重慶某項目環(huán)境擋墻設(shè)計

吳澤，馮維琦，李翀

（機械工業(yè)第三設(shè)計研究院，重慶 400039）

1 工程概況

重慶長江國際項目位于重慶市南岸區(qū)長江大橋南橋頭立交與南濱路交匯處，其總建筑面積約為141078m2。該工程為B級高度高層建筑，其±0.00m以下為4層地下室，±0.00m以上2棟塔樓各為39層 （其中裙樓為4層）。該工程以-1層樓蓋（-5.00m）作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，并在嵌固端以上裙樓、塔樓交界處設(shè)雙柱抗震縫，將整個結(jié)構(gòu)分為2個獨立的單塔及1個獨立的裙樓，從嵌固端算起，2棟塔樓總高均為166.40m，裙樓總高29.00m。主體結(jié)構(gòu)塔樓采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，裙樓采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，塔樓核心筒基礎(chǔ)形式為閥板基礎(chǔ)，塔樓框架柱基礎(chǔ)形式為嵌巖樁基礎(chǔ)，裙樓柱基礎(chǔ)形式為獨立基礎(chǔ)。

圖1 環(huán)境擋墻總平面圖

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 地形地貌概況

工程場地位于重慶市南坪，處于長江南岸，為河谷沖刷岸坡及丘陵斜坡、溝谷地貌區(qū)。東側(cè)靠近原海底世界，西側(cè)為石板坡長江大橋的南引道，南側(cè)為一高邊坡，高度約為25，北側(cè)為南濱路護(hù)坡?lián)鯄?。工程位于龍王洞背斜南端東翼地段，地質(zhì)構(gòu)造簡單。巖層產(chǎn)狀120°∠10°。場地范圍內(nèi)主要存在有四組裂隙:100～125°∠75～85°、130°∠45°、290～300°∠75～85°、20°∠75～85°，裂面較平直，結(jié)合程度一般。東南側(cè)邊坡局部有開裂。但坡腳已修建抗滑樁擋墻進(jìn)行支擋，邊坡現(xiàn)狀基本穩(wěn)定。南部有舊人防洞存在，位于現(xiàn)有擋墻后。洞寬1.2～2.6m，洞高1.2～1.8m，長約20m。該洞室側(cè)墻及洞頂均為中風(fēng)化泥巖，現(xiàn)狀穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)開裂、變形等現(xiàn)象?；娱_挖后，人防洞大部分將被挖除，剩余部分采用混凝土封閉。工程區(qū)分布有雜填土，下伏基巖為泥巖和砂巖，夾泥質(zhì)粉砂巖軟弱夾層，軟弱夾層除西側(cè)邊坡外，其余各側(cè)邊坡穩(wěn)定主要受巖體自身強度控制，故除西側(cè)邊坡外，其余各側(cè)邊坡開挖后無外傾結(jié)構(gòu)面或不會沿軟弱面向外滑動。

2.2 水文地質(zhì)條件

場地地下水主要為雜填土層中的孔隙潛水及基巖裂隙水。地下水埋藏條件主要受地形控制，地形較高的斜坡地帶基本無地下水；而在地勢低洼地帶（東側(cè)沖溝處）地下水相對較豐富。場地內(nèi)地下水和土層對混凝土及鋼筋均無腐蝕性。

2.3 場地及邊坡評價

擬建場地為復(fù)雜場地。場地及周邊地區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷層、滑坡、崩塌、地面塌陷、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。場地及邊坡巖土體現(xiàn)狀穩(wěn)定，適宜建筑。

3 邊坡破壞形式及支護(hù)結(jié)構(gòu)方案

場地為河谷沖刷岸坡及丘陵斜坡、溝谷地貌區(qū)。場地內(nèi)高差較大且大部分為挖方區(qū)，基坑開挖后將形成大于10m的邊坡。結(jié)合地勘報告對各段邊坡作以下處理。邊坡支護(hù)設(shè)計原則:該工程除-2～-1層的鋼筋混凝土側(cè)墻直接作為支護(hù)結(jié)構(gòu)外，其余支護(hù)結(jié)構(gòu)作為永久支護(hù)均應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)脫開，邊坡坡頂臨近坡面堆載不得超過10kN/m2。

3.1 場地東側(cè)邊坡

該側(cè)邊坡長約58m，為巖土混合邊坡。開挖后邊坡總高度約為3.4～10.1m，其上部土質(zhì)邊坡高2.55～8.51m，主要為雜填土及粘土，下部為巖質(zhì)邊坡。巖體切坡線雖與裂隙傾向一致，但邊坡穩(wěn)定主要受巖體自身強度控制。邊坡設(shè)計擬采用:利用地下室側(cè)墻作為永久支護(hù)結(jié)構(gòu)。開挖時土層部分按1∶1坡率放坡，泥巖按1∶0.75坡率放坡，待地下室側(cè)墻達(dá)到80%的強度后再回填。

3.2 場地南側(cè)邊坡

該側(cè)邊坡長約120m，為巖土混合邊坡。開挖后邊坡總高度均大于10m。其上部土質(zhì)邊坡高約1.03～14.23m，主要為雜填土。坡頂有一8層住宅樓，由業(yè)主提供的竣工圖反映其基礎(chǔ)位于邊坡破裂角以內(nèi)且置于中風(fēng)化巖層上，未嵌入中風(fēng)化巖層，現(xiàn)狀基本穩(wěn)定。由于基巖面較陡，開挖時土層會沿基巖面發(fā)生滑塌，影響該住宅樓的正常使用。邊坡設(shè)計根據(jù)邊坡具體情況采用以下支護(hù)措施:

(1)靠近邊坡南側(cè)有一棟8層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓，由于建設(shè)年限較早，缺乏相關(guān)計算書，為使該側(cè)基坑支護(hù)設(shè)計能真實反映上部荷載情況，結(jié)合業(yè)主提供的竣工資料重新建立計算模型，偏安全取該住宅傳遞給擋墻頂部的設(shè)計荷載為180kN/m2。在靠近該住宅樓的邊坡區(qū)段以預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻作為主要的支護(hù)結(jié)構(gòu)，以保證整個邊坡及支護(hù)結(jié)構(gòu)基本不產(chǎn)生變形，具體處理方法如圖2所示，基坑開挖邊線距離住宅樓較近，開挖時為避免土體下滑，土層部分先施工排樁式預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻A進(jìn)行支護(hù)，再分段挖土，下部巖石部分以預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻A進(jìn)行支護(hù)；為控制擋墻計算高度，通過與業(yè)主協(xié)商，在不影響建筑使用功能的前提下，在2層標(biāo)高處邊坡采用退臺處理，錨桿擋墻C內(nèi)退5.10m，讓預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻A在錨桿擋墻C破裂角以外，使得預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻A與錨桿擋墻C為相互獨立的計算單元，減小了該段邊坡的計算高度，提高邊坡的安全度。

(2)當(dāng)基坑開挖邊線距離住宅樓較遠(yuǎn)，且土層較薄，可將上部土層按≤1∶1坡率放坡，下部巖石部分以預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻支護(hù)，該段地下室高度范圍內(nèi)采用側(cè)墻支護(hù)。

3.3 場地北側(cè)邊坡

圖2 距已建住宅較近處支護(hù)方案

圖3 距已建住宅較遠(yuǎn)處支護(hù)方案

該側(cè)邊坡長約100m，為巖土混合邊坡。開挖后邊坡總高度約為10～15m。其上部土質(zhì)邊坡高2.55～8.82m，主要為雜填土，下部為巖質(zhì)邊坡。切坡線雖與裂隙的組合結(jié)構(gòu)面傾向一致，但邊坡穩(wěn)定主要受巖體自身強度控制。邊坡設(shè)計擬采用地下室側(cè)墻作為永久支護(hù)結(jié)構(gòu)。開挖時因靠近南濱路已有重力式擋墻，經(jīng)查閱相關(guān)施工圖及復(fù)算后，該重力式擋墻作為施工開挖階段的臨時擋墻是安全可靠的。開挖時可將填土按1∶1坡率放坡，巖石部分利用地下室側(cè)墻作永久支護(hù)，待地下室側(cè)墻強度達(dá)到80%后再回填。

4 場地西側(cè)邊坡的治理

4.1 西側(cè)邊坡原始地質(zhì)概況

該段邊坡長約58m，為巖土混合邊坡，其上部土質(zhì)邊坡高約5.62～16.08m，主要為2005年南坪隧道破洞時的棄土，其下部為巖質(zhì)邊坡，巖體存在外傾結(jié)構(gòu)面，由于其鄰近長江大橋南橋頭立交F1匝道1號及2號橋墩，且橋墩竣工資料表明，實際施工的橋墩樁底標(biāo)高高于原設(shè)計標(biāo)高，為保證橋墩的安全，故需對西側(cè)邊坡的開挖及支護(hù)設(shè)計作相應(yīng)調(diào)整。

4.2 西側(cè)邊坡原支護(hù)設(shè)計概況

原設(shè)計擬建建筑地下室邊線距離F1匝道1號橋墩最近點處約14.18m，距離F1匝道2號橋墩最近點處約16.70m。根據(jù)原設(shè)計時有關(guān)部門提供的相關(guān)資料表明，1、2號橋墩基礎(chǔ)均采用2.50m直徑的樁基，嵌巖深度為7.50m，樁基樁底高程分別為:1號橋墩+187.833m，2號橋墩+175.980m。1號橋墩樁底高程高于原設(shè)計擬建建筑地下室底標(biāo)高3.633m，2號橋墩樁底高程在原設(shè)計擬建建筑地下室底標(biāo)高以下，且1、2號橋墩樁基有足夠的圍巖厚度（均大于9m），故擬建建筑地下室按原設(shè)計邊線開挖不會影響橋墩的安全。

4.3 西側(cè)邊坡的開挖及橋墩樁基實測情況

現(xiàn)場邊坡施工單位已對西側(cè)邊坡上部棄土進(jìn)行了放坡處理，并對擬建建筑消防車道標(biāo)高199.35m以上的巖質(zhì)邊坡進(jìn)行了開挖及錨桿的施工（尚未施工錨肋及錨板）。從現(xiàn)場反饋的信息及F1匝道原施工單位提供的竣工資料反映，1、2號橋墩樁基樁底實際高程為:1號橋墩+193.50m，2號橋墩+184.80m，比原設(shè)計時有關(guān)部門提供的樁底高程分別提高了11.50m及10.70m。1、2號橋墩樁底高程均在原設(shè)計擬建建筑地下室底標(biāo)高以上，為進(jìn)一步保證橋墩的安全及滿足市政設(shè)施管理條例的相關(guān)規(guī)定，原設(shè)計西側(cè)邊坡的支護(hù)設(shè)計需按照開挖現(xiàn)狀及橋墩實測情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

4.4 1、2號橋墩所需圍巖厚度計算過程

根據(jù)地勘資料，中風(fēng)化泥巖的物理參數(shù)如下:泥巖單軸抗壓強度fc＝5.38MPa，粘聚力C=362kPa，內(nèi)摩擦角Φ＝29.5°。

根據(jù) 《地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計規(guī)范》（DB50/5029-2004）附錄F式F.0.2進(jìn)行計算，如下式:

由橋梁設(shè)計單位提供的F匝道橋墩墩頂反力可知，1號橋墩墩頂豎向力標(biāo)準(zhǔn)值N1=10510kN，橫橋向M1=2661kN·m，V1=255kN。采用理正巖土軟件進(jìn)行簡化計算，將M1、V1轉(zhuǎn)化為抗滑樁擋土高度9.5m計算，得出1號橋墩樁基對地基的橫向應(yīng)力бkl＝84.043×3.15＝265kPa，將相關(guān)參數(shù)代入式F.0.2 得出:

因此1號橋墩樁基現(xiàn)狀圍巖厚度滿足要求。

4.5 調(diào)整后的西側(cè)邊坡支護(hù)措施

針對西側(cè)邊坡開挖現(xiàn)狀及橋墩樁基實測情況，業(yè)主委托重慶市建設(shè)工程質(zhì)量檢驗測試中心對西側(cè)邊坡已開挖現(xiàn)狀進(jìn)行安全性評估及對F1匝道第一聯(lián)橋梁1、2號橋墩位置關(guān)系進(jìn)行測量，同時對1、2號橋墩現(xiàn)狀位移情況進(jìn)行監(jiān)測。測量及監(jiān)測成果報告表明:西側(cè)邊坡已開挖現(xiàn)狀條件下，1、2號橋墩的位移值在規(guī)范允許范圍內(nèi)，現(xiàn)狀橋墩未見傾斜量增大的現(xiàn)象，西側(cè)邊坡下部巖體現(xiàn)狀處于穩(wěn)定狀態(tài)，上部土體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)（僅部分處于欠穩(wěn)定狀態(tài)）。同時重慶公路工程檢測中心對F匝道橋現(xiàn)狀檢測報告表明:橋體現(xiàn)有變形與西側(cè)現(xiàn)有邊坡無關(guān)。在上述前提下，對西側(cè)邊坡的支護(hù)設(shè)計作了相應(yīng)的調(diào)整，具體措施如下:

(1）為減小基坑開挖對橋墩的影響，通過與業(yè)主的協(xié)商，將擬建建筑地下室面積減小，即西側(cè)地下室邊線向遠(yuǎn)離橋墩方向后退6.70m，后退后地下室邊線距離1、2號橋墩樁基分別為20.88m與23.40m。西側(cè)地下室邊線向遠(yuǎn)離橋墩方向后退后1、2號橋墩樁基有足夠的圍巖厚度（均大于9m）。

(2）為保證已開挖后邊坡土體及巖體的穩(wěn)定性，對于1號橋墩:擬將邊坡上部不穩(wěn)定土體卸掉，采用素混凝土擋墻將已開挖的下部巖石邊坡進(jìn)行支護(hù)，并與已施工錨桿一起現(xiàn)澆，同時用毛石混凝土回填至地下室側(cè)墻邊；對于2號橋墩:擬將邊坡上部不穩(wěn)定土體卸掉，并用毛石混凝土回填至地下室側(cè)墻邊，回填的素混凝土兼作重力式擋墻，對邊坡下部土體及巖體進(jìn)行支護(hù)。同時西側(cè)擬建建筑地下室側(cè)墻均兼作基坑擋墻，并采用靜止巖石壓力進(jìn)行計算，從而增加橋墩樁基的安全度。

4.6 西側(cè)邊坡施工要求

（1）場地西側(cè)邊坡施工時應(yīng)嚴(yán)格控制標(biāo)高，避免超開挖。

（2）場地西側(cè)邊坡施工時應(yīng)嚴(yán)格按照以下順序施工:先施工素混凝土擋墻，而后方能對上部土體進(jìn)行卸土處理及下部巖石邊坡的開挖。

（3）場地西側(cè)邊坡施工時應(yīng)盡量維持現(xiàn)有開挖現(xiàn)狀，并采取嚴(yán)格的控制措施，減少場地的擾動及對邊坡的不利影響，以保證場地的整體穩(wěn)定性及完整性。

（4）為降低巖坡處理的費用，施工時，施工方要采取切實可行的措施保證巖石開挖后巖石邊坡的完整性，同時對巖石邊坡較低且整體性好、僅存在表面局部破碎的邊坡進(jìn)行封閉處理。

（5）施工時應(yīng)加強場地地面的有組織排水，根據(jù)場地情況在邊坡頂和坡腳分別設(shè)置截、排水溝，防止邊坡受到水的沖刷。

（6）對西側(cè)邊坡上部棄土進(jìn)行卸土處理時，應(yīng)從上至下分層均勻卸土，以保證卸土?xí)r土體的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)滑坡及坍塌。

5 結(jié)語

（1）長江國際環(huán)境擋墻從2008年3月正式投入使用至今已3年有余，并經(jīng)5.12汶川地震考驗，總體使用狀況良好，證明該環(huán)境擋墻支護(hù)措施是有效可靠的。

（2）在條件允許的前提下，對較高擋墻建議采取退臺放階處理，減小擋墻的計算高度，確保環(huán)境擋墻的安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

（3）基坑開挖前，應(yīng)對臨近建（構(gòu)）筑物具體情況作詳細(xì)了解，并根據(jù)具體邊界條件采取相應(yīng)的支護(hù)措施。

（4）邊坡施工過程中應(yīng)加強邊坡頂面及底部的截、排水措施，避免造成嚴(yán)重的安全隱患。

（5）邊坡工程竣工后，對臨近已有建筑物及臨近橋墩處采取長期有效的監(jiān)測手段，保證邊坡變形等在可控范圍內(nèi)。