时间严格要求，对进场的水泥采用抽查的方式进行过磅检查，每半个月对水泥的设计用量和实际用量进行对比，情况良好。项目要求施工记录及时完成，签字后存档。2、搅拌桩施工过程中，如果桩顶露出地面，应按图纸要求，将插筋及时插入桩顶。3、深基坑开挖前，必须按设计图纸要求，进行卸载，减小周围土体对支护桩的侧向压力。4、开挖至支护桩顶后，先按图纸要求完成压顶，并在压顶外50cm左右处，开始排水沟，排水沟内侧进行抹灰处理，排水沟应能及时将支护桩外的水疏导至基坑外围。压顶完成后，应及时的在压顶上部布置位移监测点，如基坑周围有建筑、基础等构筑物，也应布置一定数量的监测点，并完成初始数据记录。完成以上工作后，方可进行基坑开挖。5、基坑开挖应尽量避开雨水天气，开挖时，应按规范要求，进行分层分段开挖，每天开挖深度不宜超过2m。6、基坑开挖至标高后，应及时浇筑垫层，垫层浇筑至支护桩根部，在垫层上留设排水沟、集水井，确保基坑内部排水。7、基坑开挖及施工过程中，每天做好水平位移监测，按设计要求，每天位移≤4mm，累计位移≤40mm。如果超出标准，应及时通知相关人员分析原因，并进行支护桩的现场观察，在确保支护结构的安全情况下，方可进行基坑内施工。8、