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海坦廣場(chǎng)基礎結構設計

作者：鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:03:32 [收藏]


    一、概述
    海坦山城市廣場(chǎng)是溫州市市政府為提高城市品位，為民創(chuàng )建休憩場(chǎng)所的又一舉措。廣場(chǎng)方案由澳大利亞環(huán)境設計方面的專(zhuān)家設計，我院承接了擴初和施工圖階段的設計任務(wù)。廣場(chǎng)總建筑面積1.6萬(wàn)m2，中心是一個(gè)直徑為68米的下沉式廣場(chǎng)，設有中心噴泉，周?chē)堑叵率臆?chē)庫，設計意圖是以下沉突出海拔不高的海坦山風(fēng)貌，以大臺階引入中心廣場(chǎng)，廣場(chǎng)中心布置一船型甲板狀切入體，體現海邊港口城市的地理特點(diǎn)，沿船頭甲板中線(xiàn)上布置一方形塔式構筑物，可登高觀(guān)看下沉廣場(chǎng)景致。結構上來(lái)講，本工程采用全現澆、全框架，地下室車(chē)庫頂板180厚，考慮停車(chē)和上部植被荷載地下部份結構抗滲等級S6，C30混凝土。中心下沉區域雨水匯集后已低于市政管網(wǎng)的標高，因此我們要在地下負二層處設二處提升泵站，雨水經(jīng)提升后接入市政管網(wǎng)。
    二、基礎設計
    本工程座落于海坦山腳，甌江之畔，地質(zhì)情況相當復雜，整個(gè)構筑物平面攤得很大，相應位置情況相差很大。西北方向一層基礎已座落于中等風(fēng)化基巖，東南方南50米左右才見(jiàn)中等風(fēng)化基巖，在這兩者之間的地帶地質(zhì)情況從風(fēng)化基巖，坡積土、粘土，淤泥漸變，其中±0.000下去9~10米有一透水的貝殼砂礫層，同甌江潮水相通，這也給中心下沉式底板抗浮設計帶來(lái)困難，鑒于上述情況，結合整個(gè)結構的荷載分布，我們采用多種樁基和特殊地基處理手段相結合的方法來(lái)進(jìn)行解決，按地質(zhì)情況來(lái)分類(lèi)：一類(lèi)，基礎正位于中等風(fēng)化基巖的，則柱縱筋直接錨入完整基巖?？v筋錨入基巖時(shí)要有一定角度，成放射狀，避免直錨在柱截面小范圍內造成巖層的破碎。同時(shí)，位于坡度比較陡的位置上，要設水平錨桿，防止滑坡。第二類(lèi)，中等風(fēng)化基巖埋深在2米~20米以?xún)鹊牟捎忙?00以人工挖孔樁，進(jìn)入中等風(fēng)化巖，一柱一樁，施工干作業(yè)，施工中注意排水，采用中間一個(gè)樁位在挖，四個(gè)角上樁位在井點(diǎn)降水。第三類(lèi)，中等風(fēng)化基巖埋深在20米-50米之間的，采用Φ800徑的沖擊成孔灌注樁。入中等風(fēng)化基巖1米，一柱一樁，施工中同簡(jiǎn)易鉆機相配合，由簡(jiǎn)易鉆機取走淤泥和粘土部分；沖擊鉆孔再接力施工基巖部份，高壓水泵吸走樁尖沉渣。從現場(chǎng)情況和樁基動(dòng)測報告上來(lái)看，上述基礎處理相當成功，一類(lèi)基礎抗拔實(shí)驗滿(mǎn)足規范要求，第二類(lèi)人工挖孔樁由于是用振搗器振搗，樁身質(zhì)量也沒(méi)有問(wèn)題，第三類(lèi)，樁基在有一根在樁頂以下6類(lèi)處小應變動(dòng)測發(fā)現，樁徑有變，后來(lái)開(kāi)挖以后發(fā)現是擴頸。全部端承樁，一柱一樁的采用也加快了施工時(shí)度，沖擊成孔的工藝也解決了山邊坡積土中含有孤石，滾石等地質(zhì)不利條件帶來(lái)樁基施工困難的問(wèn)題。
    三、中心下沉底板抗浮巖層錨桿的設計
    由于貝殼砂礫層的透水性使得下沉式底板抗浮的問(wèn)題顯得更加突出。需抗浮的底板范圍直徑約68米。經(jīng)過(guò)多種方案以比較，結合底板以上地面鋪裝和綠化植被的要求，和中等風(fēng)化基巖的埋深情況，決定采用上壓下拉的方案來(lái)解決抗浮問(wèn)題。上壓即把結構底板下降0.6米上面覆土，這樣做有兩個(gè)好處，一、0.6米正好是中心噴泉的深度，將來(lái)底板不用再局部下降，破壞結構的完整性。0.6米的厚度，其它部份覆土回填，也利于上部綠化植坡的種植成活，同時(shí)也避免了大面積結構層在夏日上暴曬，覆土起了保溫隔熱作用。第二覆土也抵消了部份地下水浮力。下拉是指用巖層錨桿抵抗剩下部份的浮力，據由鐵道科學(xué)院在巖層拉拔實(shí)驗中表明，當采用熱扎螺紋鋼筋作為拉桿時(shí)，在完整硬質(zhì)巖層的錨孔中其應力傳遞深度不超過(guò)2m，影響巖層錨桿抗拔力的主要因素是砂漿的握固能力。當巖層錨固深度為0.5m時(shí)，鋼筋能從砂漿中拔出，但當錨固長(cháng)度為1-4m時(shí)，試驗證明各根拉桿均達到鋼筋屈服強度。而錨固段未發(fā)生破壞，從巖層傳遞深度2m以及上述結果，說(shuō)明一般鋼拉桿在完整硬質(zhì)巖層中的錨固深度只要超過(guò)2m就已足夠。但在使用中，為了保證巖層錨桿的可靠性，還必須事先判明錨固區的巖體有無(wú)塌方滑坡的可能。并需防止個(gè)別坡節理分割的巖塊承受拉力后發(fā)生松動(dòng)?？紤]上述諸多因素和計算之后，巖層錨桿設計如下：材料：砂漿采用M40，525普通硅酸鹽水泥，中砂，另加三乙醇胺（水泥重量0.03%）提高早期強度，加膨脹劑增加砂漿握固力。錨拉桿件采用熱軋三級變形鋼筋。25Mnsi，屈服點(diǎn)抗拉強度（0.38/0.58（KN/mm2）），鋼筋直徑32，幫焊條采用T-55電焊條，幫焊長(cháng)度按《鋼筋混凝土工程施工及驗收規范GBJ10-65》鋼筋焊接技術(shù)要求。設計要求：采用潛孔鉆機成孔，泥漿護壁，在貝殼砂礫層加跟套管護壁，孔徑Φ130，錨桿進(jìn)入中等風(fēng)化基巖3~4米，兩種桿長(cháng)間隔布置，防止群錨效應，按冶金部《建筑基坑工程技術(shù)規范》YB9258-97中的永久性錨桿考慮，安全系數取2，錨桿設計承載力150KN，極限承載力300KN，以鋼筋屈服為錨桿破壞狀態(tài)。施工要求：錨桿每隔1米設一支架以保證其有足夠砂漿保護層厚度；攪拌過(guò)的漿液需按其配合比；直接均勻地填充到錨固段，必須保證錨固體連續密實(shí)；在漿液硬化前為，不能承受外力或由外力引起的錨體移動(dòng)；錨桿在底板下0.5米范圍內涂防銹底漆。錨桿施工完成后，由溫州市建筑學(xué)會(huì )地基處理研究所和中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土工程檢測中心聯(lián)合對其進(jìn)行單樁豎向抗拔靜力載荷試驗。
    2、樁長(cháng)約為21-22m的69#、71#、102#、433#抗拔樁，當上拔荷載加至300KN時(shí)，累計上拔量約為7.0―9.5mm.上拔量沒(méi)有明顯的拐點(diǎn)，回彈量約為累計上拔量的38―43％，上拔極限承載力大于試驗的最大荷載，滿(mǎn)足設計要求。
    3、樁長(cháng)約為18―19m的496#和546#抗拔樁，當上拔荷載加至300kN時(shí)，累計上拔量最小，約為4.2―4.8mm.上拔量沒(méi)有明顯的拐點(diǎn)，回彈量約為累計上拔量的52―55％，上拔極限承載力大于試驗的最大荷載，滿(mǎn)足設計要求。
    4、擬建場(chǎng)地位于海坦山殘丘東南側，華蓋山殘丘北側，持力層為一弧形坡面，靠近山丘處持力層較淺。由于基巖層以上為淤泥或粘土抗拔力較小，上拔摩擦力主要由埋入基巖的深度控制。在持力層較淺處，抗拔樁進(jìn)入持力層的深度可能稍大，所以產(chǎn)生較短的樁在上拔荷載相同時(shí)，上拔變形量越小的現象。
    當然，上拔變形量與材料的拉伸率有關(guān)，同等荷載下上拔變形量與上拔樁長(cháng)成正比。顯然上拔變形量與樁長(cháng)不是成正比例增長(cháng)，因而進(jìn)入持力層的深度對上撥變形量影響較大，樁長(cháng)鋼筋的拉伸對上拔變形量影響較小。
    四、結論
    9組工程抗拔樁加至極限荷載時(shí)，Q-S曲線(xiàn)都沒(méi)有明顯的拐點(diǎn)，抗拔極限荷載大于最大試驗荷載300KN值，滿(mǎn)足設計要求。卸荷后回彈量約占上拔量的40-50%，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間恢復，此9組抗拔樁仍可作工程樁使用。
    上述試驗說(shuō)明巖層錨桿設計是成功的。
    海坦廣場(chǎng)于2000年7月完工，使用至今情況良好。

    參考文獻：
    建筑基坑工程技術(shù)規范 YB9258-97　 中華人民共和國冶金工業(yè)部陳仲頤等，基礎工程學(xué) 中國建筑工業(yè)出版社1990



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