摘要：隨著高層建筑施工的廣泛開(kāi)展，在斜山坡上進(jìn)行高層建筑的施工不可避免。在斜山坡這種復(fù)雜場(chǎng)地上建造多層建筑時(shí)，在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了防止不均勻沉降造成的破壞，形成多層次的空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系；應(yīng)用結(jié)果表明，采用的方法與措施對(duì)在斜山坡地基上進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是行之有效的。本文研究了在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為防止不均勻沉降造成的破壞，提出場(chǎng)地、地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：斜山坡；多層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)處理

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的建筑業(yè)也在不斷前進(jìn)，但是前進(jìn)的過(guò)程中也遇到了很多問(wèn)題，比如土地緊缺問(wèn)題，而在斜山坡上建造多（高）層建筑是緩解用地緊張、塑造良好建筑環(huán)境的有益嘗試。在這種場(chǎng)地上建造房屋，地形、地貌及地質(zhì)條件往往很復(fù)雜，既有利于設(shè)計(jì)出獨(dú)特風(fēng)格的建筑作品，也容易因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)而釀成事故，也容易因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成安全隱患。

1.場(chǎng)地的穩(wěn)定性分析及處理

工程場(chǎng)地地質(zhì)條件異常復(fù)雜，不良的工程地質(zhì)會(huì)影響場(chǎng)地的穩(wěn)定性。

1.1整體穩(wěn)定性

建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)斜坡土體下為層片狀基巖（產(chǎn)狀為∠30-32°），若破壞原有的穩(wěn)定平衡狀態(tài)，可導(dǎo)致土體滑坡。

1.2局部穩(wěn)定性

局部穩(wěn)定性問(wèn)題的主要表現(xiàn)體現(xiàn)在：挖、填土形成的多級(jí)臨空臺(tái)階，破壞了原有的穩(wěn)定狀態(tài)；堆填土在雨水滲入軟化時(shí)會(huì)沿原坡面滑塌。

1.3基礎(chǔ)的穩(wěn)定性

基礎(chǔ)的穩(wěn)定性即地基承載力可靠，滿(mǎn)足建筑物正常使用極限狀態(tài)的要求。

1.4處理方法

為不破壞地基原有穩(wěn)定性，在確定樓、地面的標(biāo)高及臺(tái)階時(shí)應(yīng)考慮到既要依地形順坡設(shè)計(jì)，確保整體穩(wěn)定。也做好地面排水設(shè)計(jì)，避免加劇地基差異風(fēng)化及溶蝕作用。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）擋土墻設(shè)計(jì)坡地建筑中，設(shè)計(jì)好擋土墻的意義重大，擋土墻是影響到上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。擋土墻的設(shè)計(jì)及施工中都應(yīng)遵循安全，經(jīng)濟(jì)、合理的原則，從實(shí)際場(chǎng)地出發(fā)，結(jié)合地形地質(zhì)條件及使用要求，因地制宜，以取得最好的社會(huì)效益，山區(qū)地形地質(zhì)條件千變?nèi)f化，每個(gè)工程都有其特殊性。工程設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜，力求達(dá)到擋土墻建筑物的完美組合，通常坡地建筑擋土墻設(shè)計(jì)做法有兩種：考慮擋土墻與主體結(jié)構(gòu)分開(kāi)；結(jié)合主體結(jié)構(gòu)布置擋土墻。擋土墻要有足夠剛度，使墻身在土壓力作用下不發(fā)生移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。擋土墻設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求，擋土墻強(qiáng)度計(jì)算：在靜止土壓力及水壓力作用下，擋土墻計(jì)算模型按1m板帶寬度，上端簡(jiǎn)支，下端固定的單向板進(jìn)行計(jì)算，土壓力按靜止土壓力取值，K取0.5。結(jié)構(gòu)剛度要求：在擋土墻高度范圍內(nèi)框架柱截面高度取擋土墻厚的兩倍。由于擋土墻內(nèi)側(cè)為地下室，不能直接設(shè)置泄水孔，因此在擋土墻背面底部及中部設(shè)置排水盲溝，沿?fù)跬翂樒聦?dǎo)入地下室外側(cè)邊溝。

（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。山區(qū)建筑主要震害表現(xiàn)為：由于架空層太高形成柔弱底層而使結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞；采用長(zhǎng)短柱將坡地架空，短柱易發(fā)生剪切破壞；錯(cuò)層處樓梯柱，樓梯板破壞嚴(yán)重；陡坎邊緣地帶建筑物震害較重等。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》2010年版規(guī)定，當(dāng)需要在條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、非巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣等不利地段建造丙類(lèi)及丙類(lèi)以上建筑時(shí)，除保證其在地震作用下的穩(wěn)定性外，尚應(yīng)估計(jì)不利地段對(duì)設(shè)計(jì)地震參數(shù)可能產(chǎn)生的放大作用，其地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)，其值可根據(jù)不利地段的具體情況確定在1.1-1.6范圍內(nèi)。由于擋土墻與主體結(jié)構(gòu)是整體設(shè)計(jì)的主體計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮側(cè)向土壓力的影響，根據(jù)理正軟件取1m板帶寬度擋土墻按上端簡(jiǎn)支下端固定模型計(jì)算出上端的支座反力，再乘以框架柱的水平受荷寬度，得出集中力。在進(jìn)行上部建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取以下措施：選擇建筑場(chǎng)地時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)不穩(wěn)定的邊坡；由于山地建筑豎向剛度不規(guī)則，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，設(shè)計(jì)時(shí)底部應(yīng)加強(qiáng)，從概念設(shè)計(jì)上重視并采取必要的抗震措施，避免出現(xiàn)短柱和上剛下柔的情況；設(shè)置防震縫，在建筑高差變化較大處設(shè)置防震縫，在底層連廊與主體結(jié)構(gòu)問(wèn)設(shè)置防震縫，均可有效地減少地震作用、溫度變形、不均勻沉降等造成的不利影響。加強(qiáng)上部與基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)，采用墩基礎(chǔ)的形式可減少建筑不均勻沉降的程度，在建筑底層人工挖孔墩的承臺(tái)問(wèn)設(shè)連系梁，將各墩、柱相互牽制連為一個(gè)整體而共同工作，可有效傳遞水平力，避免因個(gè)別墩失穩(wěn)或失效而引起建筑整體破壞；變形觀測(cè)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)地基在建筑施工過(guò)程的不同階段因加載的變化引起地基的變形，沉降、滑移情況，檢查邊坡的穩(wěn)定性，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，采取必要的處理措施。

3.基礎(chǔ)處理

3.1基礎(chǔ)方案選擇

基礎(chǔ)方案主要包括：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)。經(jīng)承載力計(jì)算，基礎(chǔ)的地基反力都遠(yuǎn)小于地基承載力特征值，但前兩種基礎(chǔ)型式顯然因有地下室難以滿(mǎn)足防水要求，而梁板式筏形基礎(chǔ)型式還合適。經(jīng)變形計(jì)算，如果僅從變形值結(jié)果看，應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，但即使在地形平坦和地質(zhì)非常均勻土層的場(chǎng)地上進(jìn)行理論變形計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果都有較大誤差，更何況在該持力層厚度和坡度變化較大的場(chǎng)地上計(jì)算變形值與實(shí)際有多大的偏差就更難以估計(jì)。最常用的地基穩(wěn)定性計(jì)算方法有：圓弧滑動(dòng)法、平面滑動(dòng)法、折線滑動(dòng)法、赤平極射投影法、實(shí)體比例投影法、數(shù)值分析法。根據(jù)地基土的物理特性，樁基礎(chǔ)方案應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地巖土條件進(jìn)行選擇，如表1：⑨-1層混合土相對(duì)松散，局部含滾石，均勻性較差；⑨-2層含礫粉質(zhì)粘土強(qiáng)度尚可，但其埋深變化較大；⑩-1層全風(fēng)化花崗巖強(qiáng)度較高，但其埋深變化較大；⑩-2層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖強(qiáng)度較高，但其厚度變化較大；⑩-3層中風(fēng)化花崗巖層強(qiáng)度高，分布尚穩(wěn)定。因此，上述各巖土層均不宜選作為樁基礎(chǔ)持力層，對(duì)于鉆孔灌注樁，由于⑨-1層相對(duì)松散、護(hù)壁較為困難，普遍含有滾石、施工相對(duì)困難，因此不宜使用，故最合適的是選用人工挖孔灌注樁。

3.2人工挖孔灌注樁計(jì)算和施工

3.2.1成樁可能性分析

由于⑨-1層混合土含水豐富，適合用人工挖孔樁方案應(yīng)采用混凝土護(hù)壁。由于持力層層面變化較大，樁基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)按實(shí)際層位控制為準(zhǔn)，以避免樁長(zhǎng)不滿(mǎn)足承載力要求。

3.2.2樁承載力計(jì)算

當(dāng)滑坡推力的水平分力小于樁的水平承載力時(shí)就是安全的，在水平力計(jì)算過(guò)程中需要考慮的因素太多，要讓每個(gè)假定都符合實(shí)際困難較大，力求符合設(shè)計(jì)的計(jì)算模型和構(gòu)造要求。

3.2.3施工要求

斜坡地上嵌巖樁的護(hù)壁材料應(yīng)采用鋼筋混凝土制作，護(hù)壁內(nèi)配置一定數(shù)量的水平環(huán)向鋼筋和豎向鋼筋，護(hù)壁厚度和配筋應(yīng)加大。編制爆破作業(yè)施工方案時(shí)必須采用爆破作業(yè)向下炸巖進(jìn)行松動(dòng)爆破和鑿除處理時(shí)炸藥爆破應(yīng)合理布孔，以盡量減小沖擊波對(duì)護(hù)壁的破壞及對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。在孔井口應(yīng)采取能泄爆又能阻擋碎碴飛濺的有效措施，爆破時(shí)必須由專(zhuān)人統(tǒng)一指揮。炸藥爆破后，爆破人員先下井檢查，挖孔人員方可下井。在挖孔過(guò)程中遇到不良地質(zhì)時(shí)必須處理：樁基成孔后，保證樁基底部持力范圍內(nèi)有完整的基巖層。當(dāng)樁基處于豎向軟弱裂隙帶或深熔洞頂部，可在該樁側(cè)補(bǔ)樁，加大樁截面及持力底面層。或者在該樁側(cè)一定范圍內(nèi)補(bǔ)兩根樁。穿越土洞的樁基，護(hù)壁外側(cè)土洞應(yīng)填實(shí)。對(duì)樁基穿越大溶洞時(shí)，可以采用噴漿加固溶洞、填砌毛石或砌塊。對(duì)樁底局部的溶槽、溶溝、石牙等，對(duì)樁底，應(yīng)根據(jù)具體情況放置鋼筋予以加強(qiáng)。

4.結(jié)語(yǔ)

山坡地形情況非常復(fù)雜，怎樣做好基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，選擇合理的施工方案，尤其是控制建筑物的沉降量符合規(guī)范要求，沉降均勻，以確保工程質(zhì)量、結(jié)構(gòu)安全、節(jié)省工程造價(jià)，是建筑工程技術(shù)人員面臨著的一個(gè)長(zhǎng)期艱巨的課題。在山坡上建造大體量的多（高）層建筑時(shí)，需將建筑物跨越各級(jí)臺(tái)階順坡建造，其建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有特殊性，也容易因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)而釀成事故，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及處理問(wèn)題。因此，研究斜山坡上多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)處理具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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收稿日期：2013-4-16

作者簡(jiǎn)介：肖烽（1982-），男，工程師，本科，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工作。