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1、四川建筑?第 30卷 3期?2010.06重慶龍湖?春森彼岸一期工程結構總圖設計唐蘭云(重慶市設計院,重慶 400015)?摘?要!?工程地處山城重慶嘉陵江邊,占地面積大,地形地貌復雜,結構總圖設計在建筑邊坡支護的方案選擇、邊坡支護設計、地下洞室的治理、建筑吊層處理等多方面均存在一定的難度,通過綜合考慮多方面的因素后,采用了分段多種支護形式的邊坡支護,特殊的地下室洞室及建筑吊層處理方式等措施,保證了工程的安全,經濟,可靠。工程實踐表明,在復雜的地質地貌環境下此設計具有一定的實用性,對類似邊坡工程的設計有一定的參考價值。關鍵詞!?邊坡支護;?地下洞室;?錨桿擋墻;?建筑吊層 中圖分類號!?TU42、76+.4 文獻標識碼!?B1?工程概況龍湖?春森彼岸一期工程建筑面積約 18 104m2,占地面積約 3?5 104m2。場地地處江北水廠南西側,位于江北織布廠廠區及職工住宅區。場地南側緊靠江北濱江路,交通圖 1?結構總平面布置?收稿日期 2009-07-02作者簡介 唐蘭云(1964),女,四川岳池人,學士,國家一級注冊結構工程師,高級工程師,從事結構設計工作。方便,地形地貌復雜。一期工程由三幢高層住宅(33層)、四幢板樓住宅(9+1層或 11+1層)以及地下車庫組成,建筑結構總圖見圖 1。現工程已施工完畢,交付使用,并獲重慶市#三峽杯優質結構工程獎。76?巖土工程與地下工程?四川建筑?第3、 30卷 3期?2010.06本工程環境擋墻按 6度抗震設防,設計使 用年限為50年。根據地勘資料,巖質邊坡類別為%類,安全等級為一級。2?工程地質及水文地質條件2?1?地形地貌根據重慶川東南地質工程勘察院提供的工程勘察報告,擬建場地位于嘉陵江北岸,場地屬于岸邊斜坡地貌,場地南側為江北濱江路,路面高程 191?79 192?27 m,江北濱江路與場地之間的砂巖陡坎高約 10 15m,場地內最高點高程為249?26m,最低點高程為 198?23m,相對高差 51?03m。地形坡度在 20%30%之間。2?2?地質構造擬建場區位于龍王洞背斜(兩路口背斜)軸部稍偏西翼,巖層呈單斜產出,傾向 220&4、,傾角 10&。在場地南側砂巖露頭處共測得 6組裂隙,裂面較平整;場地內無斷層破碎帶。地層由第四系人工填土(Qm14)和侏羅系中統沙溪廟組(JS2)砂、泥巖地層組成。場地為低山斜坡地貌,地表水排泄條件好,不具備淺層地下水儲備條件,僅上部存在少量土層內的上層滯水及基巖裂隙水。場地水對混凝土物無腐蝕性。水文地質條件簡單。2?3?場地及邊坡穩定性評價擬建場地多數地段基巖直接出露地表,土層厚度較小,不會發生土體失穩現象,且場地內的巖質邊坡現狀穩定,故擬建場地現狀穩定。3?結構總圖設計結構總圖設計時結合自然地貌,優化各棟建筑的底層標高及環境標高,通過對主體結構采取退臺、放階等處理,以消化地形高差。將高邊5、坡降為各階較低的邊坡,避免出現高切坡、深開挖,盡量平衡挖填方量,降低工程造價,創造良好的經濟效益。3?1?邊坡支護方案選用由于場地位于嘉陵江邊,地形復雜,巖面陡峭,走向多變,形式多樣,巖石豎向裂隙豐富。根據目前設計地坪標高及現狀地形,建筑總平面將整個場區分為不同標高臺地,各臺地間形成不同高度邊坡,最高達 23 m 左右。有的邊坡坡頂甚至置有高層建筑,并位于高層建筑范圍內(如 1-1棟范圍),故合理的邊坡方案選擇、邊坡支護設計等對工程的安全、經濟具有一定的影響。3?1?1?現有邊坡的支護方案據龍湖?春森彼岸勘察報告介紹,場地內存在多處陡傾巖質邊坡,且巖質邊坡走向多為北東 南西向,巖體除坡頂有少量6、填土和很薄的強風化層外,均為厚層狀中風化砂巖。場地巖質邊坡大體可分為兩類:第一類場地南側,即濱江路沿線的巖質斜坡,坡高多在10 18?5m之間,邊坡現狀穩定。建筑設計時,為體現重慶坡地建筑特色,將結合原汁原味的的地形地貌,保留巖質邊坡的自然景觀,豐富建筑環境。由于邊坡現狀穩定,僅需對巖面進行表面噴射混凝土進行處理即可,故不需作支擋處理。第二類為場地內部巖質邊坡,坡高 10 15m。此類邊坡在本工程建設過程中將被采用部分挖除、部分回填的方式,工程建設后該邊坡不復存在。3?1?2?擬建物修建時形成的邊坡方案邊坡支護設計原則:邊坡高度大于 8m,支護擋墻與主體結構脫開;邊坡高度小于 8m,支護擋墻與7、主體結構相連。一般情況主體結構的荷載不應傳遞到邊坡上。(1)填方邊坡的支護結構方案:根據目前設計地坪標高及現狀地形,場區大部份為挖方區,僅 1-9、1-10棟樓東南端,1-3棟西南端存在部分填方。填方邊坡高度依地形而異,最大填方處高約 8m。若高填土處理不當,可能引起擬建物的地坪、小區道路路面沉降變形、影響擬建物使用。為減少填方量,降低錨桿擋墻高度,降低建筑基礎高度,采用了結合自然地貌設置結構架空層的支護方案。(2)挖方邊坡的支護結構方案:場區大部份為挖方區,存在的主要挖方邊坡即為建筑與建筑間、建筑與環境道路間形成的邊坡。對高度大于 8 m的巖質邊坡盡量采用錨桿擋墻支護,可減少巖石開挖量。同時8、當邊坡頂標高高于建筑底層標高時,錨桿擋墻與建筑脫開,可避免邊坡巖石壓應力傳至高層建筑上。否則,將加大建筑結構構件內力,增加構件截面尺寸及配筋量,提高工程造價,影響結構安全。當建筑底層標高高于邊坡頂標高時,將建筑基礎置于巖石破裂角內,建筑荷載直接傳至巖石地基,可避免主體結構的荷載傳遞到邊坡上,對邊坡安全造成影響。當錨桿擋墻高度較低,且建筑置于邊坡上,按現狀建筑總圖方案布置,擋墻不能與建筑脫開時,邊坡設計時充分考慮上部建筑傳來的應力,靠近建筑的邊坡區段以預應力錨索作為支護結構,以保證整個邊坡及支護結構基本不產生變形。對高度小于 8 m的建筑地下室邊坡采用鋼筋混凝土側墻兼擋土墻的支護方式。3?2?邊9、坡支護結構設計本工程邊坡采用了多種支護方式,下面僅介紹幾種特殊的邊坡支護設計。3?2?1?多層建筑內邊坡的支護(2)多層建筑 1-8棟內的邊坡支護。根據建筑總平面布置,1-8棟第 1、2單元間將形成 15?00m高邊坡及與之垂77?巖土工程與地下工程?四川建筑?第 30卷 3期?2010.06直的 11?60m巖質邊坡。由于兩邊坡垂直相交,且位于建筑內部,若采用錨桿擋墻,錨桿將垂直相交,施工難度較大,質量不能保證。故設計采用 1(0?36的坡率放坡形成巖質永久邊坡,對巖面進行表面噴射混凝土進行處理,安全、經濟,且縮短施工周期。(3)多層建筑 1-11棟內的邊坡支護。根據建筑總平面布置,1-1110、棟第 2、3單元間將形成 12 m高的邊坡,該邊坡初步設計由錨桿擋墻支護,但該擋墻難與建筑脫開,建筑荷載將傳至錨桿擋墻上,不僅增加工程造價,而且危及建筑和錨桿擋墻的安全。而從現狀地形圖上看,第 2單元大部分為填方,小部分為挖方,最大挖方高度僅為 3 m,將底層標高降低至 228m,因地制宜,與自然地貌巧妙結合,在建筑內部分成兩階邊坡,各階邊坡用重力式擋墻支護,即可消除一階邊坡對建筑的不利因素。3?2?2?高層建筑內邊坡的支護及上部建筑吊層處理高層建筑內部邊坡,如 1-1棟建筑位于一陡坡上,僅建筑范圍內自然地形高差近 30m。為盡可能避免出現高切坡,減少土石方的開挖量,結合建筑地形,采用建筑內部11、退臺放階的處理方式以消化地形高差,退臺后建筑內部形成 4級臺階,控制水平距離使上一臺階的邊坡位于下一臺階的破裂角之內(巖石破裂角為 60&),見圖 2。形成的巖質邊坡采用錨桿擋墻支護,錨桿擋墻與建筑脫開,避免高層建筑的荷載傳至邊坡上,對邊坡的安全及穩定帶來隱患;第 4階高度控制在 5?0m以內,由于擋墻不高,巖石壓力較小,邊坡采用鋼筋混凝土擋墻支護,既方便施工,又可避免大開挖。高層建筑為剪力墻結構,為避免吊層剛度過柔,在吊層范圍內將上部剪力墻圍合成兩個筒體,增強吊層結構的剛度;由于多個墻肢跨過邊坡,故在-31?70m 及-9?90 m設置結構轉換層,即在坡腳另設矩形轉換柱,在轉換層進行梁式結構12、轉換;在-31?70 m、-26?70m、-14?90 m、-9?90m層的樁頂設置現澆板與吊層樓板相連,并加厚樓板至 150mm,增強吊層的剛度,將吊層與基巖形成整體,將水平地震剪力通過樓板傳至與之相連的基巖內,減小豎向剪力墻的水平剪力。經計算高層建筑的主要指標均在規范允許的范圍內,高層建筑是安全、可靠的。現工程已施工完畢,并正常使用。圖 2?1-3棟建筑內邊坡支護剖面3?3?地下洞室的治理從地勘報告得知,本工程場地地下洞室豐富,大多不影響地上建筑的基礎設置。但地下洞 D1 D5穿過 1-2棟工程建筑之下,且上部建筑的結構剪力墻筒體大部分位于地下洞室的上方,地下洞室是否處理妥當,將直接影響上13、部工程建筑結構的安全。將 1-2棟下部地下洞室分為明挖回填區(埋深較淺洞)及未揭開回填區(埋深較深洞),見圖 3。具體處理作法為:3?3?1?未揭開回填區洞室范圍如圖 1所示,將防空洞用 C20混凝土封填,作為筏板及上部樁基持力層。處理方法:(1)清除洞側壁范圍所有松動、破碎的巖石,將洞底剔打至中風化巖石,然后按照1(2放階;(2)開挖此區域內的樁孔鉆穿地下洞室;(3)將地下洞室內所有剔打掉的巖石、積灰、殘渣等清理干凈;(4)從已開挖的樁孔向地下洞室內澆筑 C20混凝土,采取有效措施保證新澆混凝土與洞頂、洞側緊密結合;(5)按照圖 3中樁進入回填體內的高度(部分樁為側壁位于人防洞邊,打開側壁巖14、石亦可觀察回填密實性),再次開挖已回填部分混凝土,至滿足樁進入回填區的深度,同時檢查已填充混凝土的密實性。3?3?2?明挖回填區此區采取揭穿洞頂的處理方法:(1)清除洞側壁范圍所有松動、破碎的巖石,將洞底剔打至中風化巖石,然后按照1(2放階;(2)將所有剔打掉的巖石積灰、殘渣等清理干凈;(3)待下部未揭開回填區混凝土澆筑后,用 C20混凝土澆筑明挖回填區,并振搗密實。對地下洞室 D1 D5采用了上述方法處理后,現建筑已交付使用,且經歷了#5?12地震的檢驗,證明當初經多種方法比較后,選用的對地下洞室的處理方案是安全、經濟、可靠的。圖 3?人防洞處理縱剖面4?結束語在復雜場地,特別是山地、臨江地15、形的建筑結構總圖設計時,合理選擇邊坡方案、邊坡支護方式、地下洞室處理、高層建筑吊層處理等是保證邊坡及上部建筑安全的關鍵。通過施工完畢半年后的監測資料可知,邊坡及上部建筑的變形均在相關規范允許的范圍內,表明本工程的總圖設計效果良好,方案選擇是合理的,具有安全可靠、(下轉第 80頁)78?巖土工程與地下工程?四川建筑?第 30卷 3期?2010.06(2)塑料排水板加固范圍 J1K0+111 J1K0+190段,填方高度約為 3?2m左右,設置了 2 3 m高的預壓土,以加速軟土固結過程,其固結計算的填土-時間-沉降曲線如圖 3所示。圖 3?J1K0+111+190填土-時間-沉降曲線3?塑料排水16、板施工塑料排水板施工是在基底碾壓、做好土拱坡、鋪設好沙墊層基礎上進行的。沙墊層厚 300mm,采用級配良好的中粗沙,含泥量)5%,且不含有機質、垃圾等雜質,并經碾壓,達到中密以上。3?1?施工工序塑料排水板的施工工序:定位裝靴插設上拔切斷移位。3?2?關鍵工序控制(1)放樣:直線段,按 100m 劃為一個方格,作為一個施工段,用經緯儀放出左線中樁,每 25m 作一個控制點。曲線段,每 40m劃一個方格,作為一個施工段,用經緯儀放出左線中柱,每 20 m作一個控制點。在每個方格內,以控制點為準,用鋼尺放出這一施工段的全部孔位,每個孔位都插上標記,便于插板機對正就位。(2)垂直度控制:采用垂直線觀17、測法,通過縱橫兩個方向觀測套管的垂直情況,通過移動機體調整機體平整度,使其滿足 1?5%的設計要求的偏差之內。(3)打設深度控制:為保證塑料排水板充分嵌入淤泥層,達到設計深度,現場采取如下方法對深度進行控制。當架設用靜壓式插板機時,在施插過程中,當菱形插管不再進深,機器前部被抬起,說明塑料板已到達黏土層,可以上拔。當架設用振動式插板機時,在施插過程中,當出現連續激振動仍不進尺且插管有反彈現象,說明塑料板正穿透淤泥層,到達黏土層,可以上拔。4?施工技術質量要求(1)注意排水板的技術性能,應按設計要求對每批進場的產品抽查檢驗合格后方可施工。(2)施工前對照地質資料,在塑料排水板加固范圍內作必要的觸18、探(探孔)檢查,以盡量避免施工塑料排水板碰到地下障礙物;當碰到地下障礙物而不能繼續打進或使孔體傾斜(塑料排水板平面位置允許偏差為 30mm),則應棄置該孔而拔管移位(相距 45 c m左右),重新施打塑料排水板。(3)排水板芯板應有耐腐蝕性和足夠的柔性,保證塑料排水板在地下的耐久性并在土體固結變形時不會被折斷或者破裂;不得使用濾膜損壞和污染的塑料排水板,以防止淤泥進入板芯;排水板在裝運和儲存期間,要確保有足夠的保護層,在施工現場存放要注意防曬及泥漿、灰塵污染或其它物體的碰撞破壞。嚴禁塑料排水板長時間在陽光下曝曬,并保持通風、干燥和遠離高溫源。(4)排水板施插過程應逐板進行自檢,并按要求作好施工19、記錄;打入地基的塑料排水板應為整板,不允許接長;打設后應及時清除排水板周圍帶出的泥土并用砂子回填密實,不得污染外露的排水板;外露的排水板應妥善保護,且不得曝曬過久。(5)場地加載要求:采用分層填筑、分層碾壓;塑料排水板加固區的路堤填筑應嚴格按照#填土高度-時間-沉降關系曲線進行。施工時通過對監測點進行水平位移及垂直位移監測,控制加載速率,邊樁水平位移每晝夜應少于 5mm,基底中心沉降每晝夜應少于 10 mm,如果超過以上控制值,應暫緩填筑或卸載。5?結?論三亞車站場坪軟土分布面積大,采用塑料排水板進行加固技術可行,經濟合理。當路堤填筑高度較小時結合堆載預壓進行排水板固結加固,路堤填筑高度較高時20、直接進行填筑路堤進行排水固結加固。最后總結了排水板加固軟基施工及質量控制技術要求,以確保排水固結加固地基效果。參考 文 獻 1?龔曉南.地基處理手冊 M.中國建筑工業出版,2008(上接第 78頁)?適應性強、施工周期短、造價低等優點,方案的綜合效益明顯。對類似工程的結構總圖設計具有一定的借鑒作用。參 考 文 獻 1?GB 50011-2001建筑抗震設計規范 S 2?GB 50330-2002建筑邊坡工程技術規范 S 3?GB 50010-2002混凝土結構設計規范 S 4?GB 50007-2002建筑地基基礎設計規范 S 5?JGJ 3-2002高層建筑混凝土結構技術規程 S 6?徐培福,王翠坤,銳坤,等.轉換層設置高度對框支剪力墻結構抗震性能的影響 J.建筑結構,2000,30(1)80?巖土工程與地下工程?