(煤炭工业太原设计研究院集团有限公司,山西 太原 030006)
随着我国建筑工程的快速发展,在市区内新建或改(扩)建建筑,不可避免地会影响到原有的建(构)筑物及旧有的边坡。遇到的地质作用也不断突显,并且越来越复杂化,遇到的边坡支护及加固问题也越来越复杂,近年来,市区因为新建工程的施工造成边坡塌方的事故时有发生,造成了非常严重的人员伤亡及经济损失。因此,市区边坡支护及加固的研究有待进一步深入和完善。
汉阳区五麒里社区位于武汉市汉阳大道上七里庙地铁站C出口附近,由于年代久远和连续大雨,社区居民楼前的一段边坡出现垮塌。边坡南边为两层砖混办公楼,该办公楼为武汉市未管办退休人员活动中心,其一楼为社区派出所。该楼后墙与片石挡墙间距约为1.0 m,边坡高度约为3.5 m,采用片石挡墙支护。边坡顶为2~4层砖混居民楼,垮塌边坡对应的为4层砖混居民楼,楼前的人行通道宽约为1.0 m。人行通道为水泥地面,下埋有自来水管和下水管。该区域电线电缆基本架空,暂时未发现下埋线路。该段边坡垮塌长度约为10.0 m。从现场情况看,属于下部的片石挡墙垮塌,上部的砖砌挡墙随之倾覆,地面随之下陷,并影响着周边区域。
出现垮塌的区域周围大多为老旧砖混建筑。原有的建筑资料缺失,无法获得准确信息,根据现场勘测,事故发生原因分析过程如下:
(1)该段片石挡墙的施工资料缺失使得无法判断其设计是否满足要求。
(2)坡顶居民区无完善的下水系统,其下水管必然存在渗漏问题。长期的地下水渗漏必然会导致挡墙后侧的土体被浸润,出现土体膨胀、软化等问题。
(3)连续的大暴雨丰富了地下水的含量,提高了土体软化的程度,会冲刷并拓宽了地下水的通道,最终导致挡墙垮塌。
由于该段边坡出现垮塌直接影响着周边的边坡,不排除在连续的大雨影响下出现进一步垮塌的可能。因此,建议在边坡与两层楼的中间堆砌沙包,利用两层楼室内的纵墙,顶住原有的片石挡墙。堆砌沙袋墙,宽约为1.0 m,高约为2.0~3.0 m。现场勘测,大概需要堆砌三道沙袋墙。其示意图如图1和图2所示。
图1 堆砌沙袋的平面示意图
图2 堆砌沙袋的剖面示意图
该段边坡特点如下:
(1)边坡形状比较简单,高度约为3.0 m,长度约为20.0 m。
(2)边坡上下均为老旧建筑,边坡失稳带来的社会影响非常严重。
(3)边坡位于社区内,施工条件十分严峻。坡顶宽度仅为1.0 m,无大型施工机械的作业面;坡底宽度约为1.0 m,只供工人清理垃圾用。另外,大型施工机械的噪音对社区居民的影响也不容忽视。
(4)边坡原有土层较好,但长期的地下水浸润使得土层已逐步软化,已经出现滑坡的迹象。
(5)根据临近场区水文地质资料和现场勘测,边坡内上层滞水较多,且排泄不畅,必须予以重视。
(6)该段边坡的支护属于永久性支护。
边坡支护常用的措施有毛石挡墙、混凝土挡墙、锚杆、悬臂桩等,支护方案选择过程如下:
(1)如果采用毛石挡墙或混凝土挡墙,则必须先破除原有毛石挡墙,或在原有挡墙前面开挖基座深沟,这可能会扰动现有边坡,导致该边坡提前垮塌,同时,大范围地使用机械,也无施工场地。所以采用挡墙方式不是最佳选择。
(2)边坡侧面宽仅为1.0 m,根本无法为预应力锚杆施工提供作业面;该边坡已出现局部崩塌,表明土体已经出现大体积松动,而松动土体对锚杆的剪切和腐蚀为无法预测的隐患。所以不宜选择锚杆支护。
(3)该边坡上部为老旧居民楼,楼前仅1.0 m宽的人行通道可作为施工场地,其上空有外挑出来的楼层。因此,坡顶无任何机械作业的空间。
(4)考虑采用人工挖孔桩的悬臂桩支护形式。其优点在于:一是在边坡上只有工人能够站立,其余任何设备均无法施工;二是人工挖孔桩所需要的作业面很小,不需要大面积清理现有边坡;三是人工挖孔桩比较干净,没有泥浆溢出问题;四是人工挖孔桩噪音较小且易控制;五是两层办公楼前有一定的场地,可用于堆放材料,并作为钢筋笼制作、护壁混凝土搅拌的作业面。
综合以上分析,结合该工程的地质条件、周边环境及经济效益等因素,该边坡支护形式拟选择人工挖孔桩的悬臂桩支护形式。
根据湖北省地方标准DB 42/159—2012《基坑工程技术规程》和武汉市类似工程的经验,场地与支护设计相关的土层参数见表1。
表1 支护设计土层参数
支护设计范围:以现有边坡中间作为支护桩轴线。
计算剖面:根据支护结构形式及区域,分1个段面进行计算。
支护设计深度:按现有边坡大致高差3.00 m考虑。
坡顶周边荷载:按80 kPa(四层楼)考虑。
土压力分布模式:按朗肯土压力理论,水土合算方式。
基坑支护形式:人工挖孔桩悬臂桩。
计算软件:天汉V2005.1软件。
人工挖孔桩有效直径为1 000 mm,间距为1 400 mm,设计有效桩长为9.00 m或进入③强风化泥岩2.0 m。进行挖孔桩时须随时记录开挖土层,如果土层变化较大,必须根据具体情况调整桩长、配筋、嵌岩深度等参数。施工过程中可根据边坡情况适当调整桩位。
钢筋笼制作与安装过程如下:
(1)纵向钢筋的接长采用绑扎搭接,接头宜相互错开。纵筋接头连接区段的长度为1.3倍搭接长度,同一连接区段内纵筋接头面积百分率不宜>50%。
(2)受压纵筋的接头搭接长度为500 mm。在纵筋搭接长度范围内的螺旋箍直径不应<纵筋较大直径的0.25倍,箍筋间距不应>纵筋较小直径的10倍且不应>200 mm。
(3)桩身纵筋宜每隔一根与加劲箍点焊焊牢。
(4)钢筋笼外侧需设混凝土垫块或采用其他有效措施,以确保钢筋保护层的厚度。
边坡支护施工过程注意事项如下:
(1)支护桩主筋采用热轧HRB400钢筋,主筋接长点必须焊接,同一截面内主筋接长点必须错开。
(2)支护桩混凝土设计强度为C30,钢筋保护层为50 mm,浇筑混凝土前必须确保清底干净,且不得有积水浸泡。
(3)桩身混凝土浇注:浇注桩身混凝土时,混凝土必须通过溜槽;当高度超过3 m时,宜用串筒,串筒末端离孔底高度不宜>2 m,混凝土宜采用插入式振捣器振实。
(4)为保证施工安全,同时开挖的桩间距必须>5.0 m。混凝土浇筑24 h后方可开挖相邻桩位。
(5)桩护壁采用的混凝土强度等级为C30,钢筋为HPB300和HRB400,第一节井圈护壁中心线与设计轴线的偏差不得>20 mm,井圈顶面应比场地高出150~200 mm,井壁厚度增加100~150 mm。a1=70;a2=60。往下施工时以每节作为施工循环,如遇软土、稀泥区段时,每节护壁高度改为300~500 mm。
(6)人工挖孔时必须做好桩孔中的通风处理。挖终孔时,必须通知建设单位、设计单位和监理进行验孔,合格后方可进行下道工序施工。
(7)冠梁砼强度等级为C30,主筋采用热轧HRB400钢筋通长设置。
(8)最终坡面和桩间采用水泥砂浆抹面,厚度为80±10 mm。
(9)毛石挡墙表面的裂缝采用水泥砂浆抹面进行密封,应外表美观。
(10)严把质量关,作好材料检验工作。
(11)采取信息法施工,严格施工管理,加强监测工作。
(12)对于现场出现的复杂情况和问题,会同业主、监理人员及时研究处理。
以武汉市汉阳区五麒里社区居民楼前的一段边坡垮塌为例,分析垮塌原因为下水系统和连续的大暴雨冲刷地下水通道所致。结合该段边坡的特点,分析了常用的支护措施,选用人工挖孔桩的悬臂桩支护形式进行边坡处理,并针对该支护方案进行了参数设计、模式计算、结构设计及施工注意事项分析,以期能够为市区同类型边坡问题提供参考与依据。