城市中心區(qū)舊城改造過程中,毗鄰建筑物的安全是一個不可回避的十分重要的問題。業(yè)內(nèi)同行提出,毗鄰建筑物的保護(hù)應(yīng)當(dāng)采取主動式的防御,充分體現(xiàn)預(yù)防為主的方針,才是可取的最佳方式和途徑。因為現(xiàn)代化安全理論認(rèn)為安全管理系統(tǒng)是一個人造的體系工程它完全可以通過事前的各種預(yù)防性措施,預(yù)防性技術(shù)造就一個安全的技術(shù)結(jié)構(gòu)體系,這個體系完全可以避免各種險情的出現(xiàn),從而取得最好的安全效果和求得最佳的經(jīng)濟效益。為此,我們整理了哈爾濱中財大廈工程的做法,供大家參考。
一、中財大廈的主要情況
1.基本情況
中財大廈工程,建筑面積31000m2,占地面積約為2000m2,通過沉降縫分為高低兩區(qū),其中高區(qū)地下2層,地上28層,基礎(chǔ)為鉆孔注漿樁,低區(qū)為地下局部2層,地上6層,基礎(chǔ)為筏片基礎(chǔ)的框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。
2.周邊情況
中財大廈工程位于哈爾濱道里區(qū)田地大街與兆麟大街交叉處,北、東、南側(cè)分別是哈市主要的交通街道,西側(cè)毗鄰建筑是相距15cm 林苑賓館(13層)和七臺河賓館(7層)(如圖1)
圖1 中財大廈位置平面圖
二、中財大廈開工前遇到的難點問題
1.地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況不好
中財大廈地處道里區(qū)距松花江僅4km,由河漫灘形成的基礎(chǔ),由于淤泥層的存在,阻礙了地下水的上下流動,對人工降水十分不利,地下水位較高常年靜水位在-4.9m左右,雜填土較厚,剖面如上圖。
2.西側(cè)7層七臺河賓館基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)狀況不清
因該建筑物建筑年代較早(建于70年代初),相關(guān)圖紙不全,因此,對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式均無法直接掌握,對保護(hù)方案的確定造成難度。
3.地下管線情況不詳
由于該工程地處哈市中心地段的舊城區(qū),地下市政管線較為復(fù)雜,因此,施工前摸清地下管線的種類、數(shù)量、埋深、走向及建筑紅線的距離十分必要,它是提供施工帷幕樁的位置、深度及施工基礎(chǔ)作業(yè)面的大小的前提條件。
4.三面面臨交通干線
由于該建筑物地處哈市道里、道外、南崗三個區(qū)的交會處,臨近市政府機關(guān)及主要商業(yè)區(qū),三條街道的車流量相當(dāng)大,如果施工中采取措施不當(dāng),出現(xiàn)意外,其后果不堪設(shè)想。
5.兩個賓館,客流量較大
林苑賓館是80年代后期建成使用的中型賓館,由于地處中心地段客流量大,是我市較有影響的大中型賓館之一。七臺河賓館是七臺河政府住哈辦事處及對外賓館的綜合性大樓。因此,施工中必須保證兩個建筑物正常使用及安全。
6.中財大廈工程結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜
由于該建筑物地質(zhì)條件較為復(fù)雜,雜填土層、淤泥均較厚,地下水位較高等不利的條件下,設(shè)計高區(qū)為負(fù)2層,地上通過兩次轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)由框架轉(zhuǎn)換為剪力墻結(jié)構(gòu),低區(qū)、地下局部2層,地上6層框架結(jié)構(gòu)形式。
上述6個方面的難點決定了該工程的復(fù)雜性,艱難性,為了保護(hù)毗鄰建筑物安全使用,保護(hù)地上管線的安全使用,保護(hù)三條交通干線的安全使用。工程在開工之前必須應(yīng)對上述6個難點,逐一加以解決,才能實現(xiàn)“三個安全”使用的要求。
三、開工前的技術(shù)資料準(zhǔn)備工作
上述6個方面的難點,決定了開工不可倉促上馬,必須在充分掌握有關(guān)技術(shù)資料的前提下,做出詳細(xì)的施工方案后,才能施工。
1.對地下管線采取挖探方法
準(zhǔn)確地掌握其種類、數(shù)量、埋深、走向及新建筑物的距離(挖探平面如圖2)經(jīng)過挖掘確認(rèn):
A.沿田地街方向在-1.2m~-2m的埋深處發(fā)現(xiàn)有3條高壓電纜,2條電信光纜及1條給水干線,位置如圖2(a)
B.沿兆麟街方向在-1.2m~-2m之間埋深處有3條高壓電纜,1條建國前埋設(shè)現(xiàn)正在使用的舊煤氣管。位置如圖2(b)
C.沿斜角街方向在-1.2m~-2m埋深處有3條高壓電纜,位置如圖2(c)
圖2 挖探平面圖
經(jīng)過對四個探挖點詳盡考察,確認(rèn)這9條高壓電纜線是圍繞擬建工程三邊的3條電纜,此外還有1條光纜、1條給水干線、1條煤氣管線等。這些地下管線分布情況的確認(rèn)為避免開工后發(fā)生觸碰或損壞造成重大事故提供了有力保障。
2.對林苑賓館的調(diào)查
林苑賓館緊靠擬建的中財大廈,高度近50m。因此,查清其基礎(chǔ)狀況十分重要。通過查找資料和圖紙了解到,林苑賓館是80年代后期建成的框架結(jié)構(gòu),基底標(biāo)高為-6.5m,地下1層,基礎(chǔ)樁型為泥漿護(hù)壁樁,樁徑600mm,樁長18m。(相關(guān)位置如圖3)
圖3 林苑賓館位置圖
3.七臺河賓館的調(diào)查及情況
七臺河賓館始建于七十年初期,由于歷史原因各種資料已無法查詢,為制定合理的施工方案提供準(zhǔn)確的技術(shù)資料,我們采取橫挖其相臨基礎(chǔ)斷面,以查清其基礎(chǔ)埋深及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)狀況。(如圖4)
圖4 七臺河賓館基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖
從七臺河基礎(chǔ)斷面可分析出,該建筑物是由砼條型基礎(chǔ)形成的磚混結(jié)構(gòu)。
4.3條交通干線的調(diào)查
3條交通干線是哈市中心區(qū)的交通樞紐地段,高峰期每分鐘單向通過的車輛超過10輛,如果有道路不暢,就會造成道里區(qū)中心地段的交通困難。為此,此處施工對道路交通不能有一點干擾,路面不可有任何破壞,必須確保其暢通。
上述四個方面的調(diào)查,是開工前必不可少的工作,為以后的正式施工提供了極為重要的基本依據(jù)。
四、毗鄰建筑物保護(hù)方案的設(shè)計
中財大廈工程設(shè)計為地下2層,因此在深基坑施工中,毗鄰建筑物保護(hù)方案的設(shè)計主要考慮帷幕樁的選擇及設(shè)計、人工降水的設(shè)計兩個方面的工作。
(一)帷幕樁的選擇與設(shè)計
帷幕樁的選擇經(jīng)研究可以選擇的樁型有振拔樁,鉆孔壓漿樁和泥漿護(hù)壁樁三種樁型。
振拔樁:雖然施工速度快,造價較低但由于振動噪聲及干擾相當(dāng)大,在城市中心區(qū)舊城改造中不宜采用。
鉆孔壓漿樁:施工速度較快,且適合于高地下水位成樁,但由于在壓漿過程中對周邊土體產(chǎn)生3~5Mpa的壓力,因此,在施工過程中對施工工藝要求非常嚴(yán)格,稍有不慎極可能對相鄰建筑物地基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擾動,其中產(chǎn)生的粉砂液化現(xiàn)象所導(dǎo)致的后果比較嚴(yán)重,因此,在有相鄰建筑物的深基坑施工過程中,在無確有把握的情況下,不宜采用該種樁型的帷幕樁,而在無相鄰建造物的情況下則非常適宜。
泥漿護(hù)壁樁:施工速度較慢,對毗鄰建筑振動干擾較小,同時,該樁型也適合于高地下水位成樁。
經(jīng)過比較,確定方案如下:
1.帷幕樁的選型采用復(fù)合樁
在靠近林苑賓館、七臺河賓館的一側(cè)(即擬建中財大廈的西側(cè))選擇泥漿護(hù)壁樁,在臨斜角街、田地街、兆麟街及西側(cè)無相鄰建筑物段選擇鉆孔壓漿樁。如圖5(實心為泥漿護(hù)壁樁,空心為鉆孔壓漿樁)
圖5 帷幕樁示意圖
2.帷幕樁的設(shè)計
經(jīng)過計算,臨街面帷幕樁采用直徑600mm,樁長度為14m,凈距間為660mm,受力鋼筋直徑為φ25的鉆孔壓漿樁;西側(cè)與七臺河賓館相鄰建筑相近的帷幕樁采用直徑600mm、長度為8m、凈距為600mm,受力鋼筋直徑φ20的泥漿護(hù)壁樁;林苑賓館側(cè)帷幕樁設(shè)計考慮到加固基礎(chǔ)提高基礎(chǔ)上的承載力,故采用兩排泥漿護(hù)壁樁并與基礎(chǔ)梁—9相連,兼做工程樁用,其樁直徑、樁長、間距、配筋與七臺河側(cè)帷幕樁相同。
3.錨桿的設(shè)計與施工
在土方開挖后帷幕樁臨空面將隨著挖掘深度的加大而增加。為確保路面的絕對安全,因此,在北、東、南側(cè)土方挖至-3.7mm時增設(shè)第一道錨桿,當(dāng)錨桿強度滿足設(shè)計要求張拉后繼續(xù)開挖至-7.5m,在-7.0m位置再增設(shè)第二道錨桿,完成后開挖至基底。與西側(cè)相鄰建筑的帷幕樁樁頂標(biāo)高分別為-4.7m和-2.0m。帷幕樁臨空高度在5.0m與3.0m之間,經(jīng)計算要求其嵌固濃度在8m和6m時能夠滿足帷幕樁的相對穩(wěn)定(如圖6)。
圖6 錨桿設(shè)置示意圖
(二)人工降水方案的選擇與設(shè)計
根據(jù)地質(zhì)資料,該地段地下水位豐水期與沽水期的水位為-3.8m~-6.4m之間,新建中財大廈為-9.8m,因此,為保證施工必須實施人工降水。人工降水由于水力坡度的作用產(chǎn)生水漏斗現(xiàn)象必然又會擾動地基結(jié)構(gòu)狀態(tài),從而對毗鄰建筑物的安全使用形成一定的影響,以至于引起毗鄰建筑物不均勻沉降。因此,在選擇和設(shè)計人工降水方案時必須考慮兩個因素:一是盡力控制人工降水總量,從而減少水力坡度,降低水漏斗現(xiàn)象對周邊毗鄰建筑物地基結(jié)構(gòu)狀態(tài)的擾動強度;二是盡量縮短人工降水的延續(xù)時間,以減少擾動的周期。因此,施工前提出兩個方案。
第一種方案
布置大口徑排水井法。即在新建筑物施工前周邊按一定距離(距離大小經(jīng)計算定)布置排水井,整體降低地下水;同時對七臺河賓館設(shè)補水井,以減少建筑的地下砂間孔隙率增大,承載力降低的現(xiàn)象,經(jīng)理論計算,大口徑排水井總數(shù)16口,井深21m,每口井內(nèi)設(shè)抽水量為40T/H,補水井3口(如圖7)。
圖7 補水井位置圖
第二種方案
根據(jù)新建中財大廈的結(jié)構(gòu)特點,是通過沉降縫將其分為高低兩個區(qū)段。同時,依據(jù)先高后低的施工原則,在降低地下水過程中可以采取分段降水的方法,即先降高區(qū)地下水位,待高區(qū)主體施工完畢后再降低區(qū)。這樣既能滿足施工要求,以能降低施工費用,同時也滿足了相鄰建筑物長時間在低地下水位狀態(tài)下的不利。經(jīng)理論計算排水井總數(shù)為10口,深度21m,每口井高抽水量為50T/H水泵一臺,高區(qū)施工啟動1~7號井,低區(qū)施工啟動5~10號井,0為觀察井(如圖8)。