新建廠房對(duì)東深供水工程地下管道結(jié)構(gòu)影響分析

閆軍南 姚廣亮

（1廣東粵港供水有限公司， 廣東 深圳 518021；2廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院， 廣東 廣州 510000）

供水工程關(guān)系著千家萬戶的飲水安全，特別是大型引水工程，其安全運(yùn)行更不能受到影響。但是由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不可避免的需在供水工程的附近開發(fā)土地資源，新建工業(yè)廠房。新建的建筑物對(duì)供水工程有何影響，需要進(jìn)行安全影響分析，并提出意見和建議，確保工程運(yùn)行安全。

1 工程概況

擬建場(chǎng)地原始地貌單元屬丘陵地貌，現(xiàn)經(jīng)人工改造后，原地形特征已改變，現(xiàn)狀地段，平面布置圖詳見圖1。

圖1 擬建廠房與供水涵管平面布置圖

擬建廠房場(chǎng)總建面相對(duì)平坦。場(chǎng)地東側(cè)為供水工程輸水管道，擬建建筑為1層廠房2棟建筑筑面積6779m2，結(jié)構(gòu)體系為鋼架結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)為PHC高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁形式。

擬建廠房最近一排樁與供水管道的距離見圖2所示。

圖2 擬建廠房與供水涵管剖面圖

2 安全影響分析任務(wù)

根據(jù)廣東省人民政府2014年3月1日起施行的《廣東省東深供水工程管理辦法》[1]（以下簡(jiǎn)稱《辦法》）的有關(guān)管理規(guī)定，為了確保東深供水工程運(yùn)行安全和水質(zhì)保護(hù)，工程沿線劃分了管理范圍和保護(hù)范圍。

擬建廠房用地紅線最近位置距離東深供水管理邊線約為5.0m，建筑基線最近位置距離東深供水管理邊線為5.8m。本工程的用地范圍及樁基施工影響范圍均在東深供水工程的保護(hù)范圍之內(nèi)，需要根據(jù)《辦法》第十六條的規(guī)定編制“工程建設(shè)對(duì)東深供水工程的安全影響分析報(bào)告”。東深供水工程為Ⅰ等工程，主要建筑物設(shè)計(jì)級(jí)別為1級(jí)，根據(jù)要求評(píng)估任務(wù)包括：

（1）分析樁基工程對(duì)東深供水輸水管道結(jié)構(gòu)的安全影響；

（2）分析廠房堆載對(duì)東深供水輸水管道結(jié)構(gòu)的安全影響；

（3）提出樁基施工過程中的場(chǎng)地堆載及監(jiān)測(cè)等要求。

3 安全影響分析

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ 15-31-2003）及相關(guān)資料[2][3]規(guī)范、規(guī)程，并結(jié)合本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，場(chǎng)地內(nèi)各巖土層有關(guān)力學(xué)參數(shù)詳見表1及表2所示。

表1 巖土層物理力學(xué)參數(shù)建議值表

表2 靜壓式預(yù)應(yīng)力管樁的樁側(cè)摩阻力、樁端阻力特征值表

3.1 廠房堆載對(duì)東深供水輸水管道結(jié)構(gòu)的安全影響

（1）計(jì)算模型

廠區(qū)原地面高程為29.5m，設(shè)計(jì)廠區(qū)地面高程為31.8m，則填土高度為2.3m，考慮填土重度為19kN/m3，則新增填土荷載為43.7kN/m2。填土前、后模型圖如下圖所示：

圖3 -1廠區(qū)填土前輸水管道模型圖

圖3 -2廠區(qū)填土后輸水管道模型圖

利用有限元[4]進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下圖所示：

圖3 -3廠區(qū)填土后位移云圖

圖3 -4廠區(qū)填土后位移等值線圖

（2）結(jié)果分析

由上圖3-3～4可以看出，廠區(qū)填土引起的地面沉降主要在于填土范圍內(nèi)，當(dāng)距離填土邊超過8.8m時(shí)，地面沉降值小于1mm。因填土邊線距離東深供水工程凈距約13.55m、12.975m，因此可得出新增填土所引起的供水工程輸水建筑物的變形幾乎為零，基本不對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力。因此新增填土對(duì)東深供水工程輸水管道的管身結(jié)構(gòu)的影響是可控的。

3.2 廠房樁基對(duì)輸水管道的影響

（1）計(jì)算模型

由于擬建的兩棟廠房建基線及樁位線平行于輸水管道中心線，兩棟廠房樁基設(shè)計(jì)的樁徑、單樁承載力特征值均相同，因此只選取擬建的兩廠房中距離輸水管道最近且地質(zhì)條件最不利的基樁進(jìn)行影響分析。影響范圍內(nèi)有輸水管道一般段和水平段，樁點(diǎn)距兩者的距離分別為13.55m、12.975m。管樁直徑0.4m，樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化砂巖，單樁豎向承載力特征值為800kN，樁端入持力層深度不小于2.0m，樁長10.5m，建立的模型如下圖所示（填土則按相應(yīng)的荷載值）

圖3 -5 計(jì)算模型圖

圖3 -6 計(jì)算結(jié)果圖

（2）結(jié)果分析

經(jīng)分析，在施加設(shè)計(jì)荷載后，引起地基總變形的云圖如圖3-6所示。由圖可以看出，樁基施工后，樁位周邊部分（偏廠區(qū)側(cè)）土沉降最大，約為10.8cm（模型計(jì)算樁受力為承載力特征值，實(shí)際樁受力會(huì)比承載力特征值小，實(shí)際變形會(huì)小于10.8cm）。當(dāng)距樁中心距離超過10.0m時(shí)，地基變形量均小于1mm。樁基距離東深供水工程凈距約13.55m、12.975m，樁基引起的供水工程輸水建筑物的變形幾乎為零，基本不對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力。

3.3 擬建廠房物料堆載對(duì)輸水管道影響

（1）計(jì)算模型

擬建廠房完成后主要用于醫(yī)療產(chǎn)品的堆放，因此需就廠房物料堆載對(duì)輸水管道的影響進(jìn)行分析。廠房物料堆載最重為1833Kg/m2，偏安全考慮，可取地面堆載為20KPa，并沿廠房地面全部布置（考慮廠房物料堆載時(shí)，樁基受力仍按樁基承載力特征值施加），建立模型如下圖所示。

（2）結(jié)果分析

經(jīng)分析，在施加廠房物料堆載后，引起地基總變形的云圖如圖5-9所示。

由圖可以看出，在物料堆載后，樁位周邊部分土沉降最大，約為15.5cm（模型計(jì)算樁受力為承載力特征值，實(shí)際樁受力會(huì)比承載力特征值?。?dāng)距樁中心距離超過10m時(shí)，地基變形量均小于1mm。樁基距離東深供水工程凈距約13.55m、12.975m，廠房堆載及樁基引起的供水工程輸水建筑物的變形幾乎為零，基本不對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力。綜合上述分析，可得出廠房物料堆載對(duì)東深供水工程輸水管道的結(jié)構(gòu)影響是可控的。

根據(jù)《水工建筑物止水帶技術(shù)規(guī)范》DL/ T 5215-2005的規(guī)定，接縫處的剪切位移應(yīng)控制在24mm之內(nèi)，由于廠房物料堆載所引起的供水工程輸水建筑物的變形幾乎為零，所以廠房物料堆載對(duì)輸水管道止水結(jié)構(gòu)縫的影響是可控的。

4 結(jié)論與建議

1.布置在供水管線13m以外的本工業(yè)樁基廠房，在廠房基礎(chǔ)新增填土高度2.3m、20kPa后期廠房堆載條件下，不會(huì)對(duì)輸水管道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

2.計(jì)算結(jié)果表明，廠房外側(cè)土體的側(cè)向位移和隆起范圍，在10～15倍樁徑之內(nèi)，樁位周邊土最大沉降量15.5cm。

3.為避免樁基施工造成較大的擠土后果，管樁施工建議采用靜壓樁施工工藝，管樁施工順序宜采用跳打法。

4.沿供水管道供水方向每間隔15m布置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)頻率為1次/5d，監(jiān)測(cè)預(yù)警值水平位移30mm，豎向位移35mm。確保施工過程中對(duì)供水工程無影響。