某高層住宅地基基礎(chǔ)建設(shè)技術(shù)分析

某高層住宅地基基礎(chǔ)建設(shè)技術(shù)分析

0防空洞地基建造建設(shè)的必要性重慶是個“山城”。20世紀50年代，重慶修建了大量的防空工程和其他防空工程。隨著這座年輕直轄市的快速建設(shè)發(fā)展和城市規(guī)劃需要,一些高層建筑物不可避免地要在防空洞地基上修建。如何科學有效地解決在防空洞地基上修建建筑物,特別是修建高層建筑的問題,已成為工程建設(shè)中非常重要的技術(shù)問題。1地下水鉆施工重慶某經(jīng)濟適用房建筑總面積27000m2,高60m,為框架—剪力墻結(jié)構(gòu),分A,B兩棟,地上20層為住宅,地下2層為車庫。采用挖孔樁基礎(chǔ),水鉆施工。其中A棟及地下車庫位于防空洞上。按照要求和規(guī)定須保留防空洞,因此需要對防空洞、邊坡進行加固處理。該防空洞形成于抗日戰(zhàn)爭時期,洞內(nèi)呈臺階狀,洞頂圍巖由中風砂巖組成,基本穩(wěn)定,洞室內(nèi)局部有卸荷裂隙及陡傾裂隙發(fā)育,局部洞頂和側(cè)壁有崩落現(xiàn)象,穩(wěn)定性較差。場地施工深度內(nèi)不存在地下水的影響。巖層傾角平緩,巖石地基穩(wěn)定,為6度抗震設(shè)防區(qū),環(huán)境水對混凝土無腐蝕性。場地南側(cè)約10m處有一棟3層干打壘居民樓,北側(cè)有一棟6層磚混結(jié)構(gòu)居民樓,施工場地較狹小。2確定地下采礦的方案為減少爆破作業(yè)對防空洞和邊坡的影響,決定在基坑開挖中采用預(yù)裂光面爆破。3抗空孔加固處理3.1局部失穩(wěn)后的整體失穩(wěn)及樁基基礎(chǔ)在設(shè)計中,作為地下車庫地面而言,按地下室-2層標高292.00m整平后,洞頂頂板厚度僅為3m～3.50m,而跨度達17m～18m,現(xiàn)狀條件不穩(wěn)定,有新近崩落,在場地施工平整中放炮時巖體完整性及結(jié)構(gòu)面強度將進一步降低,并且完全可能產(chǎn)生新的裂隙,此時洞頂圍巖穩(wěn)定性將進一步降低,可能局部失穩(wěn)后造成整體失穩(wěn)或直接整體失穩(wěn)。以②③段為例,按地下室-2層標高292.00m整平后洞頂頂板巖層厚度3m。洞室圍巖地基穩(wěn)定性按DB50/5001-1997(9.20.4-2和9.2.4-3)沖切模式計算結(jié)果如下:F1=2215.58kN,Um=7.536m。同理,算得①②段、③④段洞室圍巖地基極限承載力分別為2531.42kN和2800.25kN,均遠小于住宅樓單樁荷載8000kN承載力要求,樁基不能直接置于洞頂圍巖之上。該工程采用挖孔樁基礎(chǔ)。按照設(shè)計,共有26根樁穿過洞體,其中最長的樁為15m,綜合考慮基礎(chǔ)形式地基土與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用,洞頂設(shè)置墊層、架空板。樁基礎(chǔ)落在防空洞底,嵌入中等風化帶砂巖巖層深度3m,滿足高層建筑抗傾覆的要求,形成貫穿式支撐(如圖1所示)。其中樁身最長為15m。在防空洞中進行樁施工時,采用鋼模加磚模的支模方式,即先用磚依照樁的尺寸進行圍砌,再在其外部加設(shè)鋼模板,且鋼模板中設(shè)有拉桿,防止?jié)补嗷炷習r壓力過大沖破模板。3.2鋼筋混凝土柱支撐防空洞施工防空洞跨度較大,最大跨度約20m,具體采用頂撐加固法,即在洞內(nèi)加設(shè)支柱,把集中荷載傳到洞底基礎(chǔ)上,用頂撐加固法基本不影響防空洞繼續(xù)使用。采用混凝土柱支撐不穩(wěn)定巖體。在防空洞頂圍巖承受荷載較大處共加設(shè)13根1.2m×1.2m的鋼筋混凝土柱用于支撐洞頂。柱基礎(chǔ)嵌入巖層2m,上部澆筑至防空洞頂。施工時,在洞頂澆灌位置引出一條溝槽,便于澆灌混凝土。處理防空洞應(yīng)對地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)視為整體。由于防空洞穿越建筑物底部,涉及地基及基礎(chǔ),在處理地基、基礎(chǔ)時應(yīng)適當加強上部結(jié)構(gòu)的剛度,使地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作,避免造成不均勻沉降。3.3防空洞轉(zhuǎn)角及交叉處的處理防空洞拱頂在上部巖層荷載的作用下,對拱腳巖石產(chǎn)生向下的壓力和水平推力。而防空洞洞體周圍有空隙或擾動巖層,特別是在防空洞轉(zhuǎn)角處和交叉處范圍更廣,承載力較低,需要加以處理。較為有效的處理方法是采用壓力灌漿,通過注漿管將漿液均勻地注入土(巖)層中,使土體(或巖體)密實,并形成復(fù)合地基,有效地加強洞體周圍巖體(土層)的強度,對新發(fā)現(xiàn)的兩條裂縫用水泥砂漿進行填補。此外,還對邊坡進行加固,提高防空洞地基穩(wěn)定性。4邊緣管理4.1邊坡表面元素組成工程主要不良地質(zhì)作用為防空洞和場地北東側(cè)邊坡,其中場地北東側(cè)的邊坡平面形態(tài)呈折線狀,總體上可分為兩段。邊坡除坡頂有少量填土和很薄的強風化層外,主要由中風化帶砂巖組成。根據(jù)室內(nèi)砂巖抗壓強度,砂巖飽和抗壓強度標準值20.30MPa為較軟巖。分析時偏安全地考慮假定外傾裂隙從坡頂貫通到坡腳,則邊坡將沿外傾結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生剪切破壞。場地北東側(cè)邊坡距擬建高層建筑水平距離很近。4.2抗剪和邊坡穩(wěn)定驗算從工程地質(zhì)測繪分析,邊坡受外傾裂隙及巖層層面切割而呈塊狀結(jié)構(gòu),局部塊體在下部失去支撐的情況下沿層面崩落后局部形成凹巖腔,卸荷裂隙切割凹巖腔局部形成潛在不穩(wěn)定體?，F(xiàn)狀條件下邊坡局部修筑有較矮的擋墻,邊坡無掉塊、崩塌現(xiàn)象。邊坡外傾裂隙結(jié)合程度較差,在施工平場放炮和進一步風化作用中,外傾裂隙完全可能進一步向深部延伸,潛在凹巖腔不穩(wěn)定體和邊坡可能沿外傾裂隙產(chǎn)生崩滑。邊坡裂隙面平整,呈張開狀態(tài),且局部張開較寬,并已充填泥質(zhì)物。結(jié)構(gòu)面抗剪參數(shù)取?=15°,c=0.03MPa,基礎(chǔ)荷載F=8000kN,巖體自重為381.5kN/m,邊坡破裂角取78°,等效內(nèi)摩擦角取65°。在考慮基礎(chǔ)荷載后,邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=0.1,按一級邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.35考慮,邊坡欠安全,參照規(guī)范Ⅲ類較完整邊坡8m高邊坡穩(wěn)定而15m高則欠穩(wěn)定的結(jié)論,該邊坡最高達17m,為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)邊坡。因此基礎(chǔ)荷載不能直接置于坡頂之上。同時由于住宅樓離邊坡坡頂太近,擬建物基礎(chǔ)嵌巖段在邊坡破裂面以下,并保證一定凈邊距。4.3邊坡錨桿支護該邊坡為巖質(zhì)邊坡,巖石完整性較好,但坡面凹凸較嚴重,板肋式擋墻巖面平整的施工難度大,坡頂又不宜放坡,因此決定對邊坡采用格構(gòu)式擋墻和噴錨支護。在雜填土及強風化巖層的坡頂?shù)囟?原設(shè)有條石擋墻(嵌入中風化砂巖層800mm),現(xiàn)加設(shè)格構(gòu)式擋墻支護,在邊坡頂部設(shè)置擋板支護,其余地段上下均為裸露砂巖,不需使用擋板。條石擋墻上部格構(gòu)柱基槽尺寸為500mm×600mm,嵌入巖石800mm,基底鋪設(shè)一層Φ12@150鋼筋網(wǎng)片。擋墻鋼筋采用雙層雙向網(wǎng)格布置,網(wǎng)格尺寸為200mm×200mm(見圖2)。邊坡上每2m～3m左右見方設(shè)置一錨桿,錨桿錨固在基巖中,錨桿長度為15m,直徑為110mm。錨桿與水平面成15°角,向下鉆進,兼以水平、豎向縱橫肋梁拉結(jié)以加強錨桿支護整體性,以防邊坡表面巖層風化。雙層配筋,噴射混凝土面層厚150mm。同時,為防止洞頂上部積水對坡體的不利影響,在支護面層背層部插入長度為400mm～600mm,直徑不小于40mm的水平包濾網(wǎng)排水管,其外端伸出支護面層,間距為2m,上下交錯布置,貫穿墻體,最后一排泄水孔的出口高出地面300mm且高于臺階200mm。5樁基嵌巖段的質(zhì)量控制1)防空洞屬于重要的人防設(shè)施,在工程建設(shè)時應(yīng)注意保護。2)在防空洞地基上修建高層住宅時,設(shè)計階段應(yīng)認真進行防空洞及邊坡的應(yīng)力分析。3)由于防空洞不穩(wěn)定,對于防空洞部位及附近的樁基,樁基在防空洞洞底標高之上段不能計入嵌巖深度,樁基應(yīng)深入到防空洞底中等風化基巖之下,并且嵌巖段應(yīng)在邊坡破裂面以下,嵌巖深度須滿足基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算要求。4)本工程在出現(xiàn)問題后及時查找原因,進行現(xiàn)場調(diào)查分析,確定了新的基