新建廠房對東深供水工程地下管道結構影響分析

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設計研究院， 廣東 廣州 510000）

供水工程關系著千家萬戶的飲水安全，特別是大型引水工程，其安全運行更不能受到影響。但是由于經濟的發(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。新建的建筑物對供水工程有何影響，需要進行安全影響分析，并提出意見和建議，確保工程運行安全。

1 工程概況

擬建場地原始地貌單元屬丘陵地貌，現經人工改造后，原地形特征已改變，現狀地段，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

擬建廠房場總建面相對平坦。場地東側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，結構體系為鋼架結構。基礎為PHC高強預應力管樁形式。

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

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

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范圍之內，需要根據《辦法》第十六條的規(guī)定編制“工程建設對東深供水工程的安全影響分析報告”。東深供水工程為Ⅰ等工程，主要建筑物設計級別為1級，根據要求評估任務包括：

（1）分析樁基工程對東深供水輸水管道結構的安全影響；

（2）分析廠房堆載對東深供水輸水管道結構的安全影響；

（3）提出樁基施工過程中的場地堆載及監(jiān)測等要求。

3 安全影響分析

根據《建筑地基基礎設計規(guī)范》（DBJ 15-31-2003）及相關資料[2][3]規(guī)范、規(guī)程，并結合本地區(qū)經驗，場地內各巖土層有關力學參數詳見表1及表2所示。

表1 巖土層物理力學參數建議值表

表2 靜壓式預應力管樁的樁側摩阻力、樁端阻力特征值表

3.1 廠房堆載對東深供水輸水管道結構的安全影響

（1）計算模型

廠區(qū)原地面高程為29.5m，設計廠區(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]進行計算，結果如下圖所示：

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，當距離填土邊超過8.8m時，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，基本不對結構產生附加應力。因此新增填土對東深供水工程輸水管道的管身結構的影響是可控的。

3.2 廠房樁基對輸水管道的影響

（1）計算模型

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，兩棟廠房樁基設計的樁徑、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條件最不利的基樁進行影響分析。影響范圍內有輸水管道一般段和水平段，樁點距兩者的距離分別為13.55m、12.975m。管樁直徑0.4m，樁端持力層為強風化砂巖，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（填土則按相應的荷載值）

圖3 -5 計算模型圖

圖3 -6 計算結果圖

（2）結果分析

經分析，在施加設計荷載后，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）土沉降最大，約為10.8cm（模型計算樁受力為承載力特征值，實際樁受力會比承載力特征值小，實際變形會小于10.8cm）。當距樁中心距離超過10.0m時，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，基本不對結構產生附加應力。

3.3 擬建廠房物料堆載對輸水管道影響

（1）計算模型

擬建廠房完成后主要用于醫(yī)療產品的堆放，因此需就廠房物料堆載對輸水管道的影響進行分析。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，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）結果分析

經分析，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（模型計算樁受力為承載力特征值，實際樁受力會比承載力特征值小），當距樁中心距離超過10m時，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，基本不對結構產生附加應力。綜合上述分析，可得出廠房物料堆載對東深供水工程輸水管道的結構影響是可控的。

根據《水工建筑物止水帶技術規(guī)范》DL/ T 5215-2005的規(guī)定，接縫處的剪切位移應控制在24mm之內，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輸水管道止水結構縫的影響是可控的。

4 結論與建議

1.布置在供水管線13m以外的本工業(yè)樁基廠房，在廠房基礎新增填土高度2.3m、20kPa后期廠房堆載條件下，不會對輸水管道結構產生不利影響。

2.計算結果表明，廠房外側土體的側向位移和隆起范圍，在10～15倍樁徑之內，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布置一個監(jiān)測點，監(jiān)測頻率為1次/5d，監(jiān)測預警值水平位移30mm，豎向位移35mm。確保施工過程中對供水工程無影響。