張文卿
(昆明工程勘察公司,云南 昆明 650000)
2021年以來,城市建設又迎來了新一輪的高峰,城市建設范圍持續(xù)擴大,建筑工程技術不斷發(fā)展。由于建筑用地的減少,很多建筑不得不向多高層發(fā)展,向坡地轉移。坡地具有一定的優(yōu)勢,其地基的承載力一般較高,但同時,坡地的地質條件一般比較復雜,建筑施工也會邊坡也會承擔更高的負荷,增加滑坡等地質災害問題的發(fā)生概率。此外,基礎施工、邊坡施工、暴雨滲漏等都可能造成邊坡地質災害,危及人員安全,影響建筑安全及質量。為了減少坡地上多高層建筑的不利影響,必須做好前期地質調(diào)查評價、檢測、總圖設計工作,邊坡處理和支護結構的設計要在科學選型設計和合理施工的基礎上,為安全施工和科學施工提供技術支持,從而保證工程質量和人員安全。
地基基礎關系著建筑物的安全,是建筑物的基石。若建筑地基基礎出現(xiàn)問題,輕則造成建筑工程質量問題,影響建筑物的使用功能,重則造成重大的安全事故,給人民生命財產(chǎn)帶來巨大損失。因此建筑地基基礎設計是整個建筑設計的基礎環(huán)節(jié),其重要性不言而喻。坡地多高層建筑因其處于斜坡地段,地質條件相對于平地更為復雜,人為施工對原生地貌、地質的影響也更明顯,地基基礎的施工難度也更大,施工費用占整個建筑施工費用的比例更大。因此,要求在做坡地多高層建筑地基基礎設計時,要全面考慮,不僅考慮到設計科技性、實用性、經(jīng)濟性,還應考慮到對周圍地質、環(huán)境的影響。不但要節(jié)省工程造價,還應減少人為地質災害的發(fā)生。因此,對坡地多高層建筑地基基礎設計進行深入的研究是非常必要的。
地基是指建筑物下面支撐基礎的土體或巖體。地基有天然地基和人工地基(復合地基)兩類。天然地基是不需要人加固的天然土層,坡地上地下水有比較大的水頭差異,比較容易造成地基的滲漏。滲漏會影響建筑的質量和后續(xù)使用。當滲透壓力超過臨界滲透壓力時,地基土會被水流帶走和侵蝕,在管道作用下會造成嚴重損失,造成整個地基的破壞。地表滲水可在坡頂設置截水溝攔截,建筑物周圍可設置集水井、明溝或盲溝,及時收集排水。地基、地下室底板和側墻可采用防滲混凝土處理,增加混凝土厚度和粘貼防水材料,確保不滲水。
坡地大多數(shù)傾斜的角度非常大,且層次沒有規(guī)律而言,在地層中間還有較軟弱的層面,特別是山坡的凹處容易出現(xiàn)軟弱土層。在地基中有這類軟質的土層的情況下,地基就有發(fā)生下沉和傾斜的可能。若當下沉或傾斜達到一定程度時,就會超過地基的最大承受能力,地基就有可能發(fā)生塌陷和滑動,造成上部建筑物的傾斜和開裂,極易對施工人員和居民造成安全問題。因此應選擇適宜的基礎形式,保證整個工程的順利進行和建筑的安全。
多高層建筑地質條件復雜,場地邊坡情況不佳?;A設計的重要性比扁平場地更為突出。①地基承載力。斜坡上建筑物基巖層傾角大,巖層種類多,易存在軟弱夾層。在設計中,應詳細分析地質勘察報告,并進行軟弱下臥層和地基沉降變形的驗算。當?shù)鼗休d力不足或沉降量較大時,可以選擇樁基礎作為基礎類型,適當延長樁長,將上部結構的荷載盡可能地轉移到邊坡的底部,可以減少邊坡的附加荷載,進而減少多層塔樓和裙房的沉降差和絕對沉降。應注意的是,當樁基礎為嵌巖樁時,樁端埋在巖石中的深度應根據(jù)邊坡下部位置的高度來確定。如此可以減少坡頂?shù)暮奢d,地下室內(nèi)部則呈空心狀,可以減少同體積土的重力荷載,相當于路塹的效果;②荷載可以盡可能傳遞到邊坡底部。當坡度較低時,可以直接將地基設置在邊坡的底部;增加地下室層數(shù),使建筑物安全可靠地嵌入邊坡中,形成穩(wěn)定組合,保證多層和高層建筑的抗傾覆和抗滑移能力,有利于結構的抗風抗震。當建筑物處于斜坡上時,不可避免地要承受巖土的側向壓力。在場地條件允許的情況下,擋土墻宜與塔架分離,設計成斜坡式擋土墻結構,如預應力錨索擋土墻。當多層及高層塔樓側墻必須與擋土墻合建時,應將側向主動土壓力與多層及高層建筑的不利水平荷載相結合,以驗算建筑物的抗滑和抗傾覆能力,通過驗算,保證了地基的安全可靠。如果建筑物的抗滑和抗傾覆驗算不過關時,可以通過增加工程措施,如在地基上增加預應力錨索錨或抗拔樁來加強地基的強敵,以保證建筑物的抗滑和抗傾覆能力。
地質災害通常由自然的和人為的兩種,自然的地質災害是在自然情況之下,由于地殼活動和地球板塊間的運動不受人的控制,如地震、山崩等情況。人為的質地災害是在人們進行工程建設過程中的作業(yè)引發(fā)的泥石流、滑坡、崩塌、地面凹陷等災害。坡地多高層建筑施工中,人為的地質災害往往是最主要方面,其影響最為嚴重。
泥石流的群發(fā)性、突發(fā)性、爆發(fā)性強,持續(xù)的時間也較長。隨著社會發(fā)展,泥石流的人為因素加強。主要是不合理的修建、亂砍濫伐、棄土棄渣。因此坡地多高層建筑需要進行詳細的地質勘探,同時做到設計合理,將其對地質環(huán)境的影響降到最低。
滑坡是指邊坡上的土體或巖體,受河流侵蝕、地下水活動、雨水浸泡、地震和人工削坡等影響,在重力作用下,沿某一軟弱面或軟弱帶整體或散落而下的自然現(xiàn)象。這也是建筑工地上比較容易出現(xiàn)的地質災害。自然坡地受到人工干預,其滑坡頻率也更加頻繁。
陡坡上的巖土體突然脫離基質,迅速崩塌滾動,然后堆積在坡腳或谷底。崩塌有時破壞和掩埋房屋和其他工程設施,危及人民的生命財產(chǎn)安全。多高層建筑設置在斜坡上時,由于坡地上部荷載的增加,加上邊坡開挖的影響,往往誘發(fā)坡面失衡,造成山體圍巖崩塌。
坡地地基地質條件復雜,經(jīng)常存在軟弱巖土層。坡地上施工多高層建筑,會人為增加地基上部荷載,加上人工施工對地基的擾動,造成地基承載力下降,從而引起地面沉降。
設計師應當提前對施工場地進行地質勘探,預測潛在的地質災害。在坡地作業(yè)之前,要對以往的地質災害和遺留地質問題進行分析。對不可避免的地質災害則需要做好災害預估,做出相應的加固、預防措施。
在多高層建筑邊坡基礎的設計和施工過程中,可以與周圍的地質環(huán)境相結合,合理科學的設計邊坡建筑物,優(yōu)化總平面布置方案和邊坡處理方案。為了減少地質災害的發(fā)生,總平面設計應與前期的結構巖土工程設計相協(xié)調(diào)??偲矫嬖O計是對所有場地的總體規(guī)劃設計,涉及場地功能區(qū)布局、道路規(guī)劃等,經(jīng)批準后原則上不得變更。坡上建筑與平地建筑最大的區(qū)別在于坡路的坡度控制和調(diào)整,應考慮山體整體布局,設計重點是建筑物和道路的布置、場地平整、挖填平衡分析。對于低緩的邊坡,可采用擋土墻對邊坡邊緣進行支護。對于支護面條件復雜、高填方、深基坑的場地,則采取相應的加固措施。
我國城鄉(xiāng)建設規(guī)模不斷擴大,在坡地上的建筑也在隨之增加,尤其是今年來,多高層建筑不斷增加。在坡地多高層建筑基礎設計過程中,應進行詳細的地質勘察和分析,建筑方案規(guī)劃設計、總體布置設計和邊坡治理應充分結合場地地質條件、地形和坡度,基礎和上部結構設計要嚴格、科學地進行。充分分析工程地質和水文環(huán)境等因素的影響,根據(jù)不同的地形、地質情況采取相應措施,以減少安全隱患,保證工程質量。