案例1:元上都遗址博物馆边坡治理工程
关键词:边坡治理设计
一、项目概况及特点
元上都遗址博物馆是配合元上都遗址申报世界文化遗产的必备配套项目,项目总建筑面积6991m2,其中博物馆主体建筑5701m2、配套服务管理及停车设施1290m2。该建筑物最大的特点是镶嵌在半山腰中,并且建筑物中间设有天井,山体边坡(包括回填土)高达三十几米对建筑物的土压力非常大。原工程设计没有考虑周边环境对建筑物的影响,如边坡的整体稳定、肥槽回填土对结构产生的土压力、肥槽回填土冻胀对结构的影响、坡上汇流水渗入基础产生的浮力问题等。建研地基设计与研发中心设计咨询部承担了边坡治理设计工作。
二、技术方案及效果
根据工程特点和计算分析,设计咨询部提出采用回填M2.5砂浆进行边坡治理。具体方法如下:首先对不稳定剖面进行加固处理,即施工土钉或锚杆对边坡实施加固;其次对西侧各剖面进行修坡,使坡面呈阶梯状;之后由下至上分层回填M2.5水泥砂浆,每层厚度为2.0m,回填砂浆前在坡面植筋(或施工土钉)。
当坡面距地下室外墙大于8.0m时,在砂浆内增加钢绞线进行拉结。在标高-4.500m以上,地下室外墙与水泥砂浆之间应设置100mm厚的聚苯乙烯泡沫板;在±0.000m以上,地下室外墙与水泥砂浆之间应设置200mm厚的聚苯乙烯泡沫板。聚苯乙烯泡沫板密度范围应在7-10kg/m之间。
西侧回填水泥砂浆从下往上每施工一层结构,回填一层肥槽,直至室外设计地坪下0.5m左右(按建筑设计图纸要求覆土厚度)。同样,东侧也应同时施工,按原设计由下往上分层碾压回填土至设计标高。
三、设计加固思路
(1)首先将边坡治理成稳定边坡。
(2)边坡与建筑物之间采用砂浆回填以解决肥槽土对建筑物的水平压力和肥槽土的冻胀对建筑物的影响。
(3)砂浆与建筑物之间设置聚苯乙烯泡沫板,防止建筑物与砂浆体(山体)在地震情况下变形不一致发生碰撞。
四、经济社会效益
(1)经济效益
根据场地复杂的地形地貌及业主要求,量身制定设计方案。不但满足建筑物使用要求,而且降低了工程造价,并得到业主高度评价。
(2)社会效益
作为元上都遗址申报世界文化遗产的必备配套项目,高质量、高标准的完成元上都遗址博物馆地基基础计算分析任务。于2012年6月29日,在俄罗斯圣彼得堡进行的第36届世界遗产委员会会议讨论并通过将中国元上都遗址列入《世界遗产名录》。
(3)环境效益
在不破坏遗址,不能与遗址完全割裂,要与遗址有一个景观的呼应的前提下,出色的完成设计任务,成为元上都遗址中标志性建筑。
案例2:都江堰鲤鱼沱廊桥桩基础抗震咨询评估
关键词:桩基础抗震咨询,后注浆工艺,静载试验
一、项目概况及特点
都江堰鲤鱼沱廊桥上游为著名都江堰水利工程和离堆风景区,右岸与都江堰市中心城区相连,是城市开发、改善区域交通的关键性基础工程。鲤鱼坨廊桥桥长405m,单跨30m,该桥桥面建筑功能多样,第一层为交通桥面;交通桥面上为仿古景观建筑及观景露台。该桥上建筑整体1层,部分2层,纵向中央屋面提高加顶。该场地设防烈度为8度,场地土类别为Ⅱ类,抗震分组为第二组。建研地基设计与研发中心设计咨询部承担了该工程的桩基础抗震咨询评估工作。
二、技术方案及效果
根据场地地基土分布特征及拟建筑物性质,并结合相关工程经验,设计咨询部提出了采用钻(冲)孔灌注桩基础,以漂石夹土或漂石层作为桩端持力层的基础设计方案。
基本思路是采用荷载结构法,根据上部结构模型,考虑桩基础与土层的相互作用,建立了考虑桩土相互作用的整体有限元结构模型。考虑到每层土具有不同的水平抗力系数,对土层按照土性不同赋给不同的m值。桩土的共同作用可用等代土弹簧模拟。时程曲线的选取采用三条地震时程曲线作为地震波。其中两条是实测的距离都江堰较近的走石山地震波和安龙地震波,另一条选取为El central时程曲线。有限元计算结果表明:多遇地震条件下,三条波作用下的桥梁墩身剪力以及桩身剪力都远小于临界值。在罕遇地震条件下,按照《建筑桩基技术规范》JGJ04-2008中关于考虑承台侧土弹性抗力的桩-承台-侧向土共同工作的计算方法,在承台底埋深为3.0m时得到桩身最大剪力值都小于实测单桩水平承载力临界值。经现场施工实践证明,以上咨询方案效果良好。
三、创新点及成果水平
(1)通过试桩竖向静载试验对地基土的物理力学性质的各项指标进行了详细复查,初步判断结果符合实际,为基础优化设计提供保证。
(2)为验证在桩-土-承台的共同作用下,桩基水平承载力较单桩有较大幅度的提高,进行两桩对推和两承台桩基对推的水平静载试验,且在承台侧面埋设压力盒,检测承台侧面土体的水平抗力。
四、经济社会效益
(1)直接经济效益
通过桩端、桩侧后注浆工艺提高桩基承载力,降低构筑物沉降,减小原设计桩长,缩短工期,降低工程造价。
(2)社会效益
本次工程的单桩竖向静载试验数据、单桩后注浆和未注浆水平对比静载试验数据以及承台水平静载试验数据可为研究桩基竖向及水平承载性能提供依据,为以后其他工程建设提供参考,会产生较显著的社会效益。
图1 项目立面图
案例3:鄂尔多斯市某剧院及科少宫地基处理及高填方边坡治理工程设计
关键词:地基处理,高填方边坡治理
一、项目概况及特点
鄂尔多斯市某剧院及科少宫工程占地面积约28万m2,其中大剧院建筑面积约8万平方米,高度51.5米,科少宫建筑面积约5万m2,高度27米,地下3(2)层,为商业及车库。该工程场地属于构造剥蚀丘陵地形,在丘陵斜坡地貌上发育有十三条侵蚀冲沟,沟坡大部分陡倾,局部缓倾。建研地基设计与研发中心设计咨询部承担该项目强夯地基处理及边坡支护设计工作。
二、技术方案及效果
根据现场实际工况及相关工程经验,设计咨询部提出了以下设计方案。
(1)各建筑物的基底设计标高与现场地面标高差距很大,高差达20米以上,有大量填方及挖方,故需对回填土进行地基处理。
(2)建筑场地大致呈西侧南侧高、东侧北侧低的走势,西侧大部分场地标高高出基础底面,基坑开挖时需考虑支护,采用排桩加预应力锚杆支护结构。东侧场地较低,需进行大量填方,且填方的高度很大,最大坡高约30米,形成陡坡,采用放坡结合坡脚设置挡土墙与抗滑桩进行支护。
(3)该工程边坡治理及支护均按永久边坡设计。
经现场施工实践证明,以上设计方案效果良好。
三、创新点及成果水平
在十三条侵蚀冲沟及相对狭窄的场地上,成功设计了最高达30米的高填方人工边坡,达到国内领先水平。
四、经济社会效益
通过强夯地基处理及东侧30m高填方设计解决了由于场地内存在十三条侵蚀冲沟和陡坡形成了不良地质问题,为在该场地进行大型公建的建设创造了条件。
西、北两侧的永久性支护结构设计则解决了丘陵地区不良地质条件下大型公建建筑物的抗震问题。
案例4:成都市固体废弃物卫生处置场二期大坝稳定安全性评估
关键词:大坝抗滑移稳定,坝基应力计算,安全稳定性评估
一、项目概况及特点
成都市固体废弃物填埋场处于一个U型山谷中,主要承担中心城区垃圾无害化处置。该填埋场二期设计库容2074万m3,设计使用年限17年,但随着进场垃圾量剧增,需对二期库区增容设计,预增容200万m3。建研地基设计与研发中心设计咨询部承担了对二期大坝进行稳定安全性评估的工作。
二、技术方案及效果
根据坝址区地形地貌、地层、水文地质、场地类别和地震烈度等因素对二期大坝进行了四种工况(现状垃圾填埋高程+正常控制水位;设计填埋高程+设计高水位;设计填埋高程+偶遇最高水位;设计填埋高程+设计高水位+地震荷载)下的抗滑移稳定、坝基应力计算和安全稳定性评估。
分析结果表明,在按照设计填埋并正常使用和在偶遇最高水位条件下,其抗滑稳定安全系数满足规范要求,但在地震荷载组合条件下,其抗滑稳定安全系数不满足7度抗震设防要求,存在安全隐患,需采取措施提高坝的稳定性;坝后水位高程对大坝抗滑稳定安全影响极大,应尽量采取降低水位的措施,防止安全事故发生,且要加强对坝顶的变形监测,适当增加观测点,及时反馈并分析监测数据;对坝基下的泥岩遇水软化特征,灌浆帷幕止水对坝的抗滑稳定极为重要,且在大坝使用期间加强对灌浆帷幕抗渗漏效果的检查,并对该坝进行防渗加固,防止出现渗沥液的渗漏。经现场施工实践证明,以上评估方案效果良好。
三、创新点及成果水平
采用多种分析手段,客观的评估了该大坝的现状和安全隐患。特别是在5.12震后设防提高到7度后存在的现实隐患,达到国内先进水平。
四、经济社会环境效益
(1)经济效益
根据成都市固体废弃物卫生处置场的意见,该垃圾填埋场库容增容投资预测分析,对比二期大坝加固实施前后的情况看,有很好的经济效益。
(2)社会效益
研究成果得到了成都市相关部门的高度重视,对恢复填埋场库容的增容设计起到了很好的指导意见,形成广泛的共识,社会效益非常显著。
(3)环境效益
本项目的环境效益非常显著,这也是该项目的主要特点之一,通过大坝的加固处理,可以避免垃圾填埋堆体发生倾泻的可能,从而也避免了垃圾体和渗沥液对下游生态环境造成不可估量的污染后果,环境效益非常显著。
案例5:江苏省某工程桩基础抗震性能技术咨询
关键词:桩基础抗震性能评价,中等腐蚀,协同受力变形分析
一、项目概况及特点
江苏省某项目总建筑面积339083m2,有多栋高层建筑物,其中3#楼地上31层,地下一层,建筑高度99.1m。6#楼地上33层,地下一层,建筑高度99.15m。 7#楼地上33层,地下一层,建筑高度99.15m。项目场地土对钢筋为中等腐蚀条件。
楼盘规划平面图
3#楼共计180根PHC600-A型管桩,初次检测Ⅰ类桩13根,Ⅱ类桩21根,Ⅰ、Ⅱ类34根,其余为Ⅲ、Ⅳ类桩。Ⅰ、Ⅱ类桩认定为合格桩,Ⅲ、Ⅳ类桩采用桩芯插入钢筋笼灌填混凝土处理,插笼灌填后处理后,检测为Ⅰ、Ⅱ类桩认定为合格桩,余下的Ⅲ、Ⅳ类桩采用静压钢管桩加固替换。6#楼第一次检测为Ⅰ类、Ⅱ类桩第二次未检测,插笼灌填后第二次共检测200根结果,其中Ⅰ类桩151根,;Ⅱ类桩49根,无Ⅲ、Ⅳ类桩。7#楼第一次检测为Ⅰ类、Ⅱ类桩第二次未检测,第二次共检测158根结果,其中Ⅰ类桩124根,Ⅱ类桩34根,无Ⅲ、Ⅳ类桩。
建研地基设计与研发中心设计咨询部承担了为该工程事故处理后桩基的抗震性能进行评价的工作。
二、技术方案及效果
在对桩基的抗震性能进行评价过程中,主要完成了以下工作内容:
(1)中等腐蚀条件下,裂缝PHC管桩桩基水平承载力特征值确定;
(2)结合委托方的专家论证意,进行3#楼罕遇地震、设防地震、多遇地震条件下桩基础安全性的计算复核;
(3)考虑地下室侧土抗力的桩基础水平承载力验算;
(4)地下室底板、桩顶位移协调条件下桩身内力的计算。
三、创新点及成果水平
(1)确定了中震、大震条件下桩基础抗震性能的设防目标及计算评价方法;
(2)场地土对钢筋中等腐蚀条件下,灌芯混凝土PHC600管桩(Ⅲ、Ⅳ类桩)的水平承载力特征值的确定;
(3)竖向荷载作用下不同桩型的协同受力变形分析;
(4)水平荷载作用下地下室侧向结构、多桩型桩基顶部协同受力变形分析。
四、经济社会效益
(1)经济效益
通过对建筑物地基基础的竖向及水平承载力的核算评价,确定了桩基础加固处理方案的可行性,为相关委托方节省了工期,同时保证了已有建筑物的安全。
(2)社会效益
为保证建筑物使用过程中的安全提出了相关评价,同时积累的相关工程经验为以后的研究及工程建设提供参考。
案例6:秦皇岛某挡土墙倒塌原因分析技术咨询
关键词:事故原因分析,挡土墙倒塌
一、项目概况及特点
秦皇岛某护坡工程总长为378.2m,平面呈“L”形分布。采用浆砌毛石衡重式挡土墙加上部护坡。
施工过程中,已接近完工的四段挡土墙局部发生墙体倒塌,后发现其余部位也有多处出现变形和裂缝。事故发生后,建研地基设计与研发中心设计咨询部承担了该挡土墙工程设计复核、倒塌原因分析以及善后处理的技术咨询工作。
二、技术方案及效果
经过两次现场调研和细致的计算复核及分析,确认设计的安全度不足是造成挡土墙倒塌的主要原因。咨询报告为工程投资方进行事故责任认定提供了专业意见。对于报告所作出的结论,作为主要责任方的挡土墙设计院未提出异议。
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