地下建筑物防空洞處理方案探討

地下建筑物防空洞處理方案探討

在焦化礦區(qū)采井區(qū)，對(duì)社區(qū)進(jìn)行管理，計(jì)劃建設(shè)一座建筑面積為1928平方米的地下停車場(chǎng)，停車場(chǎng)頂部用于綠化和休閑活動(dòng)。該建筑物在施工過程中,發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地中部有一人防主巷道,寬2m,高2m,巷道底部距室外地坪6.2m至20.87m的斜巷道。人防巷道出入口在新建建筑物內(nèi)。建筑物兩根柱子座落在主巷道上方,直接影響到該停車場(chǎng)的建設(shè)和使用。按照人防要求,該主巷道必須保留,不能封填,并保證防空洞的正常使用功能。一、加固防空洞的注意事項(xiàng)在對(duì)地下防空洞進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循以下基本原則:1.加固實(shí)施不能影響防空洞的正常使用及建筑物的正常使用;2.二要保證施工可操作性及安全可靠;3.加固方案應(yīng)經(jīng)濟(jì)可行,保證工期;4.避免落于防空洞上柱基對(duì)防空洞的破壞及柱基自身承載能力和變形問題;5.避免側(cè)壓力對(duì)洞壁造成破壞。二、上分層拱設(shè)計(jì)對(duì)于地下防空洞,當(dāng)承載拱是穩(wěn)定結(jié)構(gòu),如磚拱、混凝土或鋼筋混凝土拱,頂部巖層、土層厚度H>(2.0～2.5)h1(壓力拱高)時(shí),則頂部巖、土層形成卸荷拱,作用在土層上部的各種荷載,可按卸荷拱理論計(jì)算。1.防空洞結(jié)構(gòu)的/fi1式h1=b+htg(45°-φ/2)/fi(1)式中,b為半個(gè)拱底邊寬度;h為防空洞高度;φ為土的摩擦角;fi為巖(土)堅(jiān)固性系數(shù),又稱普氏系數(shù),密實(shí)粘土取1。2.極限抗壓強(qiáng)度巖石的測(cè)定卸荷拱除承擔(dān)上覆土層的自重壓力外,還可承擔(dān)一部分外部荷載,其承載力Px可由下式求得:式中,k為安全系數(shù),巖石取1.5～2.0,土壤取1.0Ru—巖(土)的極限抗壓強(qiáng)度巖石:Ru=10000fi土壤:Ru=3000filx為卸荷拱的平均跨度(m):H為基底至防空洞洞頂?shù)拇咕?m);Qx為半個(gè)卸荷拱的自重(kN/m):Qx=Hγlx/2-2/3h1[b+htg(45°-φ/2)]γ(4)γ—土的容重(kN/m3)3.抗空洞襯砌上的荷載當(dāng)基底壓力q≤Px時(shí),q全部由卸荷拱承擔(dān),不影響防空洞的被覆結(jié)構(gòu),作用于襯砌上的荷載g等于卸荷拱內(nèi)土體的自重壓力:當(dāng)q>Px時(shí),作用在防空洞襯砌上的靜荷載為:側(cè)向水平荷載gc按梯形分布,由下式計(jì)算:式中,ξ為側(cè)壓力系數(shù),砂土為0.35～0.5,粘土為0.5～0.7。hx為計(jì)算點(diǎn)至防空洞拱頂?shù)拇怪本嚯x(m)。三、-軸間引道改造本工程為獨(dú)立柱基,由上部結(jié)構(gòu)荷重和基礎(chǔ)自重引起的基底反力為q=175kPa?；A(chǔ)底部寬度為1.5m×1.5m?；诪槊軐?shí)粘土,重力密度為γ=18kN/m3。內(nèi)摩擦角φ=45°。地基承載力特征值fak=180Kpa。室內(nèi)地面標(biāo)高為-4.2m,防空洞截面尺寸為2m×2m。原有防空洞為砌筑結(jié)構(gòu)。該工程處理方案一是將⑥-⑦軸原人防巷道入口取消(避免影響停車場(chǎng)功能使用)。二是在⑤-⑥軸間做引道將人防巷道引向室外設(shè)立新出入口,引道底部與原人防工程入口底部標(biāo)高相同,出口處設(shè)臺(tái)階通向室外。三是在⑦-⑧軸上因柱落于人防巷道頂部,為了不破壞原有巷道結(jié)構(gòu),利用洞壁周圍原土層承載力采用蓋板抬梁法解決柱基落根問題,保護(hù)原有洞壁免遭破壞。四、鋼板抬梁出挑長(zhǎng)度J-2A防空洞底部標(biāo)高為-7.4m?；A(chǔ)埋深為-5.3m。毛洞頂?shù)交A(chǔ)底為洞頂土層厚度H=7.4-2-5.3=0,說明不能形成卸荷拱。若柱基直接置于防空洞上部,很難滿足承載能力要求,經(jīng)測(cè)試磚砌直墻半圓拱容許垂直荷載為pC=50Kpa。采取封倉(cāng)加固法或頂撐加固法都將影響防空洞的使用功能,而且工期較長(zhǎng)和技術(shù)難度大,該工程不易采用。在認(rèn)真比較分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)實(shí)際情況該工程采用蓋板抬梁法有效的解決了柱基落根問題,合理解決了功能和技術(shù)問題。既經(jīng)濟(jì),又可保證工期。蓋板抬梁法具體來說就是柱基下設(shè)蓋板跨越防空洞,避免荷載傳至拱頂,為避免蓋板荷載在使用工程中直接傳至洞頂,造成拱頂受荷,蓋板應(yīng)離開防空洞頂不小于100mm,保證蓋板在使用過程中自由沉降。蓋板可按倒置懸挑板設(shè)計(jì)。蓋板兩端設(shè)置抬梁,通過抬梁將其荷載引離洞壁,以避免洞壁承受過大的側(cè)向壓力而造成洞壁失穩(wěn)破壞。為保證抬梁整體性,沉降的一致性,抬梁端頭用拉梁拉接,抬梁按倒置懸挑梁設(shè)計(jì)。抬梁挑出長(zhǎng)度可參照基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)。A=350+20×2.8×2.6×1.2180=2.24m2A=350+20×2.8×2.6×1.2180=2.24m2近似按基礎(chǔ)荷載全部由抬梁承擔(dān),抬梁寬度取0.3m。則:抬梁出挑長(zhǎng)度L=(2.24-0.3×1.6)/0.3×6=1.0m抬梁按倒翻梁計(jì)算配筋。側(cè)壓力可通過公式(7)進(jìn)行驗(yàn)算。五、形成卸荷拱洞底標(biāo)高為-15.2m,基礎(chǔ)埋深為-5.4m。毛洞頂?shù)交A(chǔ)底為洞頂土層厚度HH=15.2-2-5.4=7.8m壓力拱高h(yuǎn)1h1=b+htg(45°-φ/2)/fi=1.83H/h1=7.8/1.83=4.25>2.5可形成卸荷拱。取卸荷拱H=7.8m取土壤容重γ=18kN/m3卸荷拱平均跨度:lx=2[b+(h+H/2)tg(45°-φ/2)]=6.88m半個(gè)卸荷拱自重:Qx=Hγlx/2-2/3h1[b+htg(45°-φ/2)]γ=442.1kN/mPx=[1/k×Rutg(45°-φ/2)(H-h1)-2Qx]/lxf1-堅(jiān)硬系數(shù),對(duì)土壤f1=1.0K-安全系數(shù),對(duì)土壤K=1.0PX=947.9kN/m2>qQ全部由卸荷拱承擔(dān),不影響防空洞的被復(fù)結(jié)構(gòu)。該處防空洞不需要加固處理。六、材料與施工方法的選擇在城市擴(kuò)建、改造、建筑地基基礎(chǔ)施工中經(jīng)常會(huì)遇到在設(shè)計(jì)場(chǎng)地范圍內(nèi)存在有防空洞。此類問題,若處理不當(dāng),將會(huì)造成投資浪費(fèi)或不能保證上部建筑及防空洞的使用安全,只有充分了解原有防空洞的砌筑情況,較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)和判斷其被復(fù)結(jié)構(gòu)的承載能力,針對(duì)新建筑物荷載的特點(diǎn),具體分析,采用恰當(dāng)?shù)募庸袒蛱幚泶胧?才有可能避免浪費(fèi),使地基中的防空洞得到充分利用。該工程提供了一種新的防空洞加固處理方式。蓋板抬梁法既保證了防空洞的正常