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海坦廣場基礎結構設計

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


    一、概述
    海坦山城市廣場是溫州市市政府為提高城市品位，為民創(chuàng)建休憩場所的又一舉措。廣場方案由澳大利亞環(huán)境設計方面的專家設計，我院承接了擴初和施工圖階段的設計任務。廣場總建筑面積1.6萬m2，中心是一個直徑為68米的下沉式廣場，設有中心噴泉，周圍是地下室車庫，設計意圖是以下沉突出海拔不高的海坦山風貌，以大臺階引入中心廣場，廣場中心布置一船型甲板狀切入體，體現(xiàn)海邊港口城市的地理特點，沿船頭甲板中線上布置一方形塔式構筑物，可登高觀看下沉廣場景致。結構上來講，本工程采用全現(xiàn)澆、全框架，地下室車庫頂板180厚，考慮停車和上部植被荷載地下部份結構抗?jié)B等級S6，C30混凝土。中心下沉區(qū)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，地質情況相當復雜，整個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化基巖，東南方南50米左右才見中等風化基巖，在這兩者之間的地帶地質情況從風化基巖，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困難，鑒于上述情況，結合整個結構的荷載分布，我們采用多種樁基和特殊地基處理手段相結合的方法來進行解決，按地質情況來分類：一類，基礎正位于中等風化基巖的，則柱縱筋直接錨入完整基巖?？v筋錨入基巖時要有一定角度，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，位于坡度比較陡的位置上，要設水平錨桿，防止滑坡。第二類，中等風化基巖埋深在2米~20米以內的采用Φ800以人工挖孔樁，進入中等風化巖，一柱一樁，施工干作業(yè)，施工中注意排水，采用中間一個樁位在挖，四個角上樁位在井點降水。第三類，中等風化基巖埋深在20米-50米之間的，采用Φ800徑的沖擊成孔灌注樁。入中等風化基巖1米，一柱一樁，施工中同簡易鉆機相配合，由簡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(xiàn)場情況和樁基動測報告上來看，上述基礎處理相當成功，一類基礎抗拔實驗滿足規(guī)范要求，第二類人工挖孔樁由于是用振搗器振搗，樁身質量也沒有問題，第三類，樁基在有一根在樁頂以下6類處小應變動測發(fā)現(xiàn)，樁徑有變，后來開挖以后發(fā)現(xiàn)是擴頸。全部端承樁，一柱一樁的采用也加快了施工時度，沖擊成孔的工藝也解決了山邊坡積土中含有孤石，滾石等地質不利條件帶來樁基施工困難的問題。
    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題顯得更加突出。需抗浮的底板范圍直徑約68米。經(jīng)過多種方案以比較，結合底板以上地面鋪裝和綠化植被的要求，和中等風化基巖的埋深情況，決定采用上壓下拉的方案來解決抗浮問題。上壓即把結構底板下降0.6米上面覆土，這樣做有兩個好處，一、0.6米正好是中心噴泉的深度，將來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(jù)由鐵道科學院在巖層拉拔實驗中表明，當采用熱扎螺紋鋼筋作為拉桿時，在完整硬質巖層的錨孔中其應力傳遞深度不超過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，鋼筋能從砂漿中拔出，但當錨固長度為1-4m時，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，說明一般鋼拉桿在完整硬質巖層中的錨固深度只要超過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(qū)的巖體有無塌方滑坡的可能。并需防止個別坡節(jié)理分割的巖塊承受拉力后發(fā)生松動?？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，幫焊長度按《鋼筋混凝土工程施工及驗收規(guī)范GBJ10-65》鋼筋焊接技術要求。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，錨桿進入中等風化基巖3~4米，兩種桿長間隔布置，防止群錨效應，按冶金部《建筑基坑工程技術規(guī)范》YB9258-97中的永久性錨桿考慮，安全系數(shù)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(xù)密實；在漿液硬化前為，不能承受外力或由外力引起的錨體移動；錨桿在底板下0.5米范圍內涂防銹底漆。錨桿施工完成后，由溫州市建筑學會地基處理研究所和中國科學院武漢巖土力學研究所巖土工程檢測中心聯(lián)合對其進行單樁豎向抗拔靜力載荷試驗。
    2、樁長約為21-22m的69#、71#、102#、433#抗拔樁，當上拔荷載加至300KN時，累計上拔量約為7.0―9.5mm.上拔量沒有明顯的拐點，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，滿足設計要求。
    3、樁長約為18―19m的496#和546#抗拔樁，當上拔荷載加至300kN時，累計上拔量最小，約為4.2―4.8mm.上拔量沒有明顯的拐點，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，滿足設計要求。
    4、擬建場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，上拔變形量越小的現(xiàn)象。
    當然，上拔變形量與材料的拉伸率有關，同等荷載下上拔變形量與上拔樁長成正比。顯然上拔變形量與樁長不是成正比例增長，因而進入持力層的深度對上撥變形量影響較大，樁長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，Q-S曲線都沒有明顯的拐點，抗拔極限荷載大于最大試驗荷載300KN值，滿足設計要求。卸荷后回彈量約占上拔量的40-50%，經(jīng)過一段時間恢復，此9組抗拔樁仍可作工程樁使用。
    上述試驗說明巖層錨桿設計是成功的。
    海坦廣場于2000年7月完工，使用至今情況良好。

    參考文獻：
    建筑基坑工程技術規(guī)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 中國建筑工業(yè)出版社1990



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