城市中心旧城区改造中毗邻建筑物的安全防护

城市中心旧城区改造中毗邻建筑物城市中心旧城区改造中毗邻建筑物 的安全防护的安全防护 在城市中心区旧城区改造中 由于各种其中原因 出现了一些 半截子 工程 有的 半截子 工程在基坑开挖后即停工闲置 这 类基坑开挖的闲置工程 存在着诸多的问题 特别是在停工续 建中遇到的问题相对复杂 本篇介绍的是 2002 年哈尔滨市道里 区龙凤大厦工程 在基坑开挖 7 年之后 又重新复建的过程中 与毗邻建筑物遇到的安全问题及处理措施和办法 一 工程概况 1 周边环境 龙凤大厦工程位于哈尔滨市道里区新阳路与区乐街交叉路口处 其南侧距基坑 16m 处为两栋 7 层住宅楼 西侧为一栋 6 层新建 酒店 东 北两侧紧临城市主要交通干道 如图 1 图 1 龙凤大厦位置平面图 2 工程情况 龙凤大夏工程总占地面积为 4300m2 总建筑面积为 74000m2 地下 2 层 地上 27 层 基础为 cfg 桩基础 结构为框剪结构 设计基坑深度平均 11m 龙凤大厦工程于 1994 年开挖基坑 当时基坑开挖平均深度 8m 由于各种原因 基坑开挖后即行停工至 2001 年 共停 7 年 2002 年 3 月开始复工 龙凤大厦西侧为间距仅 10cm 的新建王朝酒店 该建筑基础为 钻孔压浆桩 工程桩埋深 12m 桩径 600mm 地下 1 层 地上 4 层 局部 6 层框架结构 由于该建筑基础梁挑入龙凤大厦基 础 1 2m 该酒店桩基础顶标高在自然地面 6 5m 处 而新建龙 凤大厦工程的桩顶标高在自然地面 11m 处 因此在施工中该酒 店的基础桩外露 4 5m 长 即摩擦桩外侧摩擦力减弱 如图 2 图 2 相邻两建筑基础示意图 北侧距哈市景观大道 新阳路仅 6m 基坑壁设帷幕桩 桩径 600mm 桩距 900mm 埋深 14m 采用钻孔压浆桩工艺 原有 帷幕桩在基坑底标高下埋深 3m 且原砼部分风化 同时压浆桩 二次补浆量不够 部分桩主筋外露 另外局部坑壁距新阳路仅 4m 如图 3 图形 北侧基础示意图 南侧基坑距离两栋住宅 16m 该住宅楼竣工时间 1995 年 地下 1 层 地上 7 层 压桩基础 结构形式为砖混结构 该侧护壁 为钢板桩配部分砼桩 锚杆两道 由于时间较长 两次地下水 上涨 部分锚杆失效 锚头脱落 有 11 根砼桩已倾倒 如图 4 图 4 南侧基础示意图 东侧相邻二类街道 共乐街 帷幕桩为砼桩 桩型 桩径同 上 锚杆两道 相对稳定 但由于长时间停工 两次地下水冲 刷 桩间土大部分已冲掉 致使桩身与挡土分离 形成空洞 为施工 在东侧和南侧布置了 630kn m 1200kn m 两部塔吊 如图 5 图 5 东侧基础示意图 二 地质情况 龙凤大厦地处哈市道里区 地势较低 距松花江只有 2km 地 下水位较高 以砂层为主 是较典型的河漫滩形地质 常年静 止水位距自然地面在 3 6m 7 2m 之间 地质剖面如图 6 图 6 龙凤大厦地质侧面图 三 施工 中出现的险情 2002 年 3 月该工程开始全面复工 在复工的起始阶段坑壁相对 稳定 查基坑施工到设计标高 11m 时 险情相继出现 到 6 月 初险情相当严重 成为哈尔滨市建设施工现场最大的险情之一 1 西面王朝酒店随时可能坍塌 当龙凤大厦土方开挖到设计标高 11m 时 该建筑物的工程桩外 露 4 5m 且桩间中砂产生流动如图 7 5 6 月份雨水较大 部 分工程桩的临空面逐渐加大 磨擦力也随之减弱 该建筑基础 承载力严重下降 因此 基础桩随时都会出现位移 断裂和倾 倒危险 同时 由于该饭店新近开业 生产非常红火 每天营 业时间内均有 600 人同时在其中吃饭 一旦出现问题 其后果 十分严重 因此 该建筑所面临的状况成为施工中第一险 如 图 7 图 7 西面基础示意图 2 两侧塔吊有整体倾倒的危险 南侧 630 塔吊的基础呈 十 字形梁 其下设置了 5 根钻孔压浆 桩 由于常年雨水的冲刷已有 3 根外露 基础外侧帷幕桩已出 现位移 塔吊随时有整体倾倒的危险 如图 8 图 8 塔机基础示意图 3 北 东侧第三大危险 由于该工程常年降水 基础施工至设计标高后较深 自然地观 下 11m 帷幕桩在雨水的冲刷下桩间土失落较多桩身多数产 生位移角 基坑周围 3m 的范围内地面出现多处塌陷 临时设 施 机械设备 面临危险 北侧新阳路已出现裂缝 人行道局 部已塌陷 更为严重的是原砼帷幕桩设计不合理 在基坑底以 下埋深仅有 3 0m 其受拉钢筋的直径偏小 基坑壁在土压力和 车辆振动荷载影响下 帷幕桩桩坑壁随时可能向基坑内坍塌 成为当时施工中的第三险情 如图 9 图 9 北 东侧基础示意图 当龙凤大厦施工到基底设计标高后 王朝酒店 塔吊 新阳路 住宅楼相继出现险情 因此保护相邻建筑物的安全 保护景观 大道不被破坏 避免吊车倾倒造成重大安全事故的发生 成为 该基础施工中的第一位大事 四 排险方案设计与施工 1 排除王朝酒店的险情是该基础施工首先要解决的问题 但酒 店东侧山墙基础桩已全部外露 临靠新阳路主干线又受到振 动荷载干扰 王朝酒店处在极不稳定状态 如果再施于其他其 承截能力严重下降外力就可能加剧恶化 因此 王朝酒店排险 方案的确定受到极大限制 根据地质条件 经过多方案比较 确定其排险方案如下 a 在该基础桩外侧沿基坑全长设置一道深 9m 的注浆隔挡墙 设置隔挡墙的目的有三 一是稳定王朝酒店处在极其薄弱状态 下的工程桩 保证其处在 11m 下的 7 5m 桩身不发生新的位移 同时加固了地基 确保上部建筑物的安全 二是此隔挡墙设置 后 可以减少外侧龙凤大厦基础施工对其扰动 三是考虑到龙 凤大厦为 29 层 含地下 2 层 建成后其沉降量要大于已使用几 年的王朝酒店 在沉降过程中 由于龙凤大厦基础下沉而扰动 靠王朝酒店东侧基础 从而导致王朝酒店整体产生不均匀沉降 而设置隔挡墙后 将不同年代施工的地基上部荷载相差很大的 两栋建筑物的地基实施了分隔 对已交付使用 6 年的层数较少 上层荷载较小的王朝酒店是一项非常必要的保护措施 如图 10 b 在该基础外侧设置两道直径 600mm 间距 600mm 深度 9m 素砼桩 采用 cfg 桩素砼旋喷工艺 cfg 桩的施工工艺是 先将钻杆钻到桩身底训 用高压泵将细石砼通过钻杆泵送到桩 尖底部 随着泵送砼 缓慢提升钻杆 至钻杆拨出桩顶标高 停止泵送砼 用 cfg 桩一是减少对毗邻建筑的振动 二是桩身 在钻孔时 不会产生塌孔现象 因此 采用 cfg 桩加固可减少 对王朝酒店基础的干扰和破坏 由于王朝酒店基础桩外侧已设 置一道地下水泥浆隔挡墙 这样在王朝酒店工程桩一侧形成了 两道强有力的加固防护设施 如图 10 图 10 王朝酒店工程桩加固防护图 c 在 cfg 桩上设置承台 在承台上浇筑一道剪力墙 此剪力 墙即龙凤大厦基础地下室的结构外墙 如图 11 d 在龙凤大厦基础到 2 层顶时 在剪力墙与王朝酒店基础之 间空隙处用中砂分层水撼回填 以恢复王朝酒店的基础桩的摩 擦力 如图 11 图 11 龙凤大厦基础示意图 王朝酒店的排险方案采取素浆隔挡墙 cfg 桩 剪力墙加固 水撼中砂回填四项措施 实践证明对增强酒店基础桩的稳定性 防止基础桩产生位移 断裂和倾倒起到了至关重要的作用 而 素浆隔挡墙的设置及 cfg 桩的选用在酒店基础桩承载力已经很 薄弱的情况之下 未使其受到新的干扰和破坏以至酿成后果 是两个极其慎重和严密的防护措施 见表 图 12 塔机平面图 a 卸荷 卸去塔基周边 3m 范围内的地面荷载 以减轻塔吊 支撑桩的压力 并在基座周边挖排水沟一道 及时排除地面水 和积水 避免雨水渗漏影响桩基及桩基周围土坍塌 b 加固 对原锚杆重新加固 重新焊锚头 同时采取和王朝 酒店基础桩同样方法对帷幕桩 支撑桩进行加固 c 监测 由于场地狭小险情较大 塔吊无法拆迁 因此在排 险过程对塔吊定时 定人进行沉降及竖向观测 出现异常 立 即采取必要的应急措施 确保行人安全和毗邻建筑物的安全 d 控制使用 在排险之后的一段时间内 采用限制吊车高度 控制吊装重量及使用时间 以减轻支撑桩的压力 在 cfg 桩及 剪力墙强度达到 100 时再实施全负荷运行 3 保护新阳路及共乐街的方案 由于北侧和东侧的帷幕桩的砼质量不好 埋深不够 随时有坍 塌的危险 影响新阳路 共乐街及地下设计的安全 为此采取 如下措施 a 清除靠新阳路一侧障碍物及临时设施 拆除工人宿舍 250m2 以减轻滑移面内的压力 b 厕所停止使用 一则减轻荷载 同时避免而内流水渗入坑 内 c 在坑壁上筑土堤一道 高 300cm 宽 500cm 防止雨水流 入坑内 如图 13 d 为保护帷幕桩及工程的正常施工 在充分分析工程状况后 采取了外防内作施工法 即先在帷幕桩外侧 以高标号水泥砂 浆砌筑 240 砖墙 其内侧设一道柔性防水 这样做既加固了砼 质量不好 埋深不够的帷幕桩 又起到防水作用 如图 13 e 在砌筑 2400mm 砖墙及防水工程做完后 抓紧施工地下砼 剪力墙 使之形成一道坚固的挡墙 帷幕桩 砖墙得到了彻底 的稳定 图 13 新阳路 共乐街基础保护图 五 施工工艺 在施工中如何能够既保证维护结构的安全 又能完成单位工程 的施工 选择适当的施工工艺是非常关键的 因此针对不同的 安全情况选择不同的施工工艺 由于该地段地下水较高 建筑 物地下两层内置重要设备 外墙柔性防水至关重要 因此 基 础的总体施工方案是围绕着排除险情及防水展开的 1 素水泥浆隔挡墙的施工采用了密集钻孔注浆的做法 摒弃了 人工挖土灌浆 其目的在简化施工程序 保证施工工期 确保 王朝酒店工程桩不因施工受到新的干扰和破坏 2 合理确定人工降水方案 要施工就要先人工降水 要降水就 要考虑三大险情 防止因人工降水产生漏斗现象 使周边建筑 物产生不均匀沉降 导致出现结构裂缝的严重后果 关于人工 降水后续文章将专题介绍 此处从略 3 该工程裙房基础砼厚度是 1 4m 上返梁 0 6m 通过两道后 浇带分成三个基础 自然形成三个施工段 图 14 在考虑到 帷幕桩埋深不够的因素后 组织充分的人力和有效的施工机械 在钢筋绑扎 大体积砼等技术和质量严格把关的前提下 昼夜 抓紧施工 在短短的 20 天时间内完成近 9000m3 的钢筋砼的施 工任务后迅速回填周边土方 使帷幕桩的埋深由 3m 增加到 4 5m 左右 图 14 王朝酒店裙房基础示意图 4 轴和 m 轴侧由于王朝酒店工程桩外露 新阳路面已出现裂 缝且帷幕桩砼质量不好 故采用外防内作法施工 图 15 同 时为防止沉降不均对外防水产生拉裂 从而影响防水效果 故 中间增加一道 pg 板并抹灰 外墙砼采用单侧支模板分层浇注 图 15 王朝酒店与新阳路基础施工示意图 六 结论 1 挡隔离墙的设置是既考虑到王朝酒店排险中加固其基础桩的 需要 又考虑了龙凤大厦建成后沉降引发毗邻建筑物安全 这 项措施的采用 实践证明是十分必要的 非常值得借鉴 2 龙凤大厦基坑施工中 王朝酒店险情排除中采用 cfg 桩的施 工与技术是安全可行的 因为 cfg 桩不会导致地下粉砂层结构 产生液化现象 不会产生桩身塌孔 对相邻建筑物的振动小 3 对王朝酒店桩身外露 4 5m 的处理措施较为得当 在两排 cfg 桩做完之后 在其上部剪力墙外侧分层水撼填充中砂不仅 及时恢复王朝酒店基础桩摩擦持力层 而且增加了原有桩的承 载磨擦力 4 在排除塔吊基础桩出现重大险情中 采取了 cfg