城市下沉式广场设计

2024-05-06

城市下沉式广场设计（精选四篇）

城市下沉式广场设计篇1

近年来, 随着地下工程的快速发展, 涌现出了很多的岩土工程问题。比如当地下水位较高时, 结构本身自重小于其所受浮力时, 将不得不对抗浮问题进行考虑。目前, 在抗浮设计上, 主要采用抗与放的方法。所谓抗, 即是配重抗浮、锚固抗浮、抗拔桩抗浮;所谓放, 即是降水抗浮和设观察井抗浮。具体采用哪一种方法, 尚应根据工程的具体情况而定, 同时还应着重考虑对工程造价、日常使用的影响。在诸多抗浮措施中, 抗拔桩得到了广泛的使用, 但也出现过不少因为设计过程不当造成的事故, 可见设计过程的重要性。本文即以某工程的抗拔桩设计为例, 详细阐述了抗拔桩的设计过程及其中所应考虑的几个问题。

1 工程概况

某下沉式广场两层地下室, 一层层高5.0m, 二层层高4.0m。地下室外围尺寸为80m×80m, 外围周圈20m为有顶板地下室作为商业中心, 中间40m×40m作为下沉式广场。该下沉式广场区域地下室一层楼板板厚取300mm, 底板厚度500mm。顶板覆土厚度取900mm, 下沉式广场区域无覆土。地下室柱网为8m×8m, 柱子尺寸600m×600mm。本工程作为下沉式广场, 广场上部没有足够的荷载重量, 抗浮稳定不满足规范要求, 需进行抗浮设计, 经过综合考虑, 决定使用抗拔桩措施。本工程取广场正中间40m×40m位置的柱位进行抗浮验算设计。根据规范要求, 计算水浮力时, 结构自重分项系数取1.0, 水浮力分项系数取1.2, 不考虑活荷载布置。

2 地质情况及抗浮设防水位的确定

结合区域水文地质资料, 拟建场地的地下水类型主要为: (1) 赋存于上部杂填土中的上层滞水。其富水性差, 水量较贫乏, 主要接受大气降水的补给; (2) 赋存于卵石中的孔隙承压水。其相互之间存在水力联系, 主要接受地下含水层侧向补给, 向低洼处排泄, 渗透性较强, 水量丰富; (3) 淤泥、残积粘性土层为弱透水或微透水层, 富水性差, 为相对隔水; (4) 砂土状强风化花岗岩、碎块状强风化花岗岩的基岩裂隙水, 其渗透性主要受裂隙性质及发育程度控制, 从勘察时揭露情况来看, 张性裂隙发育较差, 其水量一般, 微具承压性。

勘察期间测得的杂填土水位埋深为0.20~0.70m, 混合稳定水位标高为0.20~1.20m;场地地下水变幅约1.00~3.00m, 平时最高水位约为3.00m。历史最高水位标高约为4.00m。地下室抗浮设防水位应是建筑物使用年限内可能产生的最高地下水位。所以综合考虑取基坑抗浮水位为4.00m。

根据钻探揭露的场地 (取代表性孔位进行计算, 场地标高为5.00) 地层分布详见表1:

3 抗拔桩设计过程

本工程0.000相对应罗零标高为6.000m, 底板底标高为-9.500m。抗拔桩采用钻孔灌注桩, 设计桩径为Φ700mm, 根据试桩结果, 桩端进入持力层碎块状花岗岩1m, 有效桩长取为20m。

3.1 荷载条件

单柱区域范围内水浮力计算如下:

(1) 抗浮水位的水浮力为[4]:

(2) 平时水位的水浮力为[4]:

(3) 结构自重 (梁自重折算在板自重内) 为:

(4) 桩身自重 (承台重量先忽略不计) 为:

3.2 抗拔桩单桩承载力特征值计算

(1) 桩的抗拔极限承载力标准值:

根据现场岩土工程勘察所提供的资料, 各土层桩侧极限阻力 (从底板底考虑桩侧阻力) 及抗拔系数见表2:

在为满足桩身抗裂要求, 同时得到较大的抗拔承载力, 则由 (1) 式得出:

(2) 单桩的抗拔承载力特征值为[3]:

3.3 抗拔桩桩身结构设计

(1) 轴心受拉构件破坏时, 裂缝截面的混凝土不承受拉力, 全部拉力由钢筋承受, 则有:

式中各指标物理意义见规范[2]。

设计采用混凝土标号为C30, HRB400钢筋, 且钢筋直径选用d=25mm,

则由 (2) 式得

则需要配置的受拉钢筋数量为:

(2) 抗拔桩抗裂验算:

根据规范[1], 最大裂缝宽度为:

结合本场地环境等级, 根据规范[4], 最大裂缝宽度应小于0.2mm;即:

则由 (3) 、 (4) 式解得:

即按裂缝控制时, 抗裂要求算出12根25钢筋的抗拔桩能承受特征值为808k N的轴向拉力。

(3) 抗拔桩承载力特征值取值:

结合上部第3.2、3.3点分析, 抗拔桩承载力特征值取800k N进行计算。

3.4 抗拔桩布置方案的选择

(1) 总桩数:

约按4根抗拔桩, 能够满足区域抗浮要求。

(2) 根据规范[1], 钢筋的锚固长度应根据以下两式进行计算, 即:

式中各指标符合规范[1], 则对抗拔桩通长配筋, 并保证主筋锚入承台长度为900mm, 纵向主筋应沿桩身周边均匀布置。为了防止避免钢筋笼被腐蚀, 结合场地环境等级, 钢筋笼保护层厚度设为50mm, 钢筋笼底端保护层为1m, 即桩长为21.0m, 有效桩长为20m。箍筋采用Φ6@300, 并采用螺旋式缠绕, 在3~5d (即3.5m) 范围内箍筋应适当加密, 间距为200mm, 钢筋笼每隔1~1.5m设一道Φ14焊接加强箍筋。

经计算, 该位置柱竖向抗压由一根桩承担即可满足承载力要求。该区域抗拔桩具体布置方案如图1、图2。图1中所有抗拔桩均集中布置在柱下区域, 则柱q下桩数较多, 承台为四桩承台, 基础梁计算净跨度5.550m (约按承台边计算) 图2中抗拔桩均匀布置在与柱子连接的周边基础梁上, 剩下两根桩布置于柱下。承台为两桩承台, 基础梁计算净跨度6.075m, 基础梁中间有一抗拔桩反作用于基础梁。基础梁计算时, 可以考虑抗拔桩的反向作用力, 减小基础梁的截面及配筋。

本工程采用图2所示的抗拔桩布置形式更加经济合理本工程选择方案二进行抗拔桩布置。同时抗压桩承载力特征值相应降低一半, 进行计算承台配筋。

4 结语

(1) 抗浮设计过程中应合理选用抗浮设计水位, 设计计算中浮力的大小应根据建筑物使用年限内可能出现的最高地下水位进行计算, 通常由勘察单位提供。同时应合理选择历史最高水位和平时水位的计算分项系数, 同时计算比较, 选择不利的水浮力作为抗浮计算依据。

(2) 在对抗拔桩单桩极限承载力进行计算时, 抗拔桩的桩侧极限阻力要进行修正。桩的抗拔侧阻力和抗压侧阻力有相似之处, 但随着上拔量的增加, 其侧阻力会因土层松动及侧面积减少等原因而低于抗压侧阻力, 用抗压试验实测极限侧阻力计算抗拔承载力时还应该用抗拔系数λ加以折减[4];

(3) 在抗拔桩的桩身结构设计过程中, 桩的配筋应同时满足抗拉要求及抗裂要求;

(4) 在抗拔桩的设计过程中, 应该对抗拔桩的布置方案进行合理的优化, 在能够满足承载力的基础上, 对抗拔桩的布置方案进行适当的改进, 在桩成本不变情况下, 降低底板的成本, 达到经济合理的目的。

参考文献

[1]GB 50010-2010, 混凝土结构设计规范[S].

[2]JGJ 94-2008, 建筑桩基技术规范[S].

[3]GB 50007-2011, 建筑地基基础设计规范[S].

[4]GB 50009-2012, 建筑结构荷载规范[S].

城市广场设计与思考篇2

在我国城市建设高速发展的今天，迅速增多的城市广场引起人们的关注。城市广场正在成为城市居民生活的一部分，它的出现被越来越多的人接受，为我们的生活空间提供了更多的物质线索。城市广场作为一种城市艺术建设类型，它既承袭传统和历史，也传递着美的韵律和节奏，是一种公共艺术形态，也是城市构成的重要元素。

广场的环境应与所在城市所处的地理位置及周边的环境、街道、建筑物等相互协调，共同构成城市的活动中心。设计时要考虑到广场所处城市的历史、文化特色与价值。注重设计的文化内涵，将不同文化环境的独特差异和特殊需要加以深刻领悟和理解，设计出该城市、该文化环境、该时代背景下的文化广场，用适合该广场的表现形式将其表达出来。

城市文化广场的结构一般都为开敞式的，组织广场环境的重要因素就是其周围的建筑，结合广场规划性质，保护历史建筑，运用合理适当的处理方法，将周围建筑很好地融入广场环境中。广场空间的类型和层次可看作是广场环境系统的空间结构，丰富空间的层次和类型是对系统结构的完善，将有助于解决广场使用多样性的需求。

丰富空间的结构层次，利用尺度、围合程度、地面质地等手法在广场整体中划分出主与从、公共与相对私密等不同的空间领域。在不同空间丰富空间边沿的状态。人的行为表明人在空间中倾向于寻找可依靠的边界，即“边界效应”。环境通过物质形式向人提供传达环境意义的线索。因此，在空间边沿的设计中，应丰富其类型，提高人们选择的可能性，从而满足多样性的需求。

城市广场的人流、车流集散及其交通组织是保证其环境质量不受外界干扰的重要因素。有城市交通与广场的交通组织和广场内部交通组织两部分组成。城市交通与广场的交通组织上，要保证有城市各区域到广场的方便性。

在广场内部的交通组织上，考虑到人们以参观、游览及休闲娱乐等为主要内容，应结合广场的性质，很好地组织人流车流，形成良好的内部交通组织，使人们在不受干扰的情况下，拥有欣赏文化广场的场所及交往机会。

城市下沉式广场设计篇3

1 工程概况

山西煤炭职业技术学院学生餐厅建筑面积13 656.9 m2, 地上3层、地下1层, 地下1层设置有超市, 餐厅东侧设置下沉式广场, 面积450 m2, 作为地下部分与地上部分连接的通道, 在下沉式广场基础底板下共设计36根抗浮锚杆, 单根锚杆设计抗拔力特征值为400 k N/根, 抗浮锚杆嵌入岩土层9 m;锚杆孔径180 mm, 锚杆杆体为25的HRB400级钢筋, 每孔设置3根, 水泥为P.O42.5R普通硅酸盐水泥, 浆体为水灰比0.45~0.5的水泥浆体, 采用二次劈裂注浆工艺, 注浆量不少于110 kg/m, 压力不小于2.5 MPa。

2 抗浮锚杆的设计

2.1 工艺原理

抗浮锚杆是利用锚杆与稳定岩土层形成的锚固力与建筑物的基础和上部结构形成一体共同抵抗地下水浮力的一种抗浮措施。

2.2 锚杆基本试样

锚杆正式施工前, 首先进行锚杆基本试验, 锚杆拉拔试验最大加荷至400 k N, 锚杆基本试验的地质条件、锚杆材料和施工工艺等应与工程锚杆一致。基本试验主要目的是确定锚固体与岩土层间粘结强度特征值、锚杆设计参数和施工工艺。锚杆基本试验应采用循环加、卸荷法。

2.3 抗浮锚杆设计内容

1) 锚杆杆体承载力;2) 锚杆截面面积的确定;3) 锚杆钢筋截面面积的确定;4) 锚杆锚固体与土层的锚固长度的确定;5) 抗浮稳定性验算。

2.4 抗浮锚杆设计的基本步骤

1) 单根锚杆抗拔承载力的确定:

其中, Rt为单根锚杆抗拔承载力特征值;Rk为单根锚杆抗拔极限承载力标准值, 应根据抗拔试验确定;K为安全系数, 可取2.0。

2) 锚杆截面的计算:

其中, fyk为锚杆材料的强度标准值;Nt为土层锚杆的设计轴向拉力;Kt为锚杆杆体的抗拉安全系数, 可取1.6。

3) 锚杆钢筋截面面积的计算:

其中, fyk为钢筋抗拉强度标准值。

4) 锚杆锚固段的长度计算:

其中, Nt为土层锚杆的设计轴向拉力;qs为土层与锚固体间粘结强度;d2为锚固体直径;β为折减系数, 建议取0.70。

5) 抗浮稳定性验算:

其中, r0为结构重要性系数;FW为浮力作用设计值, 浮力分项系数取1.05;N为抗浮锚杆总数;Rt为单根锚杆抗拔承载力特征值;G为地下建筑物结构自重, 自重分项系数取0.9。

3 抗浮锚杆施工工艺

1) 测量放孔, 确定锚点。根据图纸进行锚杆测量定位, 并作好测量放线记录。2) 制作锚杆。a.锚杆材料采用3根HRB400级Φ25的钢筋, 下料长度=锚杆设计长度+锚固端长度。锚杆采用直螺纹套筒连接。b.将截好的钢筋平顺地放在作业面上, 量出锚固段和自由端, 分别作出标记。在锚杆上每隔2 m固定一个“○”支架, 同时在锚杆外侧用HRB300级6.5钢筋焊接水泥浆体保护层, 保证不小于30 mm。c.自由端每根钢筋都应做防粘结处理, 用塑料管穿套, 内涂黄油, 且保证不能污染锚固端钢筋, 在两个端口和接口处用胶带进行密封, 确保浆液不会漏入。3) 安装浆管。在锚杆上“○”内安置注浆管, 数量为两根 (一、二次注浆管分别各一根) 6分铁制注浆管, 一次注浆管与锚杆底端为开放式, 另一端与注浆泵相连;二次注浆管在锚头顶端临时封闭, 在锚头方向向上9 m范围内钻5 mm@500 mm排浆孔, 并且用胶带封闭, 保证常压注浆时, 浆液不会漏入。4) 钻机成孔。为确保钻孔效率和成孔质量, 采用地质钻机成孔。钻孔直径180 mm, 钻孔时, 按锚杆设计长度+锚固端长度+空孔长度之和进行钻孔, 当钻孔钻入砂层时, 往往发生塌孔。这时, 不管钻进深度如何, 都要立即停止钻进, 拔出钻具, 进行固壁注浆, 注浆压力采用0.4 MPa, 浆液为红粘土或水泥砂浆和水玻璃的混合液, 24 h后重新钻孔, 确保成孔质量。5) 安装锚杆。检查锚杆和一、二次注浆管是否制作完好, 确保无误后送入孔内, 保证锚杆底端位置正确, 锚固长度正确, 然后用1根HRB335级12钢筋与锚杆焊接, 另一端固定于地面上, 且保证长度正确, 即安装锚杆完成。6) 高压注浆。a.在安装锚杆钢筋的孔内注入纯水泥浆, 并在注浆料中加入微膨胀剂, 浆体水泥为普通硅酸盐42.5水泥, 水灰比0.45~0.5, 压力保持在0.3 MPa~0.6 MPa, 确保锚杆与孔壁之间注满水泥浆, 注浆应由里向外注, 需将注浆管插入孔内距孔底约0.2 m~0.5 m处, 采用排气注浆法施工, 孔内泥砂由锚杆孔排出, 直至孔内排出净水泥浆时即一次注浆完成。b.在一次注浆完成4 h~8 h后, 立即进行封孔劈裂注浆。注浆量不少于110 kg/m, 压力不小于2.5 MPa。施工人员要把握好二次注浆的时间, 保证二次劈裂注浆成功, 且认真详细地对注浆量进行记录, 保证注浆质量。7) 抗浮锚杆防水处理施工。待下沉式广场土方开挖、垫层施工结束后, 进行抗浮锚杆的防水处理。a.土方开挖时基底剩余300 mm土方由人工清底, 人工清底凿除锚杆桩头时基底以上保留35 cm锚杆桩体, 基础防水层施工时先对垫层上部锚杆杆体根部做卷材附加层, 然后再做卷材防水层, 卷材防水层在锚杆杆体根部上翻250 mm。b.首先在锚杆注浆时就在注浆料中加入微膨胀剂, 而后在锚杆钢筋位于基础筏板中部设置200 mm×200 mm×6 mm的止水钢板, 防止形成地下水的通道。

4 适用范围及效益分析

1) 经济效益分析:本工程原图设计下沉式广场基础底标高比地下室基础底标高深3.5 m, 此部分高度用作回填土方以加重下沉式广场地下结构自重来平衡水浮力, 因此在进行主体施工时需先开挖下沉式广场, 待下沉式广场施工完成后方可进行餐厅主体结构的施工, 这样既增加了施工难度也加长了施工周期, 工程造价也会随之增长, 后经变更采用抗浮锚杆抗浮措施与原设计压重法相比可节约成本约45万元。2) 社会效益:a.采用抗浮锚杆抗浮措施避免了下沉广场施工对学生餐厅主体施工工期的影响, 缩短了主体施工工期;抗浮锚杆施工简单, 效率高, 平均每根锚杆施工时间约4 h, 1台桩机施工, 36根锚杆全部施工完仅需12 d, 大大缩短了工期。b.采用抗浮锚杆抗浮措施, 体现了绿化建筑的概念, 符合“节水、节能、节地、节材”的四节一环保及绿色施工要求, 相比其他方案, 具有很大的成本和环保优势。c.抗浮锚杆比其他类型的抗浮措施, 抗浮效果好, 施工简单, 施工效率高, 加快施工进度, 造价低廉, 具有很高的推广价值和应用前景。

5 结语

本文笔者根据工程经验得出岩土抗浮锚杆施工简单方便, 效率高, 工期短, 对环境无污染, 另外岩土抗浮锚杆抗拔力高, 抗浮效果好, 更为重要的是岩土抗浮锚杆造价低廉, 较其他抗浮措施更为经济。因此在下沉式广场结构施工中应用抗浮锚杆进行抗浮不但是可行的, 而且是可靠的, 应该给予大力的推广与应用。

摘要：结合工程实际情况, 简要介绍了抗浮锚杆的设计要点, 并详述了其施工工艺与施工过程中须注意的问题, 同时将抗浮锚杆与传统的压重法抗浮措施进行了对比分析, 为抗浮锚杆的广泛应用提供了参考依据。

关键词：下沉式广场,抗浮措施,设计,施工工艺

参考文献

[1]GB 50330—2002, 建筑边坡工程技术规范[S].

[2]CECS 22:2005, 岩土锚杆 (索) 技术规程[S].