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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-09-02 08:42 熱度:
提要:本文以現場監測數據為分析依據,結合理論分析方法,對匯賢雅居基坑開挖對建筑物的開裂機制,地層開裂變形,房屋的變形進行分析;同時也對改進支護方案中不足之處提出了處理措施,并提出合理化的裂縫修復方案。
關鍵詞:基坑;建筑物;開裂;監控測量
在城市改造和建設中,基坑開挖引起的周圍地表土沉降問題越來越受到人們的重視,基坑開挖是一個復雜的地質工程問題,它既涉及基坑的自身強度與穩定性,又包含了地質環境和社會影響問題。在基坑開挖過程中,除了要保證基坑的安全,使坑內外的各種工程順利施工,還要避免因地表不均勻沉降而引起鄰近建筑物、地下管線及其它市政設施的破壞而造成的經濟損失及社會影響。本文結合匯賢雅居工程基坑開挖實例,針對基坑開挖引起的鄰近建筑不均勻沉降的原因及建筑物結構裂縫和地表裂縫的原因進行了分析,提出了防治對策,對基坑施工的順利進行及保護鄰近建筑物具有一定的實際意義。
1、工程地質概況
1.1工程概況
匯賢雅居工程,位于佛山市禪城區金魚街。本工程建筑為高層住宅。結構類型為框架結構。地下一層,地上十一層。總建筑面積為16194.88㎡,其中地下室面積為1853.52㎡,基底面積1288.04㎡。本工程采用φ500預應力管樁基礎,地下室底板面標高為-4.1m,底板加墊層厚為0.45m,現場地面標高約為-0.35m,故地下室大面積開挖深度約為4.2m。
1.2工程地質及水文地質條件
根據勘察資料,基坑所處地理環境屬沖積平原地帶,原地形起伏不大。基坑開挖深度的范圍內由上而下為1層素填土→2-1層淤泥質土→2-2粉沙→2-3淤泥質土。1層素填土:主要土性為素填土,灰-灰黃色,松散,主要由粘性土、建筑垃圾為主堆填,含較多磚及石塊;2-1層淤泥、淤泥質土:深灰~灰黑色,流塑,濕,含少量粉砂或夾薄層粉砂,層頂標高:-0.6~2.0m,天然含水率ω=30.4~40.2%,孔隙比e=0.889~1.152,液性指數Il=1.01~1.07,粘聚力c=5.2~9.3Kpa,內摩擦角φ=4.1~30.5o,壓縮系數α=0.1~0.4,屬高壓縮性土;2-2層粉砂:淺灰色,松散~稍密,飽和,含少量粘粒及腐殖質,層頂標高:-7.9~0.6m,天然含水率ω=16.9~23.7%,孔隙比e=0.557~0.672,壓縮系數α=0.09~0.12,屬中壓縮性土;2-3淤泥質土:深灰~灰黑色,流塑,濕,含少量粉砂或夾薄層粉砂,層頂標高:-11.7~-2.8m,天然含水率ω=40.2%,孔隙比e=1.068,液性指數Il=1.07,粘聚力c=5.9Kpa,內摩擦角φ=4.1o,壓縮系數α=1.02,屬高壓縮性土。
場地內主要含水層為較厚的第四系松散土層,含孔隙水,總體上水量一般。該場地內地下水補給來源主要為大氣降水。本場地初見水位為0.5~0.7米。
2、基坑支護設計方案
根據工程特點,場地四置關系、地質、地下水情況,本工程基坑開挖的支護、降水采用如下措施:
基坑支護采用噴錨網支護,單排φ500mm@350mm深層攪拌樁、帷幕防滲措施;共設置4排錨桿,豎向排距為1200mm+1000mm+800mm+800mm(由深層攪拌樁頂向下排列),1~3排錨桿為25@800mm,l=14m,4排錨桿為25@800mm,l=12m;噴錨網面分別掛φ8@200鋼筋網,噴C20混凝土100厚。
在基坑內采用水泵抽排天然降水措施,并在地面周圍設置排水溝和過濾池,以滿足天然降水及施工排水要求。
本工程基坑土方開挖深度不深,但周邊軟弱土層分布較為廣泛,厚度較厚,基坑開挖對周邊土層影響較大,金魚街91號樓離基坑最小距離約5.00m,非常接近基坑邊緣,基坑的施工對于91號樓的影響較大,該樓基礎形式為沉管灌注樁,年代較為久遠,部分一樓車房墻下沒有地梁,結構條件較差,因此要合理控制相關施工參數,保證該建筑物的結構安全,分別在基坑東南西北方向設置基坑水平沉降觀測點4點,91號樓北向建筑物角點設置豎向位移觀測點2點。
3基坑監測數據及91號樓豎向位移觀測數據
監測數據顯示(見圖1、圖2、圖3),支護結構頂部水平位移最大值及豎向位移最大值均未超報警值,最大值出現點為最接近91號樓觀測點S-03,建筑物沉降值:J-11為0.6mm,J-12為1.1mm,未超報警值。
從監測數據來看,各個測點在開挖時段位移量逐漸增大,開挖完成及底板搗制完成后位移量逐漸減小,基本處于穩定狀態。
4、91號樓結構開裂分析
4.1裂縫的力學分類
裂縫是結構受力破壞的變形特征,所以,從受力分布上來描述裂縫的特性、尋找裂縫產生的根源是最有意義的裂縫分類方法,什么樣的應力場,就有什么樣的應變場和裂縫形態,反過來也是一樣:通過變形場、裂縫特征的量測分析,就可以得到結構受力的分布特征,圖4及圖5是2種形式的裂縫開裂特征,對于混凝土、砌體、石料、磚墻等都可以看作脆性材料,脆性材料對拉壓反應的不一致性:即抗壓能力顯著大于抗拉能力,這也是為什么墻面、混凝土等材料以脆性拉破壞為主的力學原因。
4.2裂縫成因分析
從91號樓首層車房裂縫的分布形態看,屬于典型的“倒八字”墻角開裂,見圖6,說明91號樓的破壞與圍護樁周圍土體松弛是相關的。
從裂縫受力開裂特征看,91號樓開裂與地基土松軟不均勻沉降有關,經分析現場施工原因有:
(1)91號樓自身結構條件、地基條件較差;房屋底部車房位置為一層砌體,沒有地梁支撐,磚墻為脆性材料,抗裂、抗變形能力差;
(2)根據地質資料報告顯示,91號樓所處地層-10.0米處有一細砂夾層,支護樁設計時并沒有對此部位進行加強,深層攪拌樁長度并沒有穿過夾層,施工期間地下水從此處滲透入基坑內部,從基底處流出,造成地下水流失,91號樓地基土沉降。
(3)基坑支護設計中,91號樓所處位置有一向基坑內部凸出轉折處,此位置錨桿施工交錯,造成支護結構滑動面重合,圍護樁不能有效的擋土,中間土體松軟,土體向基坑方向滑移;
(4)土方開挖、錨桿施工過程中土體擾動,加劇了基礎土體(靠近基坑邊緣的土體)的不均勻沉降,促進了91號樓首層車房墻體的開裂
同時,91號樓外水泥砂地面出現橫向裂縫,以及散水處地面下沉,經分析原因為:
地表填土層密度較差,在長時間雨水侵蝕和自然沉降作用下,處于一種疏松穩定狀態,而水泥砂地面強度較低,抗變形能力較差,在此狀態下原水泥砂地面已經產生裂縫,當基坑施工時,挖土及地下水流失,造成水泥砂地面裂縫發展。
5、91號樓地層變形及裂縫處理
金魚街91號樓,其地面及部分一層車房墻體開裂與地基土體松軟、松動、滑移、施工工藝等有較大關系;當前開裂雖然對于樓宇結構不會造成損壞,但是對于91號樓居民的心理上造成很大的陰影,為了不對改樓棟住戶造成影響,采取了下列措施:
對于基坑的開挖導致基坑周邊的地層松弛,對支護樁與91號樓周邊軟土進行注漿處理,同時增加對91號樓裂縫及沉降監測頻率。
對91號樓表面處理和灌漿裂縫填充:對以不影響結構功能的細小裂縫、裂紋,進行適當的表面處理、裂縫灌漿處理,一般即可滿足工程需要。
6、結語
基坑工程是地下室施工的一項輔助措施,但同時也會對周邊建筑物造成一定影響,在基坑施工前應考慮周詳,并對周邊建筑物進行勘察,對于薄弱部位應加強支護措施。
基坑工程是一門實用性、經驗性極強的學科,其土力學理論,尤其在軟土方面還不是很完善,再加之基坑開挖等有很多不確定的因素,給基坑開挖施工帶來隱患。加強監測、建立基坑監測及周邊建筑物沉降觀測尤為重要。通過監測和觀測,可以掌握開挖及施工過程中的基坑支護結構的動態,做到防患于未然,為完善基坑支護結構設計積累經驗,提供數據。
文章標題:匯賢雅居工程基坑支護對周邊建筑物的影響分析
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