邊坡對建筑單體樁基礎(chǔ)施工過程的影響與分析

張國印, 包洪余, 來武清, 許 松(中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶 400039)

邊坡對建筑單體樁基礎(chǔ)施工過程的影響與分析

張國印, 包洪余, 來武清, 許 松
(中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶 400039)

由于原有地勢高差、施工開挖放坡及平場后周邊市政道路標(biāo)高關(guān)系等影響，山區(qū)建筑施工現(xiàn)場容易出現(xiàn)深基坑邊坡或高環(huán)境邊坡，邊坡支護(hù)的穩(wěn)定性關(guān)系到建筑單體基礎(chǔ)施工的安全。采取合理施工措施及施工順序?qū)τ诒ＷC建筑單體基礎(chǔ)施工的安全、經(jīng)濟(jì)顯得尤為重要。文章以山區(qū)某一高層住宅小區(qū)為例，介紹了項(xiàng)目施工過程中存在的深基坑邊坡和高環(huán)境邊坡及其破壞模式，對于建筑塔樓基礎(chǔ)施工的安全隱患進(jìn)行了分析，并提出了幾點(diǎn)施工建議，供同類工程進(jìn)行設(shè)計(jì)參考。

邊坡；穩(wěn)定性；安全隱患

1 工程概況

本工程位于重慶市內(nèi)，一期由3棟高層住宅(33層剪力墻結(jié)構(gòu)，總高度為99 m)、1棟SOHO公寓(30層剪力墻結(jié)構(gòu)，總高度為112.2 m)、1棟LOFT公寓(20層剪力墻結(jié)構(gòu)，總高度為106 m)及一個(gè)大型商業(yè)車庫(地上3層、地下3層或2層框架結(jié)構(gòu))，面積約22×104m2，5棟高層建筑分布于地下車庫內(nèi)部或周邊(圖1)。整個(gè)一期項(xiàng)目為大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)形式，嵌固端為車庫負(fù)一層樓板，負(fù)一層以上各單體塔樓通過結(jié)構(gòu)縫與車庫脫開。

圖1 小區(qū)整體布局

項(xiàng)目的東側(cè)為本項(xiàng)目二期用地，西側(cè)為其他業(yè)主待建的項(xiàng)目用地，北側(cè)為斜坡綠化帶，東南側(cè)為市政道路(道路外側(cè)為后期擬建停車場)，西南側(cè)為市政支路(道路外側(cè)為同步建設(shè)的社會停車場)。根據(jù)場地實(shí)際標(biāo)高及建筑總圖標(biāo)高，擬建建筑物基坑平場將在基坑四周形成最深約29 m的土質(zhì)基坑邊坡以及建筑施工完成后場地周邊(主要是西側(cè)和北側(cè))形成最高約17.5 m的環(huán)境邊坡。基坑邊坡和環(huán)境邊坡的穩(wěn)定性關(guān)系到塔樓、車庫施工過程的安全。

2 邊坡破壞模式及支擋措施

本項(xiàng)目邊坡分為基坑邊坡和環(huán)境邊坡兩種形式：基坑邊坡劃分編號為A-B、B-C-D-E、E-F、F-G-K、K-L-A，具體分段詳見圖2；環(huán)境邊坡劃分編號為H1-H2、H2-H3。各段邊坡破壞模式及支擋說明如下：

圖2 邊坡分段示意

2.1 基坑邊坡

A-B段基坑邊坡(場地西側(cè))：長52.9 m，高度2～11 m，該區(qū)段為高填方區(qū)，巖土混合邊坡。沿巖層產(chǎn)狀內(nèi)傾，土層不會沿巖層滑動，上部土體可能沿其內(nèi)部發(fā)生圓弧滑動，下部巖層沿裂隙1外傾。采用分級放坡處理，土層坡面(坡率1∶1.75，坡面噴射混凝土進(jìn)行封閉處理)緩于填土內(nèi)摩擦角(30°)，巖層面(坡率1∶0.45，坡面噴射混凝土進(jìn)行封閉處理)緩于裂隙1傾角(85°)。

B-C-D-E段基坑邊坡(場地北側(cè))：長260 m，高度1～10.5 m，該區(qū)域回填土較深，土質(zhì)邊坡。破壞模式為土體沿其內(nèi)部發(fā)生圓弧滑動。采用分級放坡處理，土層坡面(坡率1∶1.75，坡面噴射混凝土進(jìn)行封閉處理)緩于填土內(nèi)摩擦角(30°)。

E-F段基坑邊坡(場地東側(cè))：長72 m，高度5～12.2 m，土質(zhì)邊坡。破壞模式為土體沿其內(nèi)部發(fā)生圓弧滑動。采用分級放坡處理，土層坡面(坡率1∶1.75，坡面噴射混凝土進(jìn)行封閉處理)緩于填土內(nèi)摩擦角(30°)。

F-G-K段基坑邊坡(場地東南側(cè))：長178 m，高度14.5～29.1 m，土質(zhì)邊坡、巖土混合邊坡。破壞模式為土體沿其內(nèi)部發(fā)生圓弧滑動。采用分級放坡處理，土層坡面(坡率1∶1.75，坡面噴射混凝土進(jìn)行封閉處理)緩于填土內(nèi)摩擦角(30°)。基坑放坡結(jié)合道路平場進(jìn)行，基坑坡頂標(biāo)高為道路標(biāo)高。

K-L-A段基坑邊坡(場地西南側(cè))：長180 m，高度16.4～19.8 m，土質(zhì)邊坡。破壞模式為土體沿其內(nèi)部發(fā)生圓弧滑動。本項(xiàng)目西南側(cè)基坑邊坡可結(jié)合社會停車場基坑邊坡處理，兩側(cè)向道路中間放坡，兩側(cè)的主體均形成后再回填形成道路地坪。坡面(坡率1∶1.75，坡面噴射混凝土進(jìn)行封閉處理)緩于填土內(nèi)摩擦角(30°)。

基坑邊坡支擋示意見圖3。

圖3 基坑邊坡支擋示意

2.2 環(huán)境邊坡

H1-H2段環(huán)境邊坡(西側(cè))：長126 m，高度3～16 m，填方土質(zhì)邊坡。破壞模式為土體沿其內(nèi)部發(fā)生圓弧滑動。采用放坡(坡率1∶1.75，坡面噴射混凝土進(jìn)行封閉處理)+重力式、扶壁式擋墻支擋方式。

H2-H3段環(huán)境邊坡(北側(cè))：長201 m，高度4～17 m，填方土質(zhì)邊坡。破壞模式為土體沿其內(nèi)部發(fā)生圓弧滑動。采用衡重式擋墻、放坡(坡率1∶1.75，坡面噴射混凝土進(jìn)行封閉處理)+扶壁式擋墻支擋方式。

環(huán)境邊坡支擋示意見圖4。

圖4 環(huán)境邊坡支擋示意

3 基礎(chǔ)施工安全隱患及施工建議

本項(xiàng)目原有場地標(biāo)高、設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高及周邊道路標(biāo)高高差較大，形成了較多的高邊坡。部分樓棟設(shè)計(jì)最低地坪標(biāo)高與原有場地實(shí)際標(biāo)高相差較多(設(shè)計(jì)地坪高于原有場地最高達(dá)15 m)，綜合考慮填挖土方量的經(jīng)濟(jì)成本，樁基礎(chǔ)直接在原有地坪標(biāo)高施工，后續(xù)存在上部接樁情況。考慮工期因素，主體施工到一定樓層再進(jìn)行樁基礎(chǔ)之間的土體回填，造成了樁基礎(chǔ)外露時(shí)間過長。樁基礎(chǔ)外露及上部塔樓施工均對原設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)產(chǎn)生不利影響，在水平力及上部壓力、彎矩作用下，容易造成樁身壓屈及側(cè)向失穩(wěn)破壞。樁間土體回填不密實(shí)容易造成土體沉降，繼而出現(xiàn)較大的負(fù)摩阻力，對樁身造成不利影響。

擬建場地部分區(qū)域臨時(shí)土質(zhì)基坑邊坡高度過大且為新近回填土，考慮場地因素，邊坡坡底距離建筑物較近僅1 m左右(保證預(yù)留出排水溝寬度)。新近填土的沉降固結(jié)還未完全結(jié)束，邊坡坡體監(jiān)測或坡體截排水設(shè)施保護(hù)邊坡的完好性對塔樓基礎(chǔ)施工過程的安全影響較大。部分邊坡施工完畢與塔樓基礎(chǔ)之間需要進(jìn)行土體回填，部分樓棟施工過程中采取直接回填土體而未對坡面做任何鑿打處理，從而容易造成新填土體下滑對樁基礎(chǔ)產(chǎn)生沖擊。

建筑物內(nèi)部設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高存在高差，造成了部分樁基礎(chǔ)位于高差分界斜坡上，由于樁基礎(chǔ)施工需要平臺操作空間，原有混凝土坡面鑿打平臺不做任何處理而進(jìn)行基礎(chǔ)施工，在雨季施工階段容易產(chǎn)生積水深入坡內(nèi)土體中造成土體滑移破壞。

針對上述幾種施工安全隱患，邊坡及建筑基礎(chǔ)施工階段需要進(jìn)行監(jiān)測，尤其是邊坡監(jiān)測。可以采取以下幾種措施進(jìn)行處理：

(1)針對外露樁時(shí)間過長問題，應(yīng)當(dāng)提高原有設(shè)計(jì)樁身的配筋率，常規(guī)大直徑樁身配筋率0.2 %，建議提高到0.5 %～0.8 %及加大樁鋼筋直徑(表1)，同時(shí)考慮負(fù)摩阻影響加強(qiáng)樁設(shè)計(jì)。樁基礎(chǔ)施工完工后立即進(jìn)行土體分層回填夯實(shí)，然后再進(jìn)行上部主體結(jié)構(gòu)施工(土體密實(shí)度不夠容易產(chǎn)生沉降，在樁頂與建筑地坪之間形成長細(xì)比較小的短柱受力性能，改變了原設(shè)計(jì)嵌巖或者端承樁的受力性能)。

表1 樁設(shè)計(jì)配筋

(2)邊坡施工過程嚴(yán)格做好截排水措施及坡面封閉處理，尤其是新近填土(回填時(shí)間3 a內(nèi))的高土質(zhì)邊坡，土體沉降固結(jié)還未完成，應(yīng)避免造成雨季施工時(shí)出現(xiàn)邊坡滲水從而造成土體整體滑移破壞。采用動態(tài)設(shè)計(jì)法，施工、監(jiān)測同時(shí)進(jìn)行，做好邊坡的變形監(jiān)測記錄，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常情況及時(shí)停工查找問題分析并處理。

(3)臨時(shí)邊坡設(shè)計(jì)年限一般為2 a，施工前應(yīng)該做好各方交底，針對工期、銷售等因素影響放置時(shí)間過久的邊坡，可以提高邊坡設(shè)計(jì)年限和設(shè)計(jì)等級來加強(qiáng)邊坡設(shè)計(jì)。

(4)針對邊坡周邊的建筑物，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮部分土推力的影響，加強(qiáng)下部樓層的豎向構(gòu)件及水平構(gòu)件的設(shè)計(jì)。

(5)相鄰建筑物之間存在高差情況，應(yīng)當(dāng)合理安排施工順序。有環(huán)境邊坡設(shè)計(jì)時(shí)，臨時(shí)基坑邊坡、建筑物基礎(chǔ)、環(huán)境邊坡結(jié)合進(jìn)行施工。

(6)對于基礎(chǔ)施工后回填基礎(chǔ)與邊坡之間的土體時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇分層壓實(shí)回填，同時(shí)對原有邊坡混凝土坡面進(jìn)行鑿打處理，增加新舊土體之間的摩阻力(圖5)。

(7)永久環(huán)境邊坡坡頂不應(yīng)進(jìn)行大面積超堆載，避免造成邊坡土體失穩(wěn)從而造成周邊建筑物樁基出現(xiàn)大面積滑移，從而造成結(jié)構(gòu)主體破壞。

(8)受場地影響邊坡坡率僅達(dá)到1.2 %～1.5 %,無法滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)當(dāng)對土體進(jìn)行加固后才能進(jìn)行放坡處理。

圖5 臨時(shí)邊坡鑿打示意

4 結(jié)論

擬建場地原有標(biāo)高、建筑設(shè)計(jì)標(biāo)高及周圍道路標(biāo)高存在較大的高差時(shí)，需要進(jìn)行邊坡專項(xiàng)設(shè)計(jì)。建筑物基礎(chǔ)及主體施工時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合基坑邊坡、環(huán)境邊坡圖紙進(jìn)行。施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求施工，同時(shí)編排合理的施工措施，保證建筑基礎(chǔ)及主體施工過程中的安全，避免施工不當(dāng)帶來安全隱患。

[1] GB 50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50330-2013 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JGJ 94-2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JGJ 120-2012 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[5] 吳開輝.基坑邊坡失穩(wěn)對臨近樁基的影響分析[J].福建建設(shè)科技，2015(1)：1-4.

[6] 向國濤.基坑周邊樁基礎(chǔ)施工技術(shù)措施[J].科學(xué)時(shí)代，2014(21)：108-109.

[7] 張國印，曹繼苓，曾微.山區(qū)高層建筑施工中樁基礎(chǔ)外露問題的探討分析[J].施工技術(shù)，2013(8)：86-87.

張國印(1982～)，男，高級工程師，研究方向?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及邊坡工程設(shè)計(jì)。

TU94+2

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[定稿日期]2016-06-30