1、四川建筑?第 30卷 3期?2010.06重庆龙湖?春森彼岸一期工程结构总图设计唐兰云(重庆市设计院,重庆 400015)?摘?要!?工程地处山城重庆嘉陵江边,占地面积大,地形地貌复杂,结构总图设计在建筑边坡支护的方案选择、边坡支护设计、地下洞室的治理、建筑吊层处理等多方面均存在一定的难度,通过综合考虑多方面的因素后,采用了分段多种支护形式的边坡支护,特殊的地下室洞室及建筑吊层处理方式等措施,保证了工程的安全,经济,可靠。工程实践表明,在复杂的地质地貌环境下此设计具有一定的实用性,对类似边坡工程的设计有一定的参考价值。关键词!?边坡支护;?地下洞室;?锚杆挡墙;?建筑吊层 中图分类号!?TU42、76+.4 文献标识码!?B1?工程概况龙湖?春森彼岸一期工程建筑面积约 18 104m2,占地面积约 3?5 104m2。场地地处江北水厂南西侧,位于江北织布厂厂区及职工住宅区。场地南侧紧靠江北滨江路,交通图 1?结构总平面布置?收稿日期 2009-07-02作者简介 唐兰云(1964),女,四川岳池人,学士,国家一级注册结构工程师,高级工程师,从事结构设计工作。方便,地形地貌复杂。一期工程由三幢高层住宅(33层)、四幢板楼住宅(9+1层或 11+1层)以及地下车库组成,建筑结构总图见图 1。现工程已施工完毕,交付使用,并获重庆市#三峡杯优质结构工程奖。76?岩土工程与地下工程?四川建筑?第3、 30卷 3期?2010.06本工程环境挡墙按 6度抗震设防,设计使 用年限为50年。根据地勘资料,岩质边坡类别为%类,安全等级为一级。2?工程地质及水文地质条件2?1?地形地貌根据重庆川东南地质工程勘察院提供的工程勘察报告,拟建场地位于嘉陵江北岸,场地属于岸边斜坡地貌,场地南侧为江北滨江路,路面高程 191?79 192?27 m,江北滨江路与场地之间的砂岩陡坎高约 10 15m,场地内最高点高程为249?26m,最低点高程为 198?23m,相对高差 51?03m。地形坡度在 20%30%之间。2?2?地质构造拟建场区位于龙王洞背斜(两路口背斜)轴部稍偏西翼,岩层呈单斜产出,倾向 220&4、,倾角 10&。在场地南侧砂岩露头处共测得 6组裂隙,裂面较平整;场地内无断层破碎带。地层由第四系人工填土(Qm14)和侏罗系中统沙溪庙组(JS2)砂、泥岩地层组成。场地为低山斜坡地貌,地表水排泄条件好,不具备浅层地下水储备条件,仅上部存在少量土层内的上层滞水及基岩裂隙水。场地水对混凝土物无腐蚀性。水文地质条件简单。2?3?场地及边坡稳定性评价拟建场地多数地段基岩直接出露地表,土层厚度较小,不会发生土体失稳现象,且场地内的岩质边坡现状稳定,故拟建场地现状稳定。3?结构总图设计结构总图设计时结合自然地貌,优化各栋建筑的底层标高及环境标高,通过对主体结构采取退台、放阶等处理,以消化地形高差。将高边5、坡降为各阶较低的边坡,避免出现高切坡、深开挖,尽量平衡挖填方量,降低工程造价,创造良好的经济效益。3?1?边坡支护方案选用由于场地位于嘉陵江边,地形复杂,岩面陡峭,走向多变,形式多样,岩石竖向裂隙丰富。根据目前设计地坪标高及现状地形,建筑总平面将整个场区分为不同标高台地,各台地间形成不同高度边坡,最高达 23 m 左右。有的边坡坡顶甚至置有高层建筑,并位于高层建筑范围内(如 1-1栋范围),故合理的边坡方案选择、边坡支护设计等对工程的安全、经济具有一定的影响。3?1?1?现有边坡的支护方案据龙湖?春森彼岸勘察报告介绍,场地内存在多处陡倾岩质边坡,且岩质边坡走向多为北东 南西向,岩体除坡顶有少量6、填土和很薄的强风化层外,均为厚层状中风化砂岩。场地岩质边坡大体可分为两类:第一类场地南侧,即滨江路沿线的岩质斜坡,坡高多在10 18?5m之间,边坡现状稳定。建筑设计时,为体现重庆坡地建筑特色,将结合原汁原味的的地形地貌,保留岩质边坡的自然景观,丰富建筑环境。由于边坡现状稳定,仅需对岩面进行表面喷射混凝土进行处理即可,故不需作支挡处理。第二类为场地内部岩质边坡,坡高 10 15m。此类边坡在本工程建设过程中将被采用部分挖除、部分回填的方式,工程建设后该边坡不复存在。3?1?2?拟建物修建时形成的边坡方案边坡支护设计原则:边坡高度大于 8m,支护挡墙与主体结构脱开;边坡高度小于 8m,支护挡墙与7、主体结构相连。一般情况主体结构的荷载不应传递到边坡上。(1)填方边坡的支护结构方案:根据目前设计地坪标高及现状地形,场区大部份为挖方区,仅 1-9、1-10栋楼东南端,1-3栋西南端存在部分填方。填方边坡高度依地形而异,最大填方处高约 8m。若高填土处理不当,可能引起拟建物的地坪、小区道路路面沉降变形、影响拟建物使用。为减少填方量,降低锚杆挡墙高度,降低建筑基础高度,采用了结合自然地貌设置结构架空层的支护方案。(2)挖方边坡的支护结构方案:场区大部份为挖方区,存在的主要挖方边坡即为建筑与建筑间、建筑与环境道路间形成的边坡。对高度大于 8 m的岩质边坡尽量采用锚杆挡墙支护,可减少岩石开挖量。同时8、当边坡顶标高高于建筑底层标高时,锚杆挡墙与建筑脱开,可避免边坡岩石压应力传至高层建筑上。否则,将加大建筑结构构件内力,增加构件截面尺寸及配筋量,提高工程造价,影响结构安全。当建筑底层标高高于边坡顶标高时,将建筑基础置于岩石破裂角内,建筑荷载直接传至岩石地基,可避免主体结构的荷载传递到边坡上,对边坡安全造成影响。当锚杆挡墙高度较低,且建筑置于边坡上,按现状建筑总图方案布置,挡墙不能与建筑脱开时,边坡设计时充分考虑上部建筑传来的应力,靠近建筑的边坡区段以预应力锚索作为支护结构,以保证整个边坡及支护结构基本不产生变形。对高度小于 8 m的建筑地下室边坡采用钢筋混凝土侧墙兼挡土墙的支护方式。3?2?边9、坡支护结构设计本工程边坡采用了多种支护方式,下面仅介绍几种特殊的边坡支护设计。3?2?1?多层建筑内边坡的支护(2)多层建筑 1-8栋内的边坡支护。根据建筑总平面布置,1-8栋第 1、2单元间将形成 15?00m高边坡及与之垂77?岩土工程与地下工程?四川建筑?第 30卷 3期?2010.06直的 11?60m岩质边坡。由于两边坡垂直相交,且位于建筑内部,若采用锚杆挡墙,锚杆将垂直相交,施工难度较大,质量不能保证。故设计采用 1(0?36的坡率放坡形成岩质永久边坡,对岩面进行表面喷射混凝土进行处理,安全、经济,且缩短施工周期。(3)多层建筑 1-11栋内的边坡支护。根据建筑总平面布置,1-1110、栋第 2、3单元间将形成 12 m高的边坡,该边坡初步设计由锚杆挡墙支护,但该挡墙难与建筑脱开,建筑荷载将传至锚杆挡墙上,不仅增加工程造价,而且危及建筑和锚杆挡墙的安全。而从现状地形图上看,第 2单元大部分为填方,小部分为挖方,最大挖方高度仅为 3 m,将底层标高降低至 228m,因地制宜,与自然地貌巧妙结合,在建筑内部分成两阶边坡,各阶边坡用重力式挡墙支护,即可消除一阶边坡对建筑的不利因素。3?2?2?高层建筑内边坡的支护及上部建筑吊层处理高层建筑内部边坡,如 1-1栋建筑位于一陡坡上,仅建筑范围内自然地形高差近 30m。为尽可能避免出现高切坡,减少土石方的开挖量,结合建筑地形,采用建筑内部11、退台放阶的处理方式以消化地形高差,退台后建筑内部形成 4级台阶,控制水平距离使上一台阶的边坡位于下一台阶的破裂角之内(岩石破裂角为 60&),见图 2。形成的岩质边坡采用锚杆挡墙支护,锚杆挡墙与建筑脱开,避免高层建筑的荷载传至边坡上,对边坡的安全及稳定带来隐患;第 4阶高度控制在 5?0m以内,由于挡墙不高,岩石压力较小,边坡采用钢筋混凝土挡墙支护,既方便施工,又可避免大开挖。高层建筑为剪力墙结构,为避免吊层刚度过柔,在吊层范围内将上部剪力墙围合成两个筒体,增强吊层结构的刚度;由于多个墙肢跨过边坡,故在-31?70m 及-9?90 m设置结构转换层,即在坡脚另设矩形转换柱,在转换层进行梁式结构12、转换;在-31?70 m、-26?70m、-14?90 m、-9?90m层的桩顶设置现浇板与吊层楼板相连,并加厚楼板至 150mm,增强吊层的刚度,将吊层与基岩形成整体,将水平地震剪力通过楼板传至与之相连的基岩内,减小竖向剪力墙的水平剪力。经计算高层建筑的主要指标均在规范允许的范围内,高层建筑是安全、可靠的。现工程已施工完毕,并正常使用。图 2?1-3栋建筑内边坡支护剖面3?3?地下洞室的治理从地勘报告得知,本工程场地地下洞室丰富,大多不影响地上建筑的基础设置。但地下洞 D1 D5穿过 1-2栋工程建筑之下,且上部建筑的结构剪力墙筒体大部分位于地下洞室的上方,地下洞室是否处理妥当,将直接影响上13、部工程建筑结构的安全。将 1-2栋下部地下洞室分为明挖回填区(埋深较浅洞)及未揭开回填区(埋深较深洞),见图 3。具体处理作法为:3?3?1?未揭开回填区洞室范围如图 1所示,将防空洞用 C20混凝土封填,作为筏板及上部桩基持力层。处理方法:(1)清除洞侧壁范围所有松动、破碎的岩石,将洞底剔打至中风化岩石,然后按照1(2放阶;(2)开挖此区域内的桩孔钻穿地下洞室;(3)将地下洞室内所有剔打掉的岩石、积灰、残渣等清理干净;(4)从已开挖的桩孔向地下洞室内浇筑 C20混凝土,采取有效措施保证新浇混凝土与洞顶、洞侧紧密结合;(5)按照图 3中桩进入回填体内的高度(部分桩为侧壁位于人防洞边,打开侧壁岩14、石亦可观察回填密实性),再次开挖已回填部分混凝土,至满足桩进入回填区的深度,同时检查已填充混凝土的密实性。3?3?2?明挖回填区此区采取揭穿洞顶的处理方法:(1)清除洞侧壁范围所有松动、破碎的岩石,将洞底剔打至中风化岩石,然后按照1(2放阶;(2)将所有剔打掉的岩石积灰、残渣等清理干净;(3)待下部未揭开回填区混凝土浇筑后,用 C20混凝土浇筑明挖回填区,并振捣密实。对地下洞室 D1 D5采用了上述方法处理后,现建筑已交付使用,且经历了#5?12地震的检验,证明当初经多种方法比较后,选用的对地下洞室的处理方案是安全、经济、可靠的。图 3?人防洞处理纵剖面4?结束语在复杂场地,特别是山地、临江地15、形的建筑结构总图设计时,合理选择边坡方案、边坡支护方式、地下洞室处理、高层建筑吊层处理等是保证边坡及上部建筑安全的关键。通过施工完毕半年后的监测资料可知,边坡及上部建筑的变形均在相关规范允许的范围内,表明本工程的总图设计效果良好,方案选择是合理的,具有安全可靠、(下转第 80页)78?岩土工程与地下工程?四川建筑?第 30卷 3期?2010.06(2)塑料排水板加固范围 J1K0+111 J1K0+190段,填方高度约为 3?2m左右,设置了 2 3 m高的预压土,以加速软土固结过程,其固结计算的填土-时间-沉降曲线如图 3所示。图 3?J1K0+111+190填土-时间-沉降曲线3?塑料排水16、板施工塑料排水板施工是在基底碾压、做好土拱坡、铺设好沙垫层基础上进行的。沙垫层厚 300mm,采用级配良好的中粗沙,含泥量)5%,且不含有机质、垃圾等杂质,并经碾压,达到中密以上。3?1?施工工序塑料排水板的施工工序:定位装靴插设上拔切断移位。3?2?关键工序控制(1)放样:直线段,按 100m 划为一个方格,作为一个施工段,用经纬仪放出左线中桩,每 25m 作一个控制点。曲线段,每 40m划一个方格,作为一个施工段,用经纬仪放出左线中柱,每 20 m作一个控制点。在每个方格内,以控制点为准,用钢尺放出这一施工段的全部孔位,每个孔位都插上标记,便于插板机对正就位。(2)垂直度控制:采用垂直线观17、测法,通过纵横两个方向观测套管的垂直情况,通过移动机体调整机体平整度,使其满足 1?5%的设计要求的偏差之内。(3)打设深度控制:为保证塑料排水板充分嵌入淤泥层,达到设计深度,现场采取如下方法对深度进行控制。当架设用静压式插板机时,在施插过程中,当菱形插管不再进深,机器前部被抬起,说明塑料板已到达黏土层,可以上拔。当架设用振动式插板机时,在施插过程中,当出现连续激振动仍不进尺且插管有反弹现象,说明塑料板正穿透淤泥层,到达黏土层,可以上拔。4?施工技术质量要求(1)注意排水板的技术性能,应按设计要求对每批进场的产品抽查检验合格后方可施工。(2)施工前对照地质资料,在塑料排水板加固范围内作必要的触18、探(探孔)检查,以尽量避免施工塑料排水板碰到地下障碍物;当碰到地下障碍物而不能继续打进或使孔体倾斜(塑料排水板平面位置允许偏差为 30mm),则应弃置该孔而拔管移位(相距 45 c m左右),重新施打塑料排水板。(3)排水板芯板应有耐腐蚀性和足够的柔性,保证塑料排水板在地下的耐久性并在土体固结变形时不会被折断或者破裂;不得使用滤膜损坏和污染的塑料排水板,以防止淤泥进入板芯;排水板在装运和储存期间,要确保有足够的保护层,在施工现场存放要注意防晒及泥浆、灰尘污染或其它物体的碰撞破坏。严禁塑料排水板长时间在阳光下曝晒,并保持通风、干燥和远离高温源。(4)排水板施插过程应逐板进行自检,并按要求作好施工19、记录;打入地基的塑料排水板应为整板,不允许接长;打设后应及时清除排水板周围带出的泥土并用砂子回填密实,不得污染外露的排水板;外露的排水板应妥善保护,且不得曝晒过久。(5)场地加载要求:采用分层填筑、分层碾压;塑料排水板加固区的路堤填筑应严格按照#填土高度-时间-沉降关系曲线进行。施工时通过对监测点进行水平位移及垂直位移监测,控制加载速率,边桩水平位移每昼夜应少于 5mm,基底中心沉降每昼夜应少于 10 mm,如果超过以上控制值,应暂缓填筑或卸载。5?结?论三亚车站场坪软土分布面积大,采用塑料排水板进行加固技术可行,经济合理。当路堤填筑高度较小时结合堆载预压进行排水板固结加固,路堤填筑高度较高时20、直接进行填筑路堤进行排水固结加固。最后总结了排水板加固软基施工及质量控制技术要求,以确保排水固结加固地基效果。参考 文 献 1?龚晓南.地基处理手册 M.中国建筑工业出版,2008(上接第 78页)?适应性强、施工周期短、造价低等优点,方案的综合效益明显。对类似工程的结构总图设计具有一定的借鉴作用。参 考 文 献 1?GB 50011-2001建筑抗震设计规范 S 2?GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范 S 3?GB 50010-2002混凝土结构设计规范 S 4?GB 50007-2002建筑地基基础设计规范 S 5?JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程 S 6?徐培福,王翠坤,锐坤,等.转换层设置高度对框支剪力墙结构抗震性能的影响 J.建筑结构,2000,30(1)80?岩土工程与地下工程?