在城市中心區(qū)舊城區(qū)改造中,由于各種其中原因,出現(xiàn)了一些“半截子”工程,有的“半截子”工程在基坑開挖后即停工閑置,這類基坑開挖的閑置工程,存在著諸多的問(wèn)題,特別是在停工續(xù)建中遇到的問(wèn)題相對(duì)復(fù)雜。本篇介紹的是2002年哈爾濱市道里區(qū)龍鳳大廈工程,在基坑開挖7年之后,又重新復(fù)建的過(guò)程中,與毗鄰建筑物遇到的安全問(wèn)題及處理措施和辦法。
一、工程概況
1.周邊環(huán)境
龍鳳大廈工程位于哈爾濱市道里區(qū)新陽(yáng)路與區(qū)樂街交叉路口處。其南側(cè)距基坑16m處為兩棟7層住宅樓,西側(cè)為一棟6層新建酒店;東、北兩側(cè)緊臨城市主要交通干道。(如圖1)
圖1龍鳳大廈位置平面圖
2.工程情況
龍鳳大夏工程總占地面積為4300m2,總建筑面積為74000m2,地下2層,地上27層?;A(chǔ)為CFG樁基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)基坑深度平均11m。
龍鳳大廈工程于1994年開挖基坑,當(dāng)時(shí)基坑開挖平均深度8m。由于各種原因,基坑開挖后即行停工至2001年,共停7年,2002年3月開始復(fù)工。
龍鳳大廈西側(cè)為間距僅10cm的新建王朝酒店。該建筑基礎(chǔ)為鉆孔壓漿樁,工程樁埋深12m,樁徑600mm,地下1層,地上4層,局部6層框架結(jié)構(gòu)。由于該建筑基礎(chǔ)梁挑入龍鳳大廈基礎(chǔ)1.2m,該酒店樁基礎(chǔ)頂標(biāo)高在自然地面-6.5m處,而新建龍鳳大廈工程的樁頂標(biāo)高在自然地面-11m處,因此在施工中該酒店的基礎(chǔ)樁外露4.5m長(zhǎng)(即摩擦樁外側(cè)摩擦力減弱)(如圖2)。
圖2 相鄰兩建筑基礎(chǔ)示意圖
北側(cè)距哈市景觀大道——新陽(yáng)路僅6m?;颖谠O(shè)帷幕樁,樁徑600mm,樁距900mm,埋深14m,采用鉆孔壓漿樁工藝。原有帷幕樁在基坑底標(biāo)高下埋深3m,且原砼部分風(fēng)化,同時(shí)壓漿樁二次補(bǔ)漿量不夠,部分樁主筋外露。另外局部坑壁距新陽(yáng)路僅4m(如圖3)。
圖形 北側(cè)基礎(chǔ)示意圖
南側(cè)基坑距離兩棟住宅16m,該住宅樓竣工時(shí)間1995年,地下1層,地上7層,壓樁基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)形式為磚混結(jié)構(gòu),該側(cè)護(hù)壁為鋼板樁配部分砼樁,錨桿兩道。由于時(shí)間較長(zhǎng),兩次地下水上漲,部分錨桿失效,錨頭脫落,有11根砼樁已傾倒(如圖4)。
圖4 南側(cè)基礎(chǔ)示意圖
東側(cè)相鄰二類街道——共樂街。帷幕樁為砼樁,樁型、樁徑同上。錨桿兩道,相對(duì)穩(wěn)定。但由于長(zhǎng)時(shí)間停工,兩次地下水沖刷,樁間土大部分已沖掉,致使樁身與擋土分離,形成空洞。
為施工,在東側(cè)和南側(cè)布置了630kN.M、1200kN.M兩部塔吊(如圖5)。
圖5 東側(cè)基礎(chǔ)示意圖
二、地質(zhì)情況
龍鳳大廈地處哈市道里區(qū),地勢(shì)較低,距松花江只有2km,地下水位較高,以砂層為主,是較典型的河漫灘形地質(zhì),常年靜止水位距自然地面在-3.6m-7.2m之間,地質(zhì)剖面如圖6。
圖6 龍鳳大廈地質(zhì)側(cè)面圖
三、施工 中出現(xiàn)的險(xiǎn)情
2002年3月該工程開始全面復(fù)工,在復(fù)工的起始階段坑壁相對(duì)穩(wěn)定。查基坑施工到設(shè)計(jì)標(biāo)高-11m時(shí),險(xiǎn)情相繼出現(xiàn),到6月初險(xiǎn)情相當(dāng)嚴(yán)重,成為哈爾濱市建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)最大的險(xiǎn)情之一。
1.西面王朝酒店隨時(shí)可能坍塌
當(dāng)龍鳳大廈土方開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高-11m時(shí),該建筑物的工程樁外露4.5m,且樁間中砂產(chǎn)生流動(dòng)如圖7。5~6月份雨水較大,部分工程樁的臨空面逐漸加大,磨擦力也隨之減弱,該建筑基礎(chǔ)承載力嚴(yán)重下降,因此,基礎(chǔ)樁隨時(shí)都會(huì)出現(xiàn)位移、斷裂和傾倒危險(xiǎn)。同時(shí),由于該飯店新近開業(yè),生產(chǎn)非常紅火,每天營(yíng)業(yè)時(shí)間內(nèi)均有600人同時(shí)在其中吃飯,一旦出現(xiàn)問(wèn)題,其后果十分嚴(yán)重。因此,該建筑所面臨的狀況成為施工中第一險(xiǎn)(如圖7)。
圖7 西面基礎(chǔ)示意圖
2.兩側(cè)塔吊有整體傾倒的危險(xiǎn)
南側(cè)630塔吊的基礎(chǔ)呈“十”字形梁,其下設(shè)置了5根鉆孔壓漿樁。由于常年雨水的沖刷已有3根外露?;A(chǔ)外側(cè)帷幕樁已出現(xiàn)位移,塔吊隨時(shí)有整體傾倒的危險(xiǎn)(如圖8)。
圖8 塔機(jī)基礎(chǔ)示意圖
3.北、東側(cè)第三大危險(xiǎn)
由于該工程常年降水,基礎(chǔ)施工至設(shè)計(jì)標(biāo)高后較深(自然地觀下-11m),帷幕樁在雨水的沖刷下樁間土失落較多樁身多數(shù)產(chǎn)生位移角,基坑周圍3m的范圍內(nèi)地面出現(xiàn)多處塌陷,臨時(shí)設(shè)施、機(jī)械設(shè)備,面臨危險(xiǎn)。北側(cè)新陽(yáng)路已出現(xiàn)裂縫,人行道局部已塌陷,更為嚴(yán)重的是原砼帷幕樁設(shè)計(jì)不合理,在基坑底以下埋深僅有3.0m,其受拉鋼筋的直徑偏小,基坑壁在土壓力和車輛振動(dòng)荷載影響下,帷幕樁樁坑壁隨時(shí)可能向基坑內(nèi)坍塌,成為當(dāng)時(shí)施工中的第三險(xiǎn)情(如圖9)。
圖9 北、東側(cè)基礎(chǔ)示意圖
當(dāng)龍鳳大廈施工到基底設(shè)計(jì)標(biāo)高后,王朝酒店、塔吊、新陽(yáng)路、住宅樓相繼出現(xiàn)險(xiǎn)情。因此保護(hù)相鄰建筑物的安全、保護(hù)景觀大道不被破壞、避免吊車傾倒造成重大安全事故的發(fā)生,成為該基礎(chǔ)施工中的第一位大事。
四、排險(xiǎn)方案設(shè)計(jì)與施工
1.排除王朝酒店的險(xiǎn)情是該基礎(chǔ)施工首先要解決的問(wèn)題,但酒店?yáng)|側(cè)山墻基礎(chǔ)樁已全部外露,,臨靠新陽(yáng)路主干線又受到振動(dòng)荷載干擾,王朝酒店處在極不穩(wěn)定狀態(tài),如果再施于其他其承截能力嚴(yán)重下降外力就可能加劇惡化。因此,王朝酒店排險(xiǎn)方案的確定受到極大限制。根據(jù)地質(zhì)條件,經(jīng)過(guò)多方案比較,確定其排險(xiǎn)方案如下:
a)、在該基礎(chǔ)樁外側(cè)沿基坑全長(zhǎng)設(shè)置一道深9m的注漿隔擋墻。設(shè)置隔擋墻的目的有三:一是穩(wěn)定王朝酒店處在極其薄弱狀態(tài)下的工程樁,保證其處在-11m下的7.5m樁身不發(fā)生新的位移,同時(shí)加固了地基,確保上部建筑物的安全。二是此隔擋墻設(shè)置后,可以減少外側(cè)龍鳳大廈基礎(chǔ)施工對(duì)其擾動(dòng)。三是考慮到龍鳳大廈為29層(含地下2層)建成后其沉降量要大于已使用幾年的王朝酒店。在沉降過(guò)程中,由于龍鳳大廈基礎(chǔ)下沉而擾動(dòng)靠王朝酒店?yáng)|側(cè)基礎(chǔ),從而導(dǎo)致王朝酒店整體產(chǎn)生不均勻沉降,而設(shè)置隔擋墻后,將不同年代施工的地基上部荷載相差很大的兩棟建筑物的地基實(shí)施了分隔,對(duì)已交付使用6年的層數(shù)較少、上層荷載較小的王朝酒店是一項(xiàng)非常必要的保護(hù)措施(如圖10)。
b)、在該基礎(chǔ)外側(cè)設(shè)置兩道直徑600mm,間距600mm,深度9m素砼樁,采用CFG樁素砼旋噴工藝。CFG樁的施工工藝是:先將鉆桿鉆到樁身底訓(xùn),用高壓泵將細(xì)石砼通過(guò)鉆桿泵送到樁尖底部,隨著泵送砼,緩慢提升鉆桿,至鉆桿撥出樁頂標(biāo)高,停止泵送砼。用CFG樁一是減少對(duì)毗鄰建筑的振動(dòng)。二是樁身在鉆孔時(shí),不會(huì)產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象。因此,采用CFG樁加固可減少對(duì)王朝酒店基礎(chǔ)的干擾和破壞,由于王朝酒店基礎(chǔ)樁外側(cè)已設(shè)置一道地下水泥漿隔擋墻。這樣在王朝酒店工程樁一側(cè)形成了兩道強(qiáng)有力的加固防護(hù)設(shè)施(如圖10)。
圖10 王朝酒店工程樁加固防護(hù)圖
c)、在CFG樁上設(shè)置承臺(tái),在承臺(tái)上澆筑一道剪力墻(此剪力墻即龍鳳大廈基礎(chǔ)地下室的結(jié)構(gòu)外墻)(如圖11)。
d)、在龍鳳大廈基礎(chǔ)到-2層頂時(shí),在剪力墻與王朝酒店基礎(chǔ)之間空隙處用中砂分層水撼回填,以恢復(fù)王朝酒店的基礎(chǔ)樁的摩擦力(如圖11)。
圖11 龍鳳大廈基礎(chǔ)示意圖
王朝酒店的排險(xiǎn)方案采取素漿隔擋墻、CFG樁、剪力墻加固、水撼中砂回填四項(xiàng)措施,實(shí)踐證明對(duì)增強(qiáng)酒店基礎(chǔ)樁的穩(wěn)定性、防止基礎(chǔ)樁產(chǎn)生位移、斷裂和傾倒起到了至關(guān)重要的作用。而素漿隔擋墻的設(shè)置及CFG樁的選用在酒店基礎(chǔ)樁承載力已經(jīng)很薄弱的情況之下,未使其受到新的干擾和破壞以至釀成后果,是兩個(gè)極其慎重和嚴(yán)密的防護(hù)措施。
見表
圖12 塔機(jī)平面圖
a)、卸荷:卸去塔基周邊3m范圍內(nèi)的地面荷載,以減輕塔吊支撐樁的壓力,并在基座周邊挖排水溝一道,及時(shí)排除地面水和積水,避免雨水滲漏影響樁基及樁基周圍土坍塌。
b)、加固:對(duì)原錨桿重新加固、重新焊錨頭,同時(shí)采取和王朝酒店基礎(chǔ)樁同樣方法對(duì)帷幕樁、支撐樁進(jìn)行加固。
c)、監(jiān)測(cè):由于場(chǎng)地狹小險(xiǎn)情較大,塔吊無(wú)法拆遷,因此在排險(xiǎn)過(guò)程對(duì)塔吊定時(shí),定人進(jìn)行沉降及豎向觀測(cè),出現(xiàn)異常,立即采取必要的應(yīng)急措施,確保行人安全和毗鄰建筑物的安全。
d)、控制使用:在排險(xiǎn)之后的一段時(shí)間內(nèi),采用限制吊車高度,控制吊裝重量及使用時(shí)間,以減輕支撐樁的壓力。在CFG樁及剪力墻強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)再實(shí)施全負(fù)荷運(yùn)行。
3.保護(hù)新陽(yáng)路及共樂街的方案
由于北側(cè)和東側(cè)的帷幕樁的砼質(zhì)量不好,埋深不夠,隨時(shí)有坍塌的危險(xiǎn),影響新陽(yáng)路、共樂街及地下設(shè)計(jì)的安全,為此采取如下措施:
a)、清除靠新陽(yáng)路一側(cè)障礙物及臨時(shí)設(shè)施,拆除工人宿舍250m2,以減輕滑移面內(nèi)的壓力。
b)、廁所停止使用,一則減輕荷載,同時(shí)避免而內(nèi)流水滲入坑內(nèi)。
c)、在坑壁上筑土堤一道,高300cm,寬500cm,防止雨水流入坑內(nèi)