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9年下沉46cm,從舊金山地標建筑千禧大廈一窺高層建筑不均勻沉降問題

發布時間:2021-03-31 瀏覽次數:300

千禧大廈(MillenniumTower),位于舊金山中心繁華的金融區,舊金山市場街南區(SOMA)的教會街(MissionStreet)301號,是全市最高的住宅,于2009年建成,共有58層樓。該大廈截止2018年底,大廈最大已沉陷達18英寸(46cm),接近兩個籃球的直徑,且每年以1英寸(25cm)的速度向下陷。不僅如此,大廈還出現了往西北方向的傾斜。由于傾斜,其頂部已經偏離了超過40cm,因此該超高層地標建筑成為了轟動世界的“樓歪歪”。



項目概況:

開發商:千禧伙伴公司(Millennium Partners)

設計公司:漢德爾建筑事務所(Handel Architects)


千禧大廈由兩部分組成:


1) 用于居住的58層塔樓;

2) 商住混用的9層裙樓。

塔樓位于場地西側,建筑面積約為150 ft x100 ft (45.7m x 30.5m)。塔樓為現澆鋼筋混凝土結構,中部設置有核心筒。


塔樓的結構體系

塔樓下部擁有一個單層的地下室,地下室坐落在10英尺厚(3m)的筏板基礎上。筏板基礎的埋深為25英尺(7.6m)。10英尺厚的地墊由942根14英寸(35.5cm)邊長的預應力混凝土方樁支撐。


嚴重傾斜的大廈


千禧大廈的前身是堆田區,于上面鋪架混凝土地基。嚴格來說,大廈建于沙子上。在大廈建設之前,工程師通過計算分析研究了大廈地基的沉降問題。據預測,在大廈竣工時(2009年),大樓將會發生1英寸(25mm)的施工期沉降;在隨后的20年內,由于砂層下老灣區粘土的固結,基礎的沉降將會緩慢地增大,直到5英寸(125mm)。大樓總共將出現約6英寸(150mm)的沉降,并均勻地發生在基礎底部。當塔樓封頂時,基礎發生的沉降已經與20年后的預測沉降值(150mm)相當。即使是竣工后,大廈的沉降速度也比預想中的要快很多,以每年25mm的速度向下沉陷。沉降同樣也沒有均勻地發生,至2018年底的沉降累積變化,整座大樓朝西北向出現了嚴重的傾斜。塔樓頂部朝西偏移了14英寸(35cm),朝北偏移了6.3英寸(16cm)。




“樓歪歪”漫畫



由于千禧大廈自2009年竣工后即開始了長達10年的沉陷,在這期間,大廈附近有眾多工程陸續開工建設,相互建設周期重疊,關系復雜,使大廈沉陷的原因變得錯綜復雜。



主要相關原因推測與分析:


1、 樁長過短未至巖層,鋼筋混凝土超高層建筑重量巨大導致地基壓力超過先期固結壓力界限,誘發緩慢沉降。


大廈塔樓被約900根預制方樁所支撐。這些樁并沒有深入至巖層,而是停留在老灣區粘土上的砂層中,基礎樁下面,還有深厚的老灣區粘土層;同時,不同于舊金山其它鋼結構高層建筑,千禧大廈采用的是鋼筋混凝土材料,千禧大廈重量巨大,每平方英尺傳遞給地基的壓力,要數倍于其他鋼結構的高樓大廈。盡管樁端以下老粘土層為超固結土,在如此大的壓力下,很有可能粘土層已超過先期固結壓力界限,開始了主固結壓縮,并最終誘發大廈緩慢的沉降。

2017年2月2日,為舊金山千禧大廈擔任顧問的加大伯克利分校結構工程教授JackMoehle聲稱,樓房所以下沉,是因為開發商在蓋樓時沒有另外咨詢巖土工程專家,來評估樓房以下的地基情況。因此,雖然他本人在擔保上簽了名,但他所指的僅是樓房本身的結構達標,而并不負責評估樓房所在的土地達標與否。因此,樁長過短是該項目持續下沉的主因,未對地基巖土進行充分的研究。

 


2、 塔樓與裙樓分兩期進行,裙樓基坑開挖中可能引起塔樓防水體系遭到破壞,出現裙樓基坑滲漏。


千禧大廈的塔樓與裙樓分開兩期先后進行建造。在塔樓開始出地面時,才開始左側裙樓地下室基坑的開挖。同時,有資料顯示,在裙樓基坑開挖過程中,靠近塔樓基礎的一側被觀察到持續性的有水滲出,也就是塔樓的防水體系在裙樓基坑開挖過程中遭到了破壞,出現了滲漏。塔樓基礎下的地下水壓和水位就會出現下降,引起土體一定程度上的沉降。如果塔樓支護體系因為滲漏而引起了過大變形的話,還會引起塔樓基礎下土體的移動,造成塔樓向基坑相反方向傾斜。


3、 隔壁灣區交通樞紐項目(TTC)基坑的開挖和降水造成的。

灣區交通樞紐項目TTC基坑開挖深度達55英尺(16.7m),最近處與千禧大廈緊緊相貼。該項目基坑開挖深,而且坑底剛好是千禧大廈塔樓預制樁的持力砂層。環灣運輸管理局為了保證干燥的施工環境,抽取了數百萬加侖的地下水,破壞了千禧大廈地下的土壤。因為距離大廈基礎過近,為了保護在開挖時大廈的安全,在靠近大廈的一側還專門設置了一定寬度的重力式坑內加固塊。當TTC基坑開挖時,因為施工了隔斷砂層的圍護結構及座落至巖層的坑內加固樁組,千禧大廈一側的地下排水路徑已經完全被堵死??拷右粋瑞ね翆拥墓探Y排水只能繞道排出。由于排水路徑的增長,大廈基礎左側區域的固結發展會比右側慢,從而造成左側區域沉降小,右側區域沉降大的不均勻現象。最終導致大廈不僅沉陷,還一直朝西北向產生傾斜。

4、與此同時, 350 Mission街的大廈建造、Saleforce大廈基坑的開挖及建造等項目又或多或少對千禧大廈產生了不同程度的間接“傷害”。


總結與警示


  • 軟土地區建筑物沉降量大,地下水文情況的變化極易引起高層建筑物的不均勻沉降。因此在進行高層建筑的結構設計前就必須充分考慮巖土情況,依據專業勘探結果,進行結構設計,對于超高層建筑尤其如此。


  • 在高層建筑地基處理階段,在采用類似樁基處理時要充分考慮到未來地質條件變化可能引起的沉降突變問題。


  • 對工程降水、基坑支護等工序的施工方案編制和審查以及現場實施必須引起高度重視,嚴格把關,確保周邊工程結構安全。



READING高層建筑不均勻沉降問題解決


  • 對于高層建筑不均勻沉降往往會產生比較嚴重的后果,諸如發生建筑物傾斜、柱體斷裂、墻體裂縫等,長期的不均勻沉降甚至可能引發倒塌,因此必須要引起足夠重視,不能諱疾忌醫。

  • 對建筑物不均勻沉降問題可以通過結構處理、糾偏、樁基托換、加固等措施進行綜合性修復,廣州魯班公司在軟土層樁基托換、建筑物糾偏工程、地基基礎工程、結構加固工程中積累了豐富的治理經驗,從上海地鐵軟土層問題的成功解決,到深圳地鐵樁基托換工程,再到近年更是承接了幾項高層建筑地下室加固改造工程,通過糾偏、地基樁基處理、錨桿(錨索)施工等成功解決了多項位于軟土地區的高層建筑物病害問題。

  • 如您對高層建筑不規則沉降、糾偏等有興趣或需要咨詢相關治理方案,可撥打我司辦公電話020-85520801,聯系我司補強部專業技術人員進行詳細咨詢。



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