淺談防空洞和大體積混凝土障礙的處理方案

淺談防空洞和大體積混凝土障礙的處理方案

在建設項目中，施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)了預防工程漏洞和其他障礙物的情況。處理方法好后，可以確保工程安全，節(jié)約工程投資。錯誤的處理會影響家庭的正常使用，嚴重的情況會導致項目事故。筆者將在設計和施工中遇到的較有代表性的兩個工程實例逐一介紹,希望今后對處理類似問題有所幫助。1基于此，進行了防空處理1.1基礎土壤條件分析黑龍江科技學院筒子一號樓為七層磚混結構職工住宅樓,樓體平面呈L形。地基持力層土為粉質粘土,持力層土的承載力為250kPa,持力層下部土的承載力大于250kPa。設計采用毛石條形基礎,基礎埋深為2.2m。在基礎土方工程及供暖管線施工過程中,發(fā)現(xiàn)防空洞,洞寬3m,洞高2m,洞頂埋深為3.2m。該防空洞為拱形粗石襯砌。防空洞全長約150m,且洞內有淤泥。建筑平面及防空洞平面位置見圖1。1.2卸荷洞的形成和寬高比普氏認為防空洞埋深較大時,上覆巖土可以形成自然平衡拱,或稱卸荷壓力拱。洞頂覆蓋土層能否成拱與覆土層厚度有關,洞室埋置較淺時,洞頂覆土整體塌落,不能形成卸荷拱;埋置較深時土體局部塌落,將形成卸荷拱。形成卸荷拱時防空洞可作深埋處理,否則按淺埋處理。在土方開挖前,地層處于靜止平衡狀態(tài)。洞室開挖后破壞了這種平衡,周圍各點的應力狀態(tài)將發(fā)生變化,各點調整位移后最終達到新平衡,防空洞襯砌上的土層壓力,為卸荷拱內(塑性松動區(qū))土體的重量。目前,一般認為當埋深H≥(2～2.5)h1時能形成卸荷拱。所以,求得h1是確定防空洞是深埋還是淺埋的前提。按照地基土的極限平衡理論,側面土體的破裂面與垂直軸的夾角為45°-Φ/2。卸荷拱高h1取決于防空洞的跨度和巖土體的性狀,由下式確定:式中:f——巖(土)堅固性系數(shù),碎石土一般可取1.5,密實粘土取1,粉質粘土及松散類土取0.6;1.3洞體支檔結構支擋墻設計本著安全、經濟的原則,主要分地下和地上兩部分的處理。該工程實測資料:b=1.5m,h=2m,Φ=27°故h1=4.5m。經H≥(2～2.5)h1公式判定該防空洞為淺埋,覆土層不能形成卸荷拱體,需要進行淺埋處理。另外,由于該建筑為毛石條形基礎,防空洞在建筑物下走向不規(guī)則等原因,最后擬定為洞體局部開挖滿填碎石土的處理辦法。施工時將樓體底部防空洞開挖后,對洞底進行清理,保證底部為地基原狀土后,在洞體施工段兩側用毛石砌筑永久性大體積支擋結構。該支檔結構按重力式擋土墻進行設計,支擋體四周和洞壁周圍進行嵌固處理,確保支擋結構無位移。在支檔結構施工的同時,向基礎下洞體內分層夯填配有三合土的碎石土,填筑土夯實后的壓縮性應低于其它原狀粉質粘土。當填土標高到達基礎設計底標高后夯填完成,然后在其上正常進行基礎施工。地上部分的處理主要是加大建筑物的自身整體剛度,具體措施是加大局部基礎圈梁斷面、適當增加樓層圈梁設置,結構受力體系布置均勻合理。1.4樓體正常沉降該工程于1999年初設計施工,當年十月交工驗收。經近三年的觀測,樓體使用正常,沉降滿足規(guī)范要求。觀測點布置見圖1所示,沉降觀測結果見表1。2基于此，處理大體積混凝土砌塊2.1地面建筑對比虎頭要塞博物館位于虎頭要塞入口處,總建筑面積雖只有1800m2,但由于紀念、參觀展覽使用及涉外原因,該工程受到省委、省政府的特別重視。設計采用內框架結構。整個建筑分為三層,由兩個大空間展覽廳和一些辦公輔助用房組成,在二樓展廳有通道可直接進入地下要塞。地質條件良好,較淺表層以下地基持力層土為中密礫砂,承載力標準值為280kPa,持力層下為承載力高于350kPa的風化巖,設計采用毛石條形基礎和柱下鋼筋混凝土單獨基礎。工程開工后發(fā)現(xiàn)在地面以下1.2m處存在高強度大體積混凝土實心構筑物。這是日軍遺留的重炮基座,經進一步勘察,該基座厚度大于5m。建筑物基礎平面布置及炮座平面示意見圖2,圖中陰影部分為炮座。2.2基土材料的整理方案一:全部拆除,工程中常用的處理基礎障礙物的方法是將其全部拆除,同時將涉及到的原設計基礎加深。該方案要局部大開挖,而且拆除如此大體積混凝土施工較困難,如果不采用爆破作業(yè),難度相當大,如采用爆破作業(yè)除對其它持力層土造成擾動破壞外,還不利于文明施工。另外,全部拆除增加工程量、延長工期、增加投資此為非最佳方案。方案二:不拆除,原炮座較深,底部作用于巖體之上,十分堅固穩(wěn)定,可以利用它作為建筑物部分基礎。根據(jù)工程地質資料進行基礎沉降差估算后,該方案基座雖然在強度上滿足工程要求,但在變形上不能滿足要求,其它基礎的沉降量大于基座處,不同基礎的預估沉降差超過《規(guī)范》的限值。該方案在結構內部將產生多余應力,故不可取。方案三:在一定深度內局部拆除,即將圖2中炮座陰影較深區(qū)域的混凝土拆除一定深度,并將拆除部分回填摻有三合土的粗砂。該方案既達到了節(jié)省工程量、縮短工期、降低投資的目的,又克服了產生較大沉降差的不足,是理想的處理方案。2.3基礎沉降量的計算采用局部拆除方案的關鍵問題是確定混凝土拆除深度,混凝土拆除深度取決于相鄰基礎的沉降差。規(guī)范法預估沉降量計算公式為計算過程從略。根據(jù)工程地質資料及有關勘察結果,可以假定炮座不產生垂直位移,此處基礎沉降量來源于填充層。在此前提下首先利用以上公式計算得到炮座以外的有代表性基礎的預估沉降量,然后按沉降量近似相等的原則,確定出在炮座處基礎產生相同沉降量時所需的填充層厚度,根據(jù)計算結果最終確定混凝土拆除深度為1.8m。2