南京某电缆隧道工程拔桩对河堤稳定的影响研究

韦 炜 陈文伟

(1.国网江苏省电力公司南京供电公司，江苏 南京 210000； 2.福建省漳州城投集团有限公司，福建 漳州 363000)



南京某电缆隧道工程拔桩对河堤稳定的影响研究

韦 炜1陈文伟2

(1.国网江苏省电力公司南京供电公司，江苏 南京 210000； 2.福建省漳州城投集团有限公司，福建 漳州 363000)

以南京某电缆隧道秦淮河拔桩工程为例，开展了竖向沉降和水平位移的观测工作，结合现场监测数据，研究了套管法拔桩全过程对秦淮河大堤的影响，并得出了一些有意义的结论，为今后类似工程提供参考。

电缆隧道，堤岸，断面观测点，水平位移

0 引言

电缆隧道在城区地下穿越施工中，难免会遇到地面既有建(构)筑物的桩基工程。这些桩基工程成了电缆隧道盾构穿越施工的重大障碍，基桩内部钢筋结构可能导致盾构机刀盘的损毁和螺旋输送机的工作故障。因此，在盾构穿越施工前，必须将既有桩基拔除，从而确保盾构机的安全穿越和电缆隧道施工的顺利进行。

曹玉忠等[1]认为在桩体拔出过程中，难免对周边的土体产生扰动，甚至会威胁到既有建筑物的安全，必须加强施工中对周围环境的监测，并根据监测结果调整施工参数，保证周边结构物的安全。宋辉等[2]认为对于套管法拔桩来说，拔出桩体属于微扰动施工，而对周围环境影响最大的是压入套管和拔出套管并回填的过程。Ramanathan等[3]研究在砂土中进行拔桩并获得相关的摩阻力规律。武钢[4]结合桩的拔除工艺，分析了影响桩抗拔承载力的两个因素，一是桩身材料强度；二是桩周土所能提供的承载力，并介绍了在桩拔除工程中回填的重要性。

本文以南京某变电缆输电线路盾构隧道穿秦淮河堤岸障碍抗滑桩拔除工程为研究对象，结合现场监测数据研究了套管法拔桩全过程对秦淮河大堤的影响，为今后类似工程提供借鉴经验。

1 工程概况

本文电缆隧道工程位于南京市中心，其中盾构段下穿秦淮河，由于秦淮河堤岸的抗滑桩与盾构段路线冲突，需对堤岸的抗滑桩进行处理，整体处理思路是“先加固、后拔桩、再恢复”，主要任务是在确保堤防安全的前提下，置换现有堤岸抗滑桩，使得盾构机顺利穿过堤基及河床。

本工程地质单元岩性成因属长江河床漫滩相沉积，以巨厚层软土广泛分布为其主要特征。河堤填土以粉质黏土为主，局部为粉土。各土层的主要物理力学指标如表1所示。工作区内秦淮河两岸第四系沉积层中的地下水主要为孔隙潜水。勘察期间钻孔地下水稳定水位：上游一般为▽6.50 m～▽7.00 m，下游一般为▽5.50 m～▽6.50 m。地下水水位变化主要受大气降水和秦淮河水的影响。

表1 各土层主要物理力学指标

2 现场观测分析

本文主要对秦淮河大堤左岸开展了竖向沉降和水平位移的观测工作。在秦淮河左岸共布置18个沉降观测点，分三个断面布点：第一个断面包括DA1～DA8,DA15,DA16，第二个断面包括DA9～DA11，第三个断面包括DA12～DA14，DA17,DA18；水平位移观测共布置6个观测点DS1～DS6，分布在第一个断面部分竖向沉降观测点附近，各观测点布置位置见图1。

主要施工进度为：第1天～第5天为高压旋喷加固地基，第6天～第16天为托换钻孔灌注桩施工，第17天～第21天拆除堤岸原有挡墙，第22天～第27天拔桩机械进场并进行安装，第28天～第34天为拔桩施工期间，第35天～第37天为拔桩结束后继续对堤岸进行监测。

2.1 沉降观测

图2为第一断面观测点沉降随时间的变化。可见，第一断面各观测点总体来说均有下沉，但沉降量不大。累积沉降最小的观测点DA1为-0.59 mm，最大的是观测点DA8的-8.10 mm，原因是DA1观测点离拔桩中心线较远，拔桩前地基加固与拔桩施工对其影响不大，沉降较小；DA8观测点在拔桩中心线附近，受施工影响较大。高压旋喷加固地基时对堤岸底下土体扰动小，各观测点沉降变化稳定在0.50 mm以内；托换桩施工时对DA8，DA15影响较大，其原因可能是因为打桩过程土体产生扰动，应力释放，堤岸沉降变化稳定在2.20 mm以内，对其他观测点影响不大，稳定在1.00 mm以内；拔桩施工时，各观测点沉降变化较加固地基时大，拔桩中心线附近DA6,DA8,DA15沉降变化在3.00 mm左右，沉降日变化速率平均为0.61 mm/d，从拔桩中心线往两边各观测点沉降变化逐渐减小，平均日变化速率也逐渐减小，其原因是拔桩后灌入细石混凝土时，混凝土还未达到一定强度，桩周土体受堤顶施工荷载影响，致使该断面观测点沉降变化较大，且变化规律如前所述。图2中第28天部分观测点隆起，部分下沉，原因是当天大型吊机停在DA5,DA6,DA8之间，该区间受到附加压力。当基底压力增大到某一数值即相应于极限荷载时，基础两侧地面微微隆起，中间区域将产生沉降，地基受局部剪切破坏，因而该三个观测点下沉速率较大，其他观测点则向上隆起，对堤岸稳定影响小，满足规范要求。拔桩施工结束后各观测点基本不再沉降，逐渐趋于稳定。

由图3可见，在进行高压旋喷加固地基及托换桩施工时第二断面沉降观测点附近土体扰动小，沉降变化较小，最大沉降变化不大于1.20 mm；拔桩施工时第二断面观测点沉降变化速率较大，但本次累积沉降不大于1.00 mm。第二断面总体累积沉降不大于2.00 mm。可见，本次拔桩过程对该断面观测点影响较小，累积沉降满足规范要求。

由图4可见，第三断面观测点在整个工程施工期间呈下沉趋势。观测点布置在秦淮河边上台阶上，在高压旋喷加固地基及托换桩施工时对该断面观测点的影响较第一、二断面观测点小，各点累积沉降平均在0.42 mm左右；拔桩施工各点沉降变化速率相对于加固地基时大，但累积沉降不大于0.40 mm。整个施工过程中该断面观测点累积沉降不大于0.80 mm，原因是该断面观测点离拔桩中心线距离较远，平均距离约15.0 m，施工对该断面稳定影响较小，满足规范要求。

综合以上对三个断面各观测点沉降数据的分析，各沉降观测点累积值均不大于8.50 mm，在预警值+10 mm～-20 mm之间，满足设计要求。可知，本次拔桩工程在整个施工过程中对秦淮河大堤竖向沉降的影响小，堤岸稳定性满足要求。第一断面沉降观测点累积沉降值见表2。

表2 秦淮河堤岸竖向沉降观测点累积沉降值 mm

2.2 水平位移观测

由于在高压旋喷加固地基时对堤岸水平位移影响小，累积位移基本为零，故本次从托换桩施工时得到的水平位移监测数据进行分析。由图5分析可知，各观测点水平位移累积值变化基本呈S形曲线分布。在托换桩施工时，各观测点水平位移累积值不大于1.0 mm，其原因是在施工过程中对土体扰动小，对堤岸水平位移影响小；拔桩施工过程，总体上看各观测点水平位移变化速率较托换桩施工大，但累积值不超过预警值要求，满足规范要求。从局部上看，在拔桩中心附近，DS2～DS5水平位移累积值较DS1,DS6累积值大，影响原因与竖向沉降观测点沉降影响原因类似，在所需拔除的障碍桩中心附近，拔桩施工对土体扰动大，对水平位移影响程度大于离轴线较远的观测点。拔桩结束后土体基本不受扰动，水平位移累积值趋于不变。

综合对比表2与表3中各观测点竖向沉降变化与水平位移变化情况，在竖向沉降变化大的位置水平位移变化也大，但均不大于预警值，大体上堤岸呈微微倾斜趋势，但堤岸整体稳定性不受到威胁。其中竖向沉降累积值平均约为水平位移累积值的1.8倍。

表3 秦淮河堤岸水平位移观测点水平位移累积值 mm

3 结语

1)拔桩引起的堤岸竖向沉降变化累积值最大为-8.10 mm，水平位移累积值最大为3.62 mm，均在设计预警值之内，满足设计要求，并得出各观测点沉降累积值与水平位移累积值从拔桩中心轴线向两边递减的规律。

2)在沉降累积值大的观测点附近水平位移累积值也相对较大，竖向沉降累积值平均约为水平位移累积值的1.8倍，进一步验证在研究拔桩对周围环境影响时，应重点加强竖向沉降监测，并配以水平位移监测为辅的研究方法。

[1] 曹玉忠,刘建国,徐 东.套管法拔桩施工对邻近箱涵的影响分析[J].城市轨道交通研究,2007,10(8):70-71.

[2] 宋 辉,常 莹,黄 超,等.套管法拔桩对既有大直径地下污水管的影响[J].上海大学学报,2011,17(3):320-324.

[3] Ramanathan,T.S.,Ganapathy,A.P.Pull out resistance of piles in sand[J].Indian Nat.Soc.Soil Mech.Found.Eng.，1970，9(2):189-202.

[4] 武 钢.对桩拔除工程中若干问题的探讨[J].科技情报开发与经济,2008,18(22):210-211.

Study on the impact of the cable tunnel engineering pile pulling in Nanjing upon the embankment stability

Wei Wei1Chen Wenwei2

(1.NanjingPowerSupplyCompany,StateGridJiangsuElectricPowerCompany,Nanjing210000,China;2.FujianZhangzhouInvestmentGroupCo.,Ltd,Zhangzhou363000,China)

Taking the cable tunnel Qinhuai river pile pulling in Nanjing as an example, the paper launches vertical subsidence and horizontal displacement observation, studies the impact of casing pile pulling process upon Qinhuai river dam, and obtains some meaningful conclusions, which has provided some guidance for similar engineering in future.

cable tunnel, embankment, section observation point, horizontal displacement

1009-6825(2017)18-0159-03

2017-03-15

韦 炜(1981- )，男，工程师

U452

A