纠偏加固（精选7篇）
纠偏加固 篇1
由于质量控制的失误和技术能力的局限以及其他方面难以预见的问题,纠偏加固成为建筑工程存在的现实课题。本人在十余年的职业生涯中,曾主持参与过几次独立基础的纠偏与加固工程,对独立基础的纠偏与加固工程有所认识和了解,特别是基础扩大托换与地基灌浆托换[1]。各种纠偏加固措施的实质就是通过基础的地基处理与基础底面积的扩大来达到基础荷载与地基承载力的合理匹配。下面我就结合工程实例来谈谈基础扩大托换与地基灌浆托换的应用。
1 工程概况
某厂于2003年开工建设,2004年建成并投运。2005年8月15日大雨过后,局部地基发生沉降,凹陷变形,厂内两个开关支架(分别编号为A,B),其中A支架北部有倾斜、沉降现象,其基础沉降达到8 cm,B支架也存在沉降的可能,严重影响厂区的正常运行。
初步分析,造成沉降的原因如下:
1)基础施工过程中,开挖回填土质不密实。2)上部湿陷性黄土遇水产生湿陷。3)短期内地下水文条件变化较大(地下水位由5 m上升为2.5 m),地基侵水后强度降低,造成基底回填土一侧有较大的不均匀沉降,致使支架柱倾斜。
开关支架基础为独立基础,基础深度为2.0 m,平面尺寸为1.5 m×1.5 m。在查明基础倾斜原因后,分别对两个开关支架基础制定了加固措施,并对已发生沉降的A基础进行扩大托换处理,对未发生沉降但存在沉降可能的B基础采取灌浆托换进行处理。
2 具体方案
2.1 A基础扩大托换
1)支架临时加固。
托换纠偏前,应对设备支架进行临时加固,支架采用两根斜拉钢丝绳和一根钢管支撑,平面成120°夹角固定。柱顶与钢丝绳连接部位采用绳卡固定,地面采用地锚与钢丝绳连接绳卡固定。
施工过程中为保证支架表面不磨损,在钢支撑部位加装保护铁皮,在钢丝绳连接处用彩条布进行包裹,钢丝绳首先用紧绳器紧紧,然后加装调节器,确保钢丝绳受力均匀,松紧可调。
地锚采用人工洛阳铲掏土成孔,孔深3 m、孔径400 mm,然后插入ϕ377 mm×8 mm钢管,为增加侧摩阻力,管壁开槽,呈梅花形布置,每周三个,每排净间距2 mm,槽宽2 cm,长15 cm,管内安装1根塑料注浆管,管内充填1 cm～3 cm碎石,管外用中粗砂回填,然后用1∶1的水泥浆进行注浆,使地锚凝固成一个整体。管口用1 cm厚钢板封堵,钢板上焊接ϕ20钢环,作为与钢丝绳的连接点。
施工中严格控制孔深、孔径。每孔采用钢尺进行测量,确保达到方案要求,使地锚牢固可靠。
对施工原材料,无论钢管规格、质量、碎石粒径、含泥量、水泥标号,生产厂家都进行了严格的控制,不合格材料严禁入场。注浆采用1∶1水泥浆,确保注浆稳定压力不小于0.3 MPa。
2)托换基础施工。
分别在被纠偏基础的东西两侧人工开挖2个～4个条形基坑,基坑长1.0 m～3.5 m,深2.0 m～2.5 m(见地下水不能施工为止),基础开挖遵循等量代换原则,即新开挖基坑的总面积不小于被纠偏基础的底面积。
基坑开挖后,在坑底人工打入ϕ48钢管柱,桩长2.0 m,每侧在基础倾斜方向打入20根,桩位采取均匀布桩。施工中为减小打入摩阻力和基础挤密作用,钢管下部封闭成尖头。
钢管柱施工完成后,上部铺10 cm左右厚1 cm～3 cm碎石垫层,坑内采用土胎膜的方式浇筑500 mm厚C30混凝土,混凝土顶部预埋500×500×10的钢板,钢板固定前调平以备千斤顶顶升之用。
混凝土浇筑过程中上、下分别铺设一层钢筋网片,上部留置ϕ20插筋,间距100 mm均匀分布,以备与二次浇筑混凝土连接。
3)牛腿制安。
在纠偏基础东、西两侧,各安装两个牛腿,作为千斤顶顶升支撑点,牛腿制作按专业设计图纸要求进行加工,千斤顶采用50 t螺旋千斤顶。
安装过程中,首先在每个牛腿安装部位,采用冲击电锤各施工6个钻孔,钻孔直径28,孔深250 mm,然后用压缩空气或毛刷清理孔内粉尘,反复三四次清理干净后,按方向置入高强化学胶管,再用电动工具将高强化学锚栓钻入孔中,转速控制在250 r/min以内,螺栓推进速度为2 cm/s,固化时间不小于1 h,胶管型号采用HJM-24,螺杆型号采用HJA-24×300,平均抗剪力大于70 kN,待达到固化时间后,用螺栓将牛腿固定于锚栓上。
4)基础纠偏。
在牛腿下部,托换基础上安装50 t千斤顶顶住牛腿,顶升纠偏支架基础,调整千斤顶使得基础达到原设计标高要求后,采用钢凳加钢板的方式将千斤顶替出。纠偏过程中为保证基础均匀上升,两侧采用同步提升办法做到步调一致。为保证纠偏后基础不回弹,在一次纠偏后,我们对基础进行了多次观测,并进行了二次纠偏调整,对稳定后的基础进行了三次观测,保证了基础纠偏后稳定、可靠。
5)二次浇筑,基坑回填,基底注浆。
基础调平后,在基坑内二次浇筑C30混凝土,将牛腿、钢板及一次浇筑基础连接成整体,确保基础稳定性。
二次浇筑完毕后,对上部基坑进行回填,回填采用人工填土分层夯实,每次虚铺厚度200 mm,夯击3遍～4遍,逐层夯实到地面为止。
二次浇筑前在基础下部插入塑料注浆管,待基坑夯填后,采用压力注浆将基础下部空洞、裂缝填满,确保基础稳定。浆液配比采用1∶1水泥浆加3%早强剂,稳定压力不小于0.3 MPa,注浆量每基础3 m3,达到稳定压力持压1 min～2 min,注浆结束。
6)地表恢复。
基坑回填完成后,对地表进行平整,并按原貌恢复地砖及其他。
2.2 B基础灌浆托换
由于东侧紧邻马路,无法施工,本次施工只对西、北、南三面进行小桩连梁托换加固,下部采用注浆围箍小桩托换原理,上部采用连梁托换与原基础浇筑一体的原理,以改善基础底部及周边地基土的力学性质并提高地基承载力,限制基础侧向变形,在基础周边形成防水屏障,降低基础湿陷变形,增强地基土的湿水稳定性。
1)基础开挖及钢管桩施工。首先沿基础三面进行基础开挖,开挖采用人工挖土,沿基础周边开挖长度12.2 m,宽0.8 m,深1.0 m,确保下部管桩及植筋施工工作的展开。钢管柱成孔,上部1.0 m左右采用人工洛阳铲掏孔,下部采用人工重锤打入,沿基础三面布设桩孔15个,孔深3.0 m,孔径130。孔中插入ϕ108×5钢管,管壁开槽,梅花形布置,每周三个,每排净距200 mm,槽宽2 cm,长15 cm,管内安装4根塑料注浆管,孔内填1 cm～3 cm碎石,然后进行注浆,施工过程控制同A基础的地锚桩的施工控制。2)植筋。钢管桩施工完毕后,沿基础三面用电锤打上、下两排植筋孔,孔深200 cm～300 cm,孔距500 mm左右,孔径28,排距200 mm,每基础施工植筋孔30个,成孔后用毛刷或气筒仔细将孔清理干净,配制好植筋胶,将胶涂抹在ϕ22钢筋上或填入孔内。然后将ϕ22钢筋植入孔中,钢筋长度600 mm,植入200 mm,外露400 mm,以备与连梁连接。植筋胶采用高强建筑锚固胶泥,由特种合成树脂的双组分砂浆组成,锚固胶泥和固化剂配比为20∶1,平均抗剪力为77 kN,固化时间2 h。3)钢筋绑扎及混凝土浇筑。植筋完成后,将注浆体表面清理干净,然后绑扎钢筋,支设模板,浇筑混凝土连梁,混凝土强度C30,梁高500 mm,梁宽400 mm,保护层厚度30 mm。4)地槽回填。混凝土强度达到70%后即可拆模,然后分三层夯填至地面,填土每层厚200 mm,夯填三遍。回填完毕后对地面进行平整修复。
3 沉降观测
基础纠偏与加固完成后,必须要进行沉降观测,这是对基础处理后必要的质量检验工作。在本次的加固纠偏工程完成后,要求相应基础长期观测。要求工程完工一个月之内应每10 d进行一次倾斜观测,然后每月一次,持续三四个月后每三个月观测一次,连续三次达合格稳定后结束。观测过程中如发现问题应及时上报,以便及时分析原因,决策处理。
4 结语
建筑物加固与纠偏的各种措施,不论基础扩大托换还是灌浆托换,其实质都是采用各种相关的工程技术方法,通过基础的地基处理与基础的底面积的扩大来达到基础荷载与地基承载力的合理匹配。施工过程中,将会涉及到多个专业,如:地基处理专业、建筑工程专业等。加固与纠偏完成后,需要通过沉降观测的方法来检验工程成果,这是非常必要的。
摘要：结合工程实例,介绍了基础扩大托换与地基灌浆托换技术在独立基础纠偏与加固中的应用,指出各种纠偏加固措施的实质就是通过基础的地基处理与基础底面积的扩大来达到基础荷载与地基承载力的合理匹配,并通过沉降观测的方法检验纠偏加固的成果,从而为独立基础的纠偏与加固积累了经验。
关键词：独立基础,纠偏,加固,沉降观测
参考文献
[1]汪正荣.建筑施工工程师手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2001.
[2]季春,徐方敏.软土地区某建筑物纠编加固的设计与施工[J].山西建筑,2008,34(32):116-117.
某纪念亭纠偏、加固实例 篇2
该纪念亭于1990年建成, 纪念亭为重檐六角亭, 高8.0m, 直径6.0m, 建筑面积28.26m2。钢筋混凝土结构, 基础为钢筋砼环形梁式基础, 基础底面下设计采用0.3m厚的3:7灰土垫层, 以下为原土翻夯法处理地基, 处理范围为直径11.0m, 处理深度为2.5m。
纪念亭投入使用后, 其地基基础出现下沉、建筑物倾斜现象, 其相对沉降量达7~62mm, 平均沉降量为41.2mm;整体向东南方向倾斜, 向东倾斜率为7.14‰~20‰, 平均倾斜率13.9‰;向南倾斜率为0~13‰, 平均倾斜率5.06‰。已不能满足使用要求, 需对其进行纠偏和加固。
2 场地工程地质条件
地貌单元属黄河南岸高阶地, 为大厚度自重湿陷性黄土场地, 湿陷等级为Ⅲ~Ⅳ级, 湿陷程度为严重~很严重。
根据土工试验结果, 地基土在200kPa及饱和土自重压力下, 现地基土最大湿陷系数 (δs) 为0.111, 最大自重湿陷系数 (δzs) 为0.042, 计算最大自重湿陷量 (Δzs) 为318mm, 最大湿陷量 (Δs) 为514.5mm。
依据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025-2004中的第三节“湿陷性评价”, 该纪念亭场地现阶段仍属自重湿陷性黄土场地, 湿陷等级不小于Ⅲ级, 湿陷程度严重, 浅部湿陷性相对较大。
地基土压缩系数a0.1-0.2为0.12~1.56MPa-1, 压缩模量为1.5~31.6MPa, 呈中~高压缩性;其压实系数λc一般为0.68~0.76。
从上述结果可以看出, 在探井揭露深度范围内, 地基土压实系数明显偏低。
3 纪念亭沉降倾斜观测
对纪念亭地基基础的相对差异沉降进行了观测。该纪念亭最大沉降发生在东南部位, 相对沉降量约62mm。整体向东南方向倾斜, 向东倾斜率为7.14‰~20‰, 平均倾斜率13.9‰;向南倾斜率为0~13‰, 平均倾斜率5.06‰, 已超过《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002的第5.3.4条中规定的3‰的地基变形允许值。
4 纠偏
4.1 纠偏方法
(1) 为了判定纠偏时上部结构的现状及其受力后的性能, 对所有主要结构构件的变形与裂缝状况进行全面的监测, 并随时在纠偏顶升、迫降的过程中对其进行监测。
(2) 沿纪念亭周围 (柱基) 分别架设百分表, 以监测基础环形梁的变形状态。并采用精密水准仪, 对该建筑物地基在顶升纠偏过程中的升降进行观测, 采用百分表对顶升量进行测量。
(3) 采用经纬仪对建筑物倾斜率进行监测, 确定纠偏方向及纠偏过程中对垂直度的监测。
4.2 施工工艺
根据纪念亭的现状, 本次纠偏采用顶升法及掏土法相结合的方法对建筑物进行纠偏, 顶升法就是在建筑物基础下, 采用千斤顶等设备将相对下沉量较大的一侧顶升复位;掏土法就是在建筑物沉降相对较小的一侧进行掏土, 解除地基土应力, 达到纠偏的目的。在纠偏过程中, 采用百分表、水准仪和经纬仪等仪器进行监测, 直到倾斜率达到规范允许的范围内。纠偏后, 采用加大基础截面法对基础进行加固, 地基开挖部位进行灰土回填。
在顶升部位开挖一个长约1.7m, 宽1m, 高1.5m的工作面, 将坑底素土夯实, 上覆300mm厚的三七灰土, 浇筑300mm厚的混凝土, 形成一个工作平台, 以便架设油压千斤顶。待顶升工作结束后, 采用钢支撑架托换千斤顶。浇筑混凝土将钢支撑架封闭。
5 基础加固
采用加大基础截面法对纪念亭的基础进行加固。
5.1 灰土垫层回填
(1) 待纪念亭顶升结束后, 及时对基底周围土层形成的裂缝进行灰土灌缝工作, 并沿基础环形梁底面间隔500mm左右将楔铁打入基础环形梁内, 以增大基底的受力面积。
(2) 回填3:7灰土。
5.2 混凝土垫层
浇筑50mm厚C10混凝土垫层, 待强度达到设计值的70%后进行植筋工作。
5.3 植筋
(1) 植筋施工工艺
放线定位→成孔→清孔及干燥处理→注胶→插筋→固化→养护;
(2) 采用符合工程中所用钢材的技术标准, 并进行钢材的复试;
(3) 新增主筋采用植筋技术, 植筋规格与数量为:124根B14;
(4) 结构胶:所使用的结构胶满足《建筑结构化学锚固技术规范 (甘肃省标准) 》 (DB62/T25—3013—2003) 的相关要求。
5.4 钢筋绑扎程序
划下层钢筋间距定位线→摆放、绑扎下层钢筋→安放钢筋保护层垫块→划上层钢筋网间距定位线→摆放钢筋→对钢筋进行绑扎。
5.5
要求模板平整, 截面尺寸准确。
5.6 由商品混凝土公司提供混凝土, 混凝土强度等级为C25, 质保资料齐全。
砼浇筑时在浇灌带布置1台插入式振动器, 然后间隔由下而上全面振捣, 严格控制振捣时间, 振动点间距和插入深度。
5.7
对砼基础面以上部位回填3:7灰土, 回填高度至标高-0.10m, 压实系数大于0.95, 并对回填质量进行检测。
5.8
纠偏加固结束后, 对该建筑物的沉降及倾斜进行为期3个月的观测, 每周一次, 观察纠偏加固的效果。
6 结论
6.1 纪念亭纠偏加固前倾斜率已严重超过《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中规定的3‰变形允许值, 纠偏加固后东方向平均倾斜率为0.86‰、南方向平均倾斜率为0.81‰。
6.2 纪念亭纠偏加固前相对沉降量为62mm, 经纠偏后水平高差减小至10mm以内。
6.3 建议做好纪念亭场地的防、排水措施, 严禁地表水及灌溉水浸入地基, 造成纪念亭再次湿陷下沉。
摘要：以某纪念亭地基纠偏、加固为实例, 介绍既有建筑物的纠偏、加固的方法。
地基基础加固及顶升纠偏工程实践 篇3
1#除尘塔、1#烟道的最大倾斜已远远超出允许倾斜度,已经无法正常使用,同时严重威胁到周边建筑安全和厂区的安全生产。为保证热力供应站烟风系统正常使用和安全运行,故进行本次加固、纠偏处理。本次加固及顶升纠偏施工的建筑物共包括:一个湿式除尘器、一个烟道和一个引风机。湿式除尘器、烟道基础为钢筋混凝土筏板基础,湿式除尘器、烟道基础平面呈圆形,引风机基础平面呈矩形,该区域所处场地为自重湿陷性黄土场地,湿陷等级为Ⅳ级。
根据《金川金属材料有限公司热力供应站烟风系统湿式除尘器、烟道、引风机地基加固及顶升纠偏工程》要求,本工程湿式除尘器、引风机地基采用水泥石灰土桩进行加固、顶升托换纠偏、扩大基础截面积等综合措施,予以加固、纠偏。沿建筑物基础轮廓布置水泥石灰土桩,湿式除尘器基础周围布桩16根,烟道基础周围布桩10根,引风机周围布桩6根,桩径Ф700mm,桩连续布置在建筑物基础轮廓周围,设计桩长约为8.0m。孔内填料采用3:7灰土+1%水泥,分层夯实,压实系数≥0.97。
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)及设计要求,本工程采用水泥石灰土桩地基加固、顶升托换纠偏、扩大基础截面积等措施综合,对湿式除尘器、引风机地基及基础予以纠偏、加固。
1夯实水泥石灰土桩
1.1桩位测放
根据桩位平面布置图,由专职测量人员进行放线工作,现场桩位定位采用灌白灰点并插木质短棍表示,木质短棍入土深度不少于25cm,桩位放样允许偏差:50mm。
湿式除尘器基础周围布桩16根,烟道基础周围布桩10根,引风机周围布桩6根。
1.2水泥灰土桩成孔
本工程水泥灰土桩成孔采用人工成孔,桩径Ф700mm,成孔深度自构筑物基础顶面以下9.00m,施工时不考虑施工工作面的标高差异。
1.3混合料搅拌
本工程采用土料粉碎机制备水泥灰土混合料,水泥灰土混合料配合比为“生石灰:粘土+1%水泥=3:7(体积比)”,其中水泥约占总体积的1%左右。
水泥灰土混合料的石灰材料选用新鲜熟石灰,有效氧化钙含量≥70%,石灰块后粒径不的大于5mm。土料采用现场成孔所出的土料,先用计量器将现场土料计量后,拌入熟石灰、水泥,然后采用人工现场拌合均匀。
制拌好的水泥土混合料须尽快用于夯填,超过1h后则必须重新计量并掺入水泥,拌制均匀后方可再次用于夯填。
1.3夯填成桩
根据设计要求的夯填密实度及以往施工经验,施工参数和顺序:在桩孔填料前,先进行预夯,当孔底发出清脆响声后才能开始填料,每填三铣混合料,夯击四次,如此自下而上直至桩顶,逐段填料与夯击即可形成一个桩体。填料时要求按规定数量均匀填入,先填后夯。平底锤锤重350kg,锤径比0.86,夯实效果良好。
2顶升托换纠偏
2.1顶升托换纠偏的设备
顶升托换纠偏的设备主要有,支承钢板、顶升用的油压千斤顶和托换用的支承钢筒等。
2.2顶升纠偏方法
采用基底下部顶升法,先掏空原地基下沉较大的一侧(给原基础底面和托换基础间留出千斤顶的位置),架设三台50T液压千斤顶,并在千斤顶与基础接触面放入厚25mm的垫铁钢板。三台千斤顶各布置在掏空地基的中部,并在千斤顶与基础直接承压面下放置厚30mm钢板1块。三台千斤顶台同时同步逐渐加压顶升纠偏,顶升时顶升加载采用压力控制,逐渐进行,。测量人员全程测量中心线变动情况,采用精密水准仪、经纬仪、百分表、线坠实时测量建筑物基础、中心线变动情况,根据基础被顶升的情况动态调整千斤顶的出力大小。当中心线达到设计要求后(建筑物被扶正),为防止托换沉降,继续超顶10mm,随后停止顶进并稳定荷载1h左右。用口径159mm、壁厚10mm的钢筒进行托换支撑,逐个撤去千斤顶,接着迅速灌入微膨胀混凝土,回填地基并夯实,如图1所示。
2.3顶升过程中的现场观测
在顶升过程中,测量人员在基础的东南西北四个方位布设观测点,采用精密水准仪、百分表观测顶升过程中基础的水平状态,根据基础的水平状态调整千斤顶的顶升高度。
采用经纬仪、吊垂线观测构筑物的垂直状态,待构筑物中心线垂直后,终止顶升纠偏。
3扩大基础施工
3.1扩大基础植筋
扩大基础植筋按照以下工艺操作:定位→钻孔→植筋孔清理→钢筋处理→注胶→植入钢筋→固化养护。
定位:在原基础表面按需植筋位置的用石笔或毛笔定位,并做好标记,严格控制其宽度、高度。
钻孔:钻孔使用配套冲击电钻,钻孔的深度为15d,植筋直径16mm,对应的钻孔直径20mm。
植筋孔清理:钻孔完成后,将孔周围灰尘清理干净,用气筒钢丝刷清孔,吹孔3次清刷2次,清刷完毕后,用棉丝沾丙酮,清刷孔洞内壁,使孔洞内最终达到清洁干燥。清孔后如不能及时植筋,用干净棉丝或胶带将清洁过的孔封堵严密,以防有灰尘和异物落入。植筋孔清理完成后,由我放技术人员进行验收,并做好验收记录。
钢筋处理:植筋用钢筋必须做好除锈清理,采用磨光机固定钢丝刷对钢筋的除锈部位进行打磨,要求除锈长度大于锚固长度50mm左右。普通没有锈蚀的钢筋,用角磨机和钢丝刷将除锈清理长度范围内的钢筋表面打磨出光泽,严重锈蚀的钢筋不能作为植筋使用。在植筋前再将钢筋打磨好的部分用棉丝沾丙酮擦拭干净。处理过的钢筋应尽快植入孔内,以防重新生锈。
注植筋胶:采用专用注射枪把配置好的植筋胶从孔的底部开始注入,直至胶体充满孔的2/3容积。每个孔植筋的用胶量由公式计算出,在注胶时根据胶枪上的刻度来控制注胶量。本次使用A、B混合型植筋胶,在使用混合胶时需待打出胶体色泽均匀,混合充分后,方可投入使用。
插紧锚固:根据植入深度,在处理好的钢筋除锈端做明显标记,然后插向孔洞,一边插一边向同一方向缓慢旋转,排出气泡,保证胶层饱满,直至到达孔洞底部为止,此时应有锚固胶从空洞内溢出。
3.2扩大基础混凝土浇筑
扩大基础浇筑方法采用“分段定点、一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的浇筑方法。按如下工艺流程操作:商品砼搅拌、运输→浇筑、振捣砼→砼上表面处理→养护。
设专人对商品砼厂家搅拌站进行配比计量,出厂塌落度,水泥、砂石、外加剂材质进行检查,每台班不少于两次,发现质量问题及时提出纠正。砼运输车辆进入现场设专人检查进场小票、车号、名称、清点等级核对无误再放行,防止错误发生。严格执行砼塌落度检验制度,现场设专人负责对现场砼运输车进行随机抽样每台班抽检不少于三次,注意发现问题及时检测并认真做好记录。
砼上表面浇筑后其表面水泥浆较厚,经4~5h后按设计标高进行表面上扛找平,用铁滚筒碾压数遍再用木抹子搓平2遍,铁抹子压光以闭合表面收水裂缝。
本工程砼的养护措施采用浇筑12h后开始设专人养护浇水确保湿润保温,日光照射处及时苫盖,养护期应少不于14d。
摘要：金川金属材料有限公司热力供应站,位于兰州市榆中县和平镇科技工业开发区金川金属材料有限公司园区,热力供应站烟风系统包括湿式除尘器、烟道、引风机。由于地下直埋给排水管道破裂及湿式除尘器漏水,地基土严重浸水,产生湿陷变形,导致湿式除尘器、烟道、引风机基础产生不均匀沉降,上部构筑物严重倾斜。其中,1#除尘塔基础最大沉降量105.1mm,最大倾斜39.47‰。1#烟道基础最大沉降量36.3mm,最大倾斜14.4‰。引风机基础大沉降量35.1mm,最大倾斜13.5‰。
关键词：基础工程,顶升纠偏,预压托换桩,地基加固,工程实例
参考文献
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高速公路桥墩纠偏和加固技术探析 篇4
纠偏和加固处治的目的是使桥墩的变形控制在规范允许的范围内, 且保证处治后的桥墩仍然满足设计承载力要求。在某高速公路建设过程中, 大桥的立柱突发偏位, 其中0#台偏位最大达600 mm, 严重影响了大桥的正常施工和将来的运营安全。由于事发突然, 且工期紧张, 参建方处理意见不统一, 一时之间无法形成一个可靠的方案来解决问题, 桥梁下部结构和25 m箱梁预制等均处于停工状态。为了保证桥梁结构的安全可靠和高速公路年底通车的目标, 弘卢公司多次邀请并组织设计院多方面专家进行现场实地察看, 在做了详细的地质勘察、监测等前期工作后, 确定桥墩位移是由于西凹滑坡引起。
1 工程概况
桥是一座分离大桥, 左线桥起讫桩号ZK72+987~ZK73+368, 全长381 m, 右线桥起讫桩号YK72+992~YK73+348, 全长356 m, 上部结构为25 m箱梁先简支后连续。下部结构为独桩独柱式桥墩。桩基直径1600 mm, 立柱直径1400 mm, 桥墩横向布置2 根桩柱, 具体构造如图1 所示。
2 桥墩偏移情况
2011 年6 月大桥的下部工程完成后, 全部经过了中间验收, 施工质量达到设计和规范的要求。2011 年7 月7 日, 项目部准备进行箱梁架设, 对垫石中心放样时发现0#~3#墩顶中心产生不同程度的偏位。当时怀疑桥墩偏位是否受K72+250~K72+800 段滑坡影响 (本标段另一个滑坡) 。设计院专家根据近1 个月的监测和对地质情况进行了补充勘察, 确定此桥位处于西凹滑坡带上。得此情况后, 项目部立即组织测量人员对该桥其他桥墩进行监测, 发现4#~13#墩也有偏位, 且0#~13#桥墩的偏移方向一致, 均为沿线路前进偏左 (东南) 方向呈20~30°角。根据监测数据显示, 桥墩仍处于持续变形阶段, 受雨水影响较大, 最大着位移变化达到6 mm/d, 详见变形观察记录表1。
3 滑坡成因分析
(1) 填方后堵塞了原冲沟, 雨水后在填方路基右侧产生一汇水区, 汇水区长期存在, 使得填土边坡坡脚处土体被长期浸泡, 原本处于平衡状态的斜坡被破坏。
(2) 部分地表水漫流至1#~3#墩, 长期浸泡软化桩基土体, 其下伏基岩为泥质粉砂岩和砾岩, 泥质粉砂岩遇水易软化, 成半土状, 而砾岩遇水易松散。
(3) 黄土及砾岩为透水层, 滑带土体被浸泡软化, 抗剪强度下降, 滑体重量增大, 从而使整个桥台右侧边坡出现加速蠕滑现象。9 月20 日进入现场调查出现多条贯通裂缝, 滑体表面出现多处错台和拉裂缝。滑体两侧出现明显的剪切裂缝。9 月20日后, 卢氏县降雨较多, 使个滑体持续保持蠕动状态。滑坡是由于泥质粉砂岩具有不透水性, 造成两种岩层的接触带处形成积水现象, 泥质粉砂岩浸水后岩体强度较低等内因作用, 以及在长期降雨、坡面积水以及填土加载等外因综合作用下形成的结果[1]。
4 桥墩纠偏治理方案
由于该桥位于滑坡地段, 性质复杂, 外扰因素多, 对滑坡的认识只依据钻孔及调查资料是很难准确把握, 所以只有随工程实施过程所揭露的地质情况及深孔位移、地表位移检测情况做进一步的分析和认识, 因此对于大桥桥墩纠偏治理工程进行分期实施是必要的。
4.1 0#~3#桥墩的纠偏方案及施工顺序
为了确保桥墩上部结构运营中的正常使用, 以及高速公路运营的安全, 防止因滑动带活动使桥墩再次产生偏斜。在考虑了桥位处滑动带的岩土工程性质, 及0#~3#桥墩的偏移量等因素并结合理论计算分析, 拆除左线0#~3#、右线0#~2#墩立柱, 在原址重新施作桩基和立柱, 因此不需要进行纠偏, 只需要按滑坡治理即可。桩基直径变更为1.8 m, 立柱直径1.6 m, 盖梁长1.416 m, 跨距不变。施工顺序分4 步。
(1) 清方减载、反压回填。挖除0#台右侧滑体上部部分松散堆积体, 放缓边坡坡率, 堆放在0#左侧滑坡前缘冲沟内, 进行填土反压, 提高滑坡体稳定性。反压时, 必须做好地下排水工程, 填筑体不能堵塞原有地下水出口, 必要时要增加盲沟等排水设施, 避免抬高滑体的地下水位[2]。
(2) 排水。治理滑坡首先着眼于对水的处理, 特别是作用于滑动面的水。在大桥0#台右侧滑坡体周边设置环状截水沟, 及在滑坡体内设置树状排水沟, 对已有的裂缝进行填充碾压夯实, 以拦截流经滑坡的地表水, 以避免地表水下渗, 增大滑体重量, 软化滑动带, 降低其强度。
(3) 设置抗滑桩。分别在大桥0#~3#台左右两侧顺桥向布设了20 根4×3.5 m的预应力锚索抗滑桩 (见图3 西凹滑坡防治设计平面图) , 水平间距5 m, 桩长40 m, 人工挖桩成孔。在距桩顶0.75 m和1.5 m处各设一道预应力锚索, 锚索采用4 根直径15.2 mm的1×7 钢绞线, 锚索孔径150 mm, 第1 道锚索长度50m, 下倾角20°, 第二道锚索长度42 m, 下倾角30°。锚索锚固长度均为10m, 每道锚索设计荷载为450 k N。在挖抗滑桩之前, 先在桩孔下方设一排直径1 m的降水井, 降水成孔采用旋挖机械成孔, 孔深大于桩底深5 m, 孔内采用预制无砂混凝土井管进行排水, 井管周围回填砂卵石。抗滑桩要在减载反压提高滑坡体的稳定性之后在施工, 避免出现安全隐患。滑坡防治设计平面图 (略) 。
(4) 滑坡观测。在预应力锚索抗滑桩完工之后, 在每根桩顶建立位移观测点, 观测其1 个月的数据, 确定滑坡体基本趋于稳定后。然后在施工左线0#~3#和右线0#~2#墩的桩基、立柱和盖梁。4.2 4#~11#桥墩的纠偏方案
根据《大桥墩台位移观测记录表》表中数据分析来看, 4#~11#桥墩的变形已满足规范要求, 只有在连续降雨后一段时间后桥墩位移量才变大, 说明线路右侧山坡是趋于稳定状态。介于此情况, 经设计专家讨论分析后, 接下来只需对4#~11#桥墩进行加固, 防止桥墩继续变形。具体采取2 步加固措施。
(1) 平整桥基和桥基右侧附近自然冲沟, 使冲沟坡度≥5%, 以保证桥基附近不出现坡面积水现象。
(2) 在线路左侧增设一排预应力抗滑桩进行加固。共增设34 根, 桩截面尺寸为1.75×2.5 m, 水平间距5 m, 桩长24 m。在距桩顶0.75 m和1.5 m处向设一道预应力锚索, 锚索采用4 根直径15.2 mm的1×7 钢绞线, 锚索孔径150 mm, 第1 道锚索长度35 m, 下倾角20°, 第二道锚索长度30 m, 下倾角30°, 每道锚索设计荷载为450 k N。
4.3 12#~13#桥墩的纠偏方案
根据监测结果显示, 12#~13#桥墩同属于ZK73 +277 ~ZK73+345 段滑坡。由于线路右侧原冲沟处有15.5 m厚的软土层, 而西凹隧道开挖的弃碴直接倾倒在桥墩旁边, 在填土荷载作用下, 软土地基必然产生挤压和沉降现象, 再加上填土层透水性强, 当出现降雨、积水时, 填土荷载增加, 由于水渗透作用, 使土体出现蠕滑变形, 最终导致桥墩出现位移。根据以上分析桥墩偏移原因, 提出12#~13#桥墩偏位的治理同滑坡共同进行, 主要采用削坡减载、坡面截排水、填土反压等措施, 具体施工顺序分6 步。
(1) 清除线路上自然冲沟内增加的隧道弃碴, 恢复原有冲沟地形, 以降低填土固结沉降变形, 消除不均衡水平土压力, 消除立柱的弹性变形。经实测, 现场弃碴清除后立柱立即回位了12 mm, 事实证明隧道弃碴也是产生立柱偏位的原因之一。
(2) 沿滑体周界外5 m设置环滑体截水沟, 在滑坡设置一道坡面截水沟, 平整桥基右侧附近自然冲沟, 使冲沟坡度≥5%, 以保证桥基附近不出现坡面积水现象。
(3) 分别在12#和13#桥墩周围, 开挖断面直径为2.5 m的圆形探坑, 开挖为深度15 m。开挖后未发现桩基周有明显的裂缝、剃切等破坏。
(4) 开挖出的土方量堆载到桥的另一侧, 进行填筑反压。
(5) 开挖反压后, 在墩顶建立观测点, 每天分析立柱位移和垂直度的变形数据。
(6) 待桩基复位至规范允许的50 mm范围之内, 对开挖基桩进行回填夯实, 再对桩体基周围土体进行注浆加固措施, 以预防纠偏后的再次偏位。
5 结语
纠偏和加固处治的目的是使桥墩的变形控制在规范允许的范围内, 且保证处治后的桥墩仍然满足设计承载力要求。对大桥0#~13#桥墩采取纠偏及加固措施后, 经设计院全面检测, 其变形满足规范要求, 且桩基和立柱均未发现裂纹, 满足设计要求, 达到了预期的效果。实施的立柱纠偏方法是成功可行的, 特别针对发生在弃土堆、山坡洼地和不良地质带等环境下的立柱偏位问题具有较强的适用性, 且纠偏效果能够得到保证。
参考文献
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纠偏加固 篇5
临江某小区6幢框架结构发生不均匀沉降。该项目地基基础均为沉管灌注桩, 柱下独立承台, 桩长22m, 持力层为卵石层, 无地下室。
分析原因是由于周边某大型城市综合体等多个深基坑 (部分基坑深度达15m) 施工过程中该小区地下水的流失导致软土地基沉降引起的不均匀沉降。地下水的流失的原因主要有: (1) 拟建场地地质及水文地质条件复杂, 基坑支护设计的止水帷幕无法把卵石层以下的地下含水层有效隔离; (2) 基坑支护中位于粉砂层的锚杆施工, 导致部分地下水土流失; (3) 基坑施工中, 核心筒坑底涌水涌砂导致水土流失。
本项目包括小区内1#楼、2#楼、3#楼、4#楼、6#楼、8#楼共计6幢框架结构, 经检测公司检测鉴定, 6幢建筑均出现部分梁板裂缝, 其中1#楼为七层框架结构建筑, 6#楼、8#楼为八层框架结构, 由于不均匀沉降导致顶点水平位移超限, 但沉降未超过规范限定范围, 经后期监测, 该结构沉降已趋于稳定。为确保房屋、附属设施及人员的使用安全和满足房屋的抗震安全性, 对该结构进行顶升纠偏。
2 施工技术难点
2.1 托换体系刚度问题
在顶升过程中, 顶托体系不稳有可能对建物筑框架产生二次损坏。为保证托换体系的刚度, 托换体系由抱柱梁和联系梁组成。抱柱梁用于承受顶升过程中全部荷载, 因此它应具有足够的强度、刚度及稳定性。
2.2 顶升全过程完全可控
现有的半自动液压顶升系统已经不能满足多点同步升降的要求。为保证顶托一个超大型结构物的同时, 使多点协调一致地完成高精度同步升降, 同时保证顶升过程力均衡, 稳定结构物的重心不变, 采用PLC控制液压同步顶升系统。该系统在桥梁顶升和平移中广泛应用。
2.3 顶升后建筑物支撑体系的重新建立
顶升后, 为建立稳定支撑体系, 在原承台柱周围进行植筋, 并进行箍筋的绑扎, 钢筋施工完毕后, 安装模板浇筑混凝土, 采用细石微膨胀混凝土对顶升后的部位进行填充。
3 施工方法
3.1 土方开挖及地基处理
基础开挖采用人工配合机械的方式进行开挖, 开挖深度为原结构承台顶面为止。
3.2 托换体系
托换体系由抱柱梁和联系梁组成。抱柱梁用于承受顶升过程中全部荷载, 因此它应具有足够的强度、刚度及稳定性。
(1) 施工流程。施工准备→柱钻孔→托换梁安装→联系梁纵横向连接。
(2) 施工方法。每个柱托换节点由4个钢牛腿组成, 通过φ60mm螺栓进行对拉, 然后利用两支[16a进行纵横向的连接。详见图1。
(3) 上托盘梁施工要点。钢牛腿加工质量符合设计要求;螺栓对拉到位;联系梁之间的焊接连接符合相关规范。
3.3 液压同步控制系统及千斤顶布置安装
(1) PLC液压同步顶升系统。同步顶升系统由PLC多点同步液压顶升系统组成, 包括电气控制系统和变频调速液压驱动系统。电器控制系统、变频调速液压驱动系统和操纵台通过工业控制总线连接。变频调速液压驱动系统由若干包含数个变频调速液压驱动单元的变频调速液压驱动机组组成。变频调速液压驱动单元包括液压泵、电机、换向阀和油缸。液压泵分别与电机和换向阀连接, 油缸连接至换向阀。变频调速液压驱动单元还包括变频器、位移传感器和压力传感器。变频器连接至电机, 位移传感器和压力传感器分别与油缸连接。变频调速泵、平衡阀、压力传感器和位移传感器组成了多路位置闭环回路, 在统一的位移指令控制下, 同步升降。
(2) 同步顶升系统主要技术指标。
一般要求:液压系统工作压力31.5MPa;尖峰压力70.0MPa;工作介质为ISOVG46#抗磨液压油;同步控制精度≤±0.5mm;供电电源电压AC380V/50HZ, 三相五线制;功率40k W (MAX) ;运转率为24h连续工作制。
顶升装置:顶升缸推力200t;顶升缸行程140mm;偏载能力±3°;顶升缸最小高度360mm;最大顶升速度5mm/min;组内顶升缸控制形式为压力闭环控制, 压力控制精度≤5%;组与组间控制形式为位置闭环控制, 同步精度±2.0mm。
操纵与检测:常用操纵为按钮方式;人机界面为触模屏;位移检测用位移传感器;分辨率为0.01 mm;压力检测为压力传感器, 精度0.5%;常用操纵为按钮方式;人机界面为触模屏。
3.4千斤顶布置及安装
(1) 千斤顶选用。根据柱荷载, 千斤顶采用200t单作用千斤顶:千斤顶高130mm, 底座直径273mm, 缸径150mm, 行程为40mm。如图2所示。
(2) 千斤顶布置。以8#楼为例, 其中24个框架柱采用100t千斤顶共96个, 千斤顶布置参照平面图 (图3) 及剖面图 (图4) 。
(3) 千斤顶安装。千斤顶均放置在原结构承台上, 上部顶住钢抱柱梁, 千斤顶上下各垫一块1cm厚的钢板垫块。千斤顶安装时应保证千斤顶的轴线垂直, 以免因千斤顶安装倾斜在顶升过程中产生水平分力。在每个加力点位置, 千斤顶梁体及承台的接触面面积必须经过计算确定, 以不超出原结构物混凝土强度范围, 保证结构安全。
3.5 顶升控制区域划分及液压系统布置
以6#楼为例, 共24个立柱需进行调整, 调整过程中共24台拉线传感器 (图5) 。
拉线传感器精度为0.01mm。控制点设置拉线传感器控制位移的同步性, 根据房屋的结构, 位移同步精度控制在2mm。位移传感器与中央控制器相连形成位移的闭环控制从而实现顶升过程中位移的精确控制。
拉线传感器上侧固定在柱子上切割面上下, 通过信号线将位移量传递到控制电脑上。拉线传感器量程为1000mm。
顶升及千斤顶锁定时每个千斤顶通过百分表 (图6) 进行监测。
3.6 柱切割
待托盘梁系安装完成及顶升千斤顶安装冲压至设计荷载60%完毕后, 即可对柱进行切割, 使建筑物的荷载全部转换到托盘梁上。切割在顶升纠偏前进行, 根据施工进度情况, 切割可采用专用工具金刚石链锯及人工配合进行切割。
墙体切断采用人工凿除。切割应间隔对称进行, 切割时应密切观察建筑物有无沉降、倾斜等情况, 并密切监测托换梁及原承台的受力变形情况。
3.7 顶升控制系统
本工程采用PLC同步液压控制系统进行顶升纠偏。
3.8 顶升纠偏实施
3.8.1 顶升系统可靠性检验
(1) 元件的可靠性检验:元件的质量是系统质量的基础, 为确保元件可靠, 本系统选用的元件均为Enerpac的优质产品或国际品牌产品。在正式实施顶升前, 将以70%~90%的顶升力在现场保压2h, 再次确认密封的可靠性。
(2) 系统的可靠性:液压系统进行31.5MPa满荷载试验24h, 进行0~31.5MPa循环试验, 使系统无故障无泄漏。
(3) 液压油的清洁度:液压油的清洁度是系统可靠的保证。本系统的设计和装配工艺, 除严格按照污染控制的设计准则和工艺要求进行外, 连接软管在经过严格冲洗, 封口后移至现场, 现场安装完毕进行空载运行, 以排除现场装配过程中, 可能意外混入的污垢。系统的清洁度应达到NAS9级。
3.8.2 顶推系统安装调试
(1) 泵站安装。顶升泵站3台, 流量24L/min, 安装在地面位置。
(2) 拉线传感器安装。为保证顶升纠偏同步, 顶升纠偏时用拉线传感器作为同步控制装置, 拉线传感器量程为1m, 每个柱子设1台。拉线传感器固定柱子切割位置上下截面上。
(3) 顶升系统调试。为保证顶升的顺利进行和绝对安全, 应进行认真的调试, 主要内容包括: (1) PLC控制系统运行是否正常, 液压系统对控制指令反应是否灵敏; (2) 液压系统运行是否正常, 油路有无堵塞或泄漏; (3) 拉线传感器是否安装正确。
(4) 基础及结构检查。主要内容包括:房屋姿态, 在托盘或基础上有无影响顶升纠偏的障碍物。
(5) 位置交验点的确定。取柱子上的特征点作为标高控制点, 对比顶升前后的标高差值, 即可确定纠偏后的精度。测量成果完成后报业主确认。
3.9 试顶升
为了观察和考核整个顶升纠偏施工系统的工作状态和可靠性, 在正式顶升纠偏之前, 按下列程序进行试平移: (1) 检查各项准备工作是否已完成, 是否具备试顶升纠偏的条件; (2) 为减少启动加速度, 控制泵流量, 将理论平移速度控制在3mm/min; (3) 在顶升纠偏过程中做好观察、测量、校核、分析等工作。
试顶升纠偏结束后, 提供基础沉降、整体姿态、结构变形等情况, 并检验系统的纠偏效果, 为正式平移提供依据。
3.1 0 正式顶升纠偏
试顶升后, 观察若无问题, 进行正式顶升纠偏。以6#楼为例。
(1) 加压:按计算荷载及试顶升纠偏情况进行加压。
(2) 先对区域2按比例进行整体顶升, 最大顶升高度为3mm, 区域分布见图7。
(3) 2号区域顶升完成后, 停止顶升, 然后对1号区域按比例进行整体顶升。
(4) 整个调整过程中, 重复第2、3步骤。
(5) 6#楼分区域进行比例顶升调整详见表1。
(6) 顶升控制速度:3mm/min。
(7) 观察:主要包括原结构及托盘梁系的的变形情况, 原承台的裂缝变形情况, 顶升中有无障碍物。
(8) 测量:各个测量点认真做好测量工作, 及时反映测量数据;主要包括基础沉降量, 房屋姿态。
(9) 校核:数据汇交现场领导组, 比较实测数据与理论数据的差异。
(10) 分析:若有数据偏差, 有关各方应认真分析并及时进行调整。
(11) 决策:认可当前工作状态, 并决策下一步操作。
3.1 1 就位连接
房屋顶升纠偏到位后, 即可进行柱连接工作。在原承台柱周围进行植筋, 并进行箍筋的绑扎, 钢筋施工完毕后, 安装模板浇筑混凝土, 混凝土采用细石微膨胀混凝土。柱连接如图8所示:
3.1 2 室内恢复
柱子连接完毕后, 进行室内恢复工作。需要进行裂缝处理或局部结构采用碳纤维黏贴加固的部位需处理到位。
4 结语
通过将柱子切断对每个沉降点的同步匀速定量顶升并重新连接处理后, 检测公司再经过3个月的后续沉降和顶点位移观测工作, 建筑物垂直度不超限, 顶点水平位移不超限, 后续对楼板内部裂缝修复后交还居民使用。
摘要：市中心临近新建项目深基坑工程的小区, 由于深基坑降水或水土流失的影响造成地面不均匀沉降, 从而引发小区内建筑物严重倾斜并产生楼层结构裂缝, 建筑物经鉴定为危房。为保证房屋结构安全可靠并且不影响现有住户居住习惯, 选择对既有房屋结构进行顶升加固纠偏, 通过专家对加固后建筑物的沉降观测和顶点位移观测数据分析, 认可房屋结构满足抗震结构设计要求, 降低新工程对周边的社会影响。
关键词：顶升纠偏,不均匀沉降,结构加固
参考文献
[1]罗辉群, 断柱顶升技术在某住宅纠偏工程中的应用[J].建材与装饰, 2010 (02)
某住宅楼纠偏加固的设计与施工 篇6
某一住宅楼位于闽南沿海地区, 北边紧邻一加油站 (与住宅楼同时施工, 属同一业主) 。住宅楼南北建筑长18.00米, 东西宽为12.00米, 6～7层, 高度分别为20.50米和23.00米。采用十字交叉条形基础, 框架结构。由于地基软弱不均, 建筑施工中, 发现楼体向南倾斜, 往上加层时, 墙体垂直度相应调整, 但楼体封顶后, 不均匀沉降继续发展, 产生楼体向南向西继续倾斜, 向南最大倾斜量为0.442米, 倾斜率为2.156%, 向西最大倾斜量为0.18米, 倾斜率为0.878%, 超出国家规范允许0.40%标准的范围, 属危房。
2 工程地质概况
为查明工程地质情况, 在建筑物四个角点外布置4个钻孔进行补充勘察。场地内地基土自上而下分别描述如下:
⑴杂填土:灰色、灰黄色, 松散状, 含少量碎石、砖等建筑垃圾, 厚0.80～1.20米。
⑵粉质粘土:灰黄色, 可塑～软塑状, 含石英细中砂20～30%, 厚1.10～1.80米。fak=110kPa, Es (0.1～0.2) =4.00MPa。
⑶淤泥质粘土:深灰色, 流塑状, 厚0.60～2.20米。fak=70kPa, Es (0.1～0.2) =2.00mPa。
⑷淤泥:深灰色, 流塑状, 分布于场地南区, 厚3.10～5.20米。fak=55kPa, Es (0.1～0.2) =1.50MPa。
⑸中砂:灰色, 稍密, 含泥量20%左右, 厚1.10～4.00米。fak=140kPa, Es (0.1～0.2) =5.50MPa。
⑹残积砂质粘性土:灰白色, 湿, 可塑～硬塑状, 厚18.10～20.50米。fak=200kPa, Es (0.1～0.2) =7.00MPa。
⑺强风化花岗岩:灰白色, 中粗粒结构, 节理裂隙发育, 岩芯呈散体状, 属极破碎的极软岩。
基础平面图及地层剖面图如图1、图2
3 倾斜原因分析
3.1 原设计情况
⑴基础设计不合理。据了解, 基础采用十字交叉条形基础, 横向宽2.00米, 纵向宽1.00米, 埋深1.50米。建筑物南侧为外挑阳台, 挑出宽度1.50米, 造成建筑荷载向南偏心。
⑵由于事前未进行工程地质勘探, 设计师仅凭邻近的地质资料与地区工程经验进行设计, 未考虑到:本场地地层分布不均, 持力层工程性能一般, 厚度小且下卧软弱层, 南侧、西侧下卧软弱层厚度较大, 工程性能更差。
上述两个方面的原因造成建筑物南侧、西侧沉降较大, 故而建筑物向南、向西倾斜。
3.2 地基承载力验算
根据设计图纸进行地基基础承载力复核, 计算结果如下:
⑴地基持力层验算
修正后的地基承载力特征值:fa=fak+ηbγ (b-3) +ηdγm (d-0.5) =128kPa
基础底面处的平均压力值:Pk=119 kPa
基础底面边缘最大压力值:Pkmax=149kPa Pk
持力层承载力满足要求。
⑵软弱下卧层验算
北侧:
软弱下卧层处的附加压力:Pz=[b (Pk-Pc) ]÷[b+2ztanθ]=67.4 kPa
软弱下卧层顶面处自重应力:Pcz=45 kPa
软弱下卧层处经深度修正后的地基承载力设计值:
faz=fak+ηdγm (d-0.5) =106kPa
Pz+ Pcz=112.4 kPa>faz
南侧:
软弱下卧层处的附加压力:Pz=[b (Pk-Pc) ]÷[b+2ztanθ]=64.6 kPa
软弱下卧层顶面处自重应力:Pcz=45 kPa
软弱下卧层处经深度修正后的地基承载力设计值:
faz=fak+ηdγm (d-0.5) =91kPa
Pz+ Pcz=109.6 kPa>faz
下卧层承载力不能满足要求, 应进行基础补强。
3.3 地基变形验算
在建筑物南北两侧基础中心选取两点进行沉降计算, 得出南侧点的沉降值为195.95mm, 北侧点的沉降值为68.12mm, 计算倾斜率为8.41‰, 超过4‰的要求。
以上计算公式详见《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 第5.2节的有关条款。
4 纠偏加固设计
4.1 卸荷
根据沉降观测, 建筑物仍在不均匀沉降, 为减缓纠偏加固期间建筑物的下沉, 首先将条形基础上的填土全挖除, 起到卸荷的作用。
4.2 加固设计
经论证比选, 采用锚杆静压桩对整个基础进行加固处理。并采取分区段封桩的办法, 即在沉降量较大的一侧先封桩孔, 使锚杆静压桩提供的桩基反力首先作用在沉降量较大一侧的基础上, 待整体纠偏完成后再封闭另一侧桩头, 使整个桩体共同受力。本工程按D轴以南, 并按2轴以西以东分两小区逐次先封桩, 其余的待整体纠偏完成后再封孔。
本工程根据各分区地层情况、建筑荷载大小, 计算出静压桩数量及布桩位置, 桩土比例按 (0.60～1) :1取值, 采用250×250锚杆静压桩补强加固。因土层厚薄不一, 为克服不均匀沉降, 按地质钻探资料及工程实际情况, 取桩长为6～15m, 单桩承载力为250kN, 压桩力为420kN, 桩端以残积砂质粘性土层为持力层。压桩采用双控, 以终孔压桩力控制为主, 设计桩长为辅, 本工程采用44根桩。
4.3 纠偏设计
本工程采用基底掏土法进行纠偏, 即在沉降量较小一侧 (北侧) 原有基底下掏土的方法, 减小地基土的承载力, 增加这一侧的沉降量, 待房屋两侧沉降量接近一致时再封闭另一侧 (北侧) 桩头。
根据本工程的结构特点、地质情况、周边环境条件及建筑物向南、向西倾的特点, 决定在E-2轴及G-1轴 (见图1) 以北及以东的基础底板下进行掏土。掏土厚度按往北及往东呈线性增加, 采用循序渐进逐步加厚加深 (指水平进深) 地掏土, 同时进行倾斜和沉降观测, 根据观测结果, 调整掏土的部位和掏土量及掏土进深, 迫降速率应控制在5—10mm/d范围内, 确保建筑物平稳均衡地回降。
5 纠偏加固施工
5.1 设置沉降观测点与测斜铅垂线
按测量规范要求布设沉降观测点, 在建筑物的4个角点与东侧中部共布置5个沉降观测点, 编号为A、B、C、D、E, 详见图1。
为便于现场直观地观测建筑物的倾斜情况, 在建筑物屋顶女儿墙四个角放测斜铅垂线, 每个角放2条铅垂线 (1条在东西向墙体外, 另1条在南北向墙体外) , 铅垂线底端配重, 底端距离地面以0.50～1.00米为宜。在纠偏期间应全过程观测, 每天观测记录不少于3次, 并及时分析观测结果。
5.2 加固施工
5.2.1 桩位测放
根据设计的桩位图 (详见图1) , 按图纸上的尺寸在现有条形基础上放出桩位。测放桩位时应确保锚杆与地基梁的净距不宜小于0.15米, 基础底板边缘与压桩孔边缘的净距不宜小于0.20米。
5.2.2 开凿桩孔与钻锚杆孔
采用风钻和风镐在条形基础上凿出桩位孔, 上口尺寸300mm×300mm, 下口尺寸350mm×350mm。采用风钻钻锚杆孔, 孔径为Φ42, 深度不小于0.35米。
5.2.3 埋设锚杆、安装反力架
锚杆采用二级螺纹钢, 锚杆直径25mm, 总长度0.50米。锚杆的粘结剂, 在确保锚杆孔内干燥时可采用用硫磺胶泥, 否则采用环氧树脂胶泥。反力架安装应牢固, 不能松动, 确保架身垂直。在压桩过程中应经常检查卡具是否松动, 若松动应在卸荷情况下进行楔紧。
5.2.4 桩桩尖就位、对中、调直、压桩
压桩机就位后, 起吊桩尖对准桩位, 开动压桩油缸将桩压入土中1.0米左右停止压桩, 调整桩在两个方向的垂直度, 并使千斤顶与桩节轴线保持在同一垂直线上, 不得偏压。
5.2.5 接桩
本工程采用硫磺胶泥接桩。接桩应确保接头侧面应平整光滑, 上下桩面应充分粘结。待接桩中的硫磺胶泥固化后才能开始压桩施工。
5.2.6 截桩
桩顶未压到设计标高 (或已满足设计要求) 时, 在满足桩头伸入桩基承台5～10cm时, 对剩余的桩头必须进行切除。切除桩头时应采取措施把桩头固定, 严禁在悬臂的情况下砍桩头。
5.2.7 封桩
桩与基础的连结 (封桩) 是整个压桩施工中的关键工序之一, 必须认真进行。在封桩前, 必须把压桩孔内的杂物清理干净, 排除积水, 清除孔壁和桩面的浮渣, 以增加粘结力。焊交叉钢筋, 然后与桩帽梁一起浇注掺有微膨胀早强外掺剂的C30混凝土, 并予以捣实。
5.3 纠偏处理
根据纠偏设计, 决定在E-2轴及G-1轴 (见图1) 以北及以东的基础边缘开挖工作沟, 作为掏土沟槽, 沟槽深控制在基础底板下0.60～0.80米。采用平铲 (铲宽4～7cm) 在基底下进行水平向掏土, 如搓衣板一样间隔地布掏土孔, 孔间距按往北往东加密, 掏土厚度也随之按线性关系加厚。同时进行倾斜和沉降观测, 根据观测结果, 调整掏土的部位和掏土量及掏土进深, 掏土水平进深一般为70～130cm。对于该降而没降的部位可适当加密加深 (水平进深) 地掏土。
整个纠偏过程必须注意沉降与倾斜观测, 迫降速率应控制在5—10mm/d范围内。纠倾开始及接近设计迫降量时应选择低值, 迫降接近终止时应预留一定的沉降量, 以防发生过纠现象。
6 纠偏加固效果
根据沉降观测数据和垂线观测结果, 在掏土纠偏期间, 沉降是均衡的。根据2000年1月25日竣工时的观测资料, 向南最大倾斜量4.5cm, 向西最大倾斜量为2.4cm, 倾斜率分别为0.225%, 0.12%, 均低于0.4%。半年后, 沉降观测结果表明楼体沉降趋于稳定, 向南、向西最大倾斜量分别为3.8cm, 2.2cm。2000年8月业主着手该建筑物外装修, 只在外装修时略作调整, 即使整体垂直度尽善尽美。
7 结语
当前, 采用基底掏土与锚杆静压桩结合工艺对多层建筑物进行纠偏加固处理在技术上是可行的, 在经济上是合理的, 因此, 该项技术得到推广应用。经过几年的危房纠偏加固实践, 笔者有几点体会供同行们参考:
⑴在纠偏加固前, 应组织业主及有关单位对危房进行“全面体检”, 对于存在的缺陷与已出现的危害处, 如梁或柱已出现微裂纹等应存照, 为加固提供依据及为以后可能出现的争议留底。
⑵对于已存在的薄弱环节应先加固, 如在框架结构内砌墙或加剪力墙、在柱端加钢箍等。
⑶在纠偏加固过程中, 对于较易受损的部位应勤于观察, 如梁端、柱头与门窗角等, 便于发现问题及时处理。
⑷纠偏加固完成后应继续沉降观测一段时间, 并坚持回访, 以便总结经验。
参考文献
[1]地基处理手册 (第二版) , 中国建筑工业出版社, 2000年8月
[2]中国建筑科学研究院.GB50007—2002建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[3]四川省建筑科学研究院.CECS25-1990混凝土结构加固技术规范[S].北京:中国计划出版社, 1991.
[4]冶金工业部.YBJ227-1991锚杆静压桩技术规程[S].北京:中国冶金工业出版社, 1991.
纠偏加固 篇7
某发电厂沉渣池外形尺寸为24.5m×11.5m×4.0m (长×宽×高) , 池壁和池底板为现浇钢筋混凝土结构, 厚均为500mm。沉渣池沿长度方向分成15m、5m、4m三格, 其中东侧一格中部有一长4m、宽4m、高4.2m的泵房。根据地质资料显示, 沉渣池埋深范围内的土层以近期人工回填细砂及粉细砂为主, 地下水埋深约2.25m。由于结构没有考虑抗浮措施, 施工完成后, 在地下水浮力的作用下池整体上浮。最大上浮量1294mm, 最小上浮20mm, 上浮后的池体东侧埋深3.98m, 西侧埋深2.7m, 整体由西向东倾斜 (如图1所示, 图中左下角小图为上浮的池体) , 严重影响了沉渣池的正常使用。
2 数据计算和池体上浮原因分析
2.1 荷载数据
沉渣池自重:
底板:24.5×11.5×0.5×24=3381KN
壁板: (2×24.5+4×10.5) ×3.5×0.5×24=3822KN
池内抹灰面层:[23.5×10.5+ (2×23.5+6×10.5) ×3.5]×0.02×18=227KN
泵房:4×4.2×0.18×19×4=230KN
小计:7660KN
池空载时整个底板平均自重压力:
7660/ (24.5×11.5) =27.2KN/㎡
2.2 沉渣池上浮原因分析
据地质资料, 地下水埋深约2.25m, 则地下水浮力约为17.5KN/㎡, 小于沉渣池空载时的平均自重压力27.2 KN/㎡, 原地下水浮力不足于托升沉渣池, 但由于前期的连续降雨, 且沉渣池所处地势较低, 导致地下水位上升, 水的浮力变大, 最大时可达40KN/㎡, 当水的浮力大于沉渣池的自重压力及池壁摩擦阻力之和时, 池体失衡上浮, 并随水位上涨而上升, 如水涨“船”高。上浮过程中又因东侧的自重压力较大, 所以浮动的最终结果是西高东低。
3 采取的纠偏加固方法及施工工艺
为保证沉渣池的正常使用, 必须对沉渣池进行纠偏, 同时对地基进行加固和抗浮处理。由于地下水浮力和池体周围的土体摩擦阻力作用, 要将池体压回原设计标高和完全水平状态的造价很高, 很不经济。故考虑采用西侧堆载反压, 池周边开挖减小摩擦阻力使池体下沉, 最后在紧贴沉渣池周边打入注浆钢管进行地基加固和池体锚固的方法, 将池体相对水平地稳定在某个高程内, 防止地下水位上升时沉渣池再次上浮, 或地下水位下降时在荷载作用下池体出现过大的不均匀沉降, 纠偏及加固措施和施工工艺如下:
3.1 开挖加载纠偏
在沉渣池内西侧15m的范围内加载反压, 总加载量为8000KN (平均约50KN/㎡) , 第一次先加载总加载量的50%, 观测一天后再加载至100%。加载采用在池周边挖土直接填入西侧池内的方式进行, 既方便填土反压又可降低池周边土体的摩擦阻力, 土方挖填时注意对称平衡施工, 避免池体的侧移。同时在池侧边设两集水井, 用潜水泵抽水以降低水位, 减小水的浮力, 并用高压水枪冲刷池体底部, 清除池底积砂, 加快池体下沉。
3.2 基础加固
紧贴沉渣池周边采用竖向钢花管注浆的方法加固地基, 改良土层, 降低土体的含水量。垂直注浆钢管桩长12m, 间距1m, 共70根, 如图2所示。垂直钢管桩下端的出浆孔朝向沉渣池内侧, 注浆材料采用水灰比为0.50的纯水泥浆, 不掺入早强剂。每根钢管桩的注浆水泥用量约500Kg。钢管采用冲击锤击入, 挖土区回填夯实后再进行钢管注浆, 注浆压力0.6MPa, 并进行二次注浆。
3.3 固定池体
将垂直钢管桩与池体外壁连接固定, 防止在今后沉渣池的使用中再出现不均匀沉降或上浮。每根垂直钢管桩与沉渣池壁板钢筋焊接固结。固结后采用混凝土联系梁封闭, 池体周边的土体回填平整夯实。
3.4 信息化动态施工
沿沉渣池南、北两侧共设垂直位移观测点8个, 以高程为±0.000的A点为基点, 对整个施工过程进行动态的监测。施工期间每天对池体进行垂直位移观测不少于一次, 整个纠偏加固过程在受控的状态下进行。施工过程中根据池体的垂直位移观测数据, 及时调整施工工艺, 实行动态施工。当施工至第六天, 池体周边土完全开挖、池内加载达设计荷载的100%时, 池体西侧下沉最快, 一天内沉降最大的测点7达525mm, 而东侧2点则上升52mm。第九天土方回填夯实、钢花管注浆后, 池体基本不再下沉。施工至第11天的监测数据显示, 西侧累计下沉1186mm, 东侧累计上升100mm, 各测点的垂直位移变化如图3所示。
4 施工效果评价
施工完成后, 按原设计每支注浆钢管的抗拔力为60KN, 实际现场随机抽取3支进行非破坏性试验, 结果均达到设计要求。经过纠偏和加固的沉渣池整体稳定在高程为-0.65m的水平面 (原设计池面标高相对于基点A±0.000的高程为-0.75m) , 池东西两侧高差约为65mm, 测点间最大高差为109mm。不均匀沉降或上浮量在有效的控制范围内, 再通过后期的找平和吊车安装时地脚螺栓的适当调整, 可保证沉渣池处于正常工作状态, 满足业主的使用要求。
5 结语
纠偏和地基加固后, 沉渣池投入正常使用已经一个多月, 证明纠偏处理方案是成功的。不足之处是, 在纠偏过程中, 因池体在下沉时的不均匀受力状态, 池体结构有局部开裂渗漏的现象, 但该池对抗渗的要求不高, 所以经一般的补漏处理后, 不影响沉渣池的正常使用。如果对于防渗要求较高的工程, 在纠偏的过程中应如何减少或避免结构裂缝的产生, 还有待进一步的探讨。
摘要：某发电厂沉渣池由于设计时没有考虑抗浮措施, 施工完成后, 池体在地下水浮力的作用下上浮倾斜, 严重影响池的正常使用。本文通过分析, 并采取纠偏及加固措施, 使沉渣池恢复正常的使用。