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某办公大楼纠偏设计及施工方案

    摘 要:结合台州某办公楼纠偏工程实例,对该楼所采用的纠偏设计思路做 了介绍,并说明了设计和施工中应注意的一些问题,得出了该纠偏措施良好的结论,可供类似工程借鉴。 
    关键词:纠偏,沉井,锚杆静压桩 
    中图分类号:TU471.8  文献标识码:A
1 工程概况 
    台州市某办公楼位于台州市椒江江滨,砖混结构,横墙承重,东部四层,西部五层,中间设置沉降缝,采用天然地基上的条形基础 ,基础底面宽1.5 m~3.6 m,基础埋深约1.0 m,基础配筋率较低,混凝土强度C20,条形基础上面为 60 crn高的毛条石,基础结构刚度差。 
    首层室内地坪采用架空预制板,预制板设置在毛条石上,无地质勘察资料,建成于1981年。1995年该楼北侧中段增建一栋卫生间与各层楼房相通,距离西北角约 2 m增建了一栋三层楼房,并在二层采用廊道与办公楼连通。后来该楼向北倾斜,根据业主提供的倾斜观察记录,至 2001年8月,东北角倾斜 30.5 cm,倾斜度为 1.88%,西北角倾斜39.5 crn、倾斜度为1.87%,远远超过 7‰的允许值,属于高危房,需采取相应的技术措施对大楼进行矫正和加固。 
2 纠偏方案设计 
    通过多次现场踏勘发现在楼房与混凝土散水相接处由于沉降产生了纵向通缝,楼体外墙面或内墙面未发现裂缝,楼体基本未发生损坏。 
    经分析该办公楼向西北方向倾斜主要是由于在楼房北侧中部和西侧增建的两幢建筑距离过近引起的。这两幢新建建筑在办公楼地基内的应力扩散引起楼体北侧沉降过大,造成楼房向西北方向倾斜。因此本次纠偏首先要解决的是楼房北侧靠增建建筑处地基内应力过大 、承载力不足的问题,采取适当的加固措施,以减小基底附加应力,防止纠偏完工后楼体继续倾斜。然后在楼房南侧沉降较小处采用纠偏措施调整楼体不均匀沉降,使楼房倾斜达到规范要求。 
    根据建筑物的结构特点、基础类型和场地工程地质条件以及建筑物倾斜情况,参照现行的规范、规程,结合本地区经验。设计方案确定采用沉井水平卸土法进行纠偏、锚杆静压桩加固法进行综合治理。 
    基于上述纠偏思路,楼房西北侧加固采用桩体将基底的部分应力通过桩体与地基形成的复合地基将地基内应力传递至地基深部,减小天然地基主要压缩层内的应力,从而有效控制楼体沉降。同时在纠偏施工时,桩体可以用作限沉桩,在纠偏达到预期目的时与楼房基础连接,防止楼体继续沉降而过纠。 
    经论证比选,桩体采用锚杆静压桩加固方法,其加固效果明显,被业内人士广泛采用。该方法具有施工时无振动、无噪音、设备简单、操作方便、移动灵活、可在场地和空间狭窄的条件下施工,且采用预制桩体施工可缩短工期等优点。 
    施工时利用建筑物自重,将锚杆埋置在建筑物基础上,并将压桩机与锚杆连接,通过锚杆反力利用千斤顶将预制好的桩,逐节通过在基础上开凿的桩孔内压人基础下,当达到设计桩长或达到设计压桩力后 。将桩与基础连接,使原基础得到加固,提高基础承载力,制止基础产生沉降。 
    本工程在建筑物基础外墙四周预设 23个锚杆桩压桩孔,靠增建建筑处桩适当加密。锚杆静压桩截面 300 mm×300 mm,桩长24 m,共分 12节压人,接桩采用硫磺胶泥接桩。设计单桩承载力为 200 kN,设计压桩力 30o kN。 
    为防止原基础在桩顶的集中力作用下发生冲切破坏,桩与基础的连接采用锚杆桩承台。当建筑物采用沉井水平卸土纠偏后楼体倾斜率达到预定的范围时。应立即进行锚杆静压桩基础加固工作,从而达到提高基础承载力和控制沉降的目的。 
    楼房南侧结合宁波地区纠偏经验。采用沉井冲水纠偏方法。通过在地基淤泥质土层内高压冲水,卸除部分土体,解除基底应力,使地基内应力产生重分布,调整楼体不均匀沉降,达到纠偏的目的。 
    该法比基底人工掏土纠偏具有可操作性好。成本低的优点。具体方法是在基础沉降小的建筑物一侧设置若干沉井,沉井内预留4个~6个扇形的冲水孔,当沉井到达预计的设计标高后通过井壁预留孔用高压水枪伸入基础下进行冲水,泥浆水通过沉井排出,而泥浆排出的过程即是对建筑物纠偏的过程。 
    针对该楼南北向倾斜为主,东西向倾斜较小的特点,根据楼体的倾斜方向及倾斜量,在建筑物南面离墙体2 m处设置内径1 m的钢筋混凝土沉井6只。沉井深度 5 m,根据地层情况在深3.5 m处预留4个~5个冲水孔(必须在淤泥质土层)。施工时可在两对钢混凝土管中间放置二层砖块架开,形成冲水孔,沉井下部 1.5 m为沉淀池。 
    纠偏时用高压冲水以扇形均匀冲击土体,然后将泥浆排入泥浆池中,在卸土过程中严格控制房屋沉降速率小于3mm/d,并要求沉井保持卸土速度相对均匀,待卸土至楼体倾斜值小于3‰标准值时,停止卸土,然后在楼体的四周进行锚杆静压桩施工,并封桩。
    在沉井施工时,由岩土工程师在现场负责,并通过开挖对基础施工质量加以了解,对回填土及开挖深度内的地基土进行地质编录,并与工程地质勘察资料进行对比分析,以便于解决施工中  可能出现的难沉、突沉及偏沉现象,确保施工顺利及工程质量。卸土是在沉井中进行的,沉淀后的水循环使用,沉淀的泥浆定时挖出,以便沉井内能长时间工作,水平卸土孔呈扇形分布,水平卸土孔长度为5 m~8 m,孔径大于30 mm。使基础人为地在短期内产生匀速沉降。为了保证房屋的结构不受损坏,每日的卸土量必须保证沉降量小于3 mm,当沉降量大于3 mm时,必须停止卸土。直到24 h后的沉降量小 3 mm后方可再次进行卸土。 
3 纠偏施工 
3.1 施工现场准备 
  1)施工前应摸清地下管线和地下障碍物的种类和位置 ,并采取相应的防范措施; 
  2)根据施工设计图进行基准线测量,重点复核,确认无误后,需经项目技术负责人复检验收方可施工。 
3.2 沉井水平卸土 
  沉井水平卸土的施工工艺为:准备工作→制备沉井(内径中l 000钢筋混凝土管) →沉井下沉施→沉井达到设计深度一准备高压水泵,高压水枪卸土→楼体倾斜达到安全标准→回填沉井。 
  1)沉井的位置必须符合施工设计图,当沉井施工遇到地下管线和地下障碍物时,在地下管线和地下障碍物不可变动时,需经设计负责人认可后,方可相对移动位置。 
  2)沉井护壁采用钢筋混凝土管,管内径不得小于 1 m,并在沉井施工时在卸土深度预留卸土孔。沉井深度为 5.00m,在深度约为3.5 m并确认为淤泥质土的位置确定卸土深度,在沉井中预留1.5 m的沉淀池。 
  3)卸土必须按设计要求进行,卸土孔方向呈扇状分布且水平卸土,卸土量的控制以每日沉降量小于3 mm为准,任何施工人员不得善自更改。 
  4)卸土施工中,必须每日观测沉降量,并对楼体的内外墙裂缝变化和门窗变形情况进行如实记录。 
3.3 锚杆静压桩施工 
  施工工艺流程 : 
  准备工作→测量定位、清除基础面覆土→凿孔、砌置锚杆桩承台、埋设锚杆→锚杆桩承台养护→安装压桩架→压桩→接桩→压桩到设计要求→封桩。 
3.3.1  锚杆桩预制及锚杆桩承台施工 
  1)锚杆桩及承台的混凝土标号为C30,锚杆桩及承台按设计要求制作; 
  2)钢筋的焊接及制作符合规范要求,保护层厚度为3cm,混凝土应严格进行振捣; 
  3)预制桩段应在水下养护,并达到养护期后方可使用; 
  4)锚杆埋设应垂直,预埋长度符合规范要求,确保其材质、长度、垂直度、螺扣符合质量要求,放置锚杆位置的中心点偏差不得大于10 mm。 
3.3.2 压桩施工 
  1)压桩架要保持竖直,应均衡拧紧锚固螺栓的螺帽,在压桩施工中,应随时拧紧松动的螺帽。 
  2)桩段就位必须保持垂直,使千斤顶与桩段保持在同一垂直线上,不得偏压,压桩时,桩顶应垫 3 cm~4 cm厚的麻袋,其上垫钢板再进行压桩。 
  3)压桩施工不得中途停顿,应一次到位,如必须中途停顿时,桩尖应停留在软土层中,且停歇时间不宜超过24 h。 
  4)桩顶未压到设计标高,但已满足压桩力要求时,对外露桩尖必须进行切除,切割桩尖前应先用楔块把桩固定住 ,然后凿除外露混凝土,严禁在悬臂情况下乱砍桩段。 
  5)封桩(桩与基础连接)是整个压桩施工中的关键工序之一,必须认真进行。封桩时应清洗桩孔、清除孔 内杂物和积水,焊接交叉钢筋后,浇筑微膨胀混凝土封桩。 
3.4 注意的问题 
  1)纠偏工作一定要遵循由浅到深,由小到大,由稀到密原则,须经沉降→稳定→再沉降→再稳定的反复工作过程,才能达到纠偏目的。 
  在软土地基上建造的建筑物沉降往往需要经过一段时间才能达到最终稳定,所以纠偏决不能急于求成,防止矫桩过正。 
  2)纠偏施工是动态施工,必须每天由专人进行沉降观测,严格控制沉降,日沉降量控制在3 mm/d左右较为适宜。卸土水枪伸入建筑物内的长度一般为建筑物进深的0.6倍左右,太短不利于基底应力调节,容易使房屋产生裂缝,太长则既不经济又不利于沉降调节。 
  3)为防止过纠应采取限沉措施保证施工的可控性。本工程采用锚杆静压桩限沉兼加固。若建筑基础底板厚度不能满足锚杆静压桩的抗冲切、抗弯能力要求时,应对原有基础进行加固。 
  4)锚杆静压桩施工时,压桩前应探桩处理,如有浅层障碍物应清除,以免造成桩下沉困难、锚杆桩承台拉断以及桩身偏位等问题。 
4 结语 
  1)该楼经过上述方法的施工,通过近两年的不定期观测,楼房的偏斜得到纠正,没有倾斜再次发生。 
  2)建筑物的纠偏方法众多,常用方法有堆载加压纠偏、人工掏土纠偏、降水掏土纠偏、压桩掏土纠偏、浸水纠偏、顶升纠偏等。 加固方法有基础加宽、桩式托换加固、灌浆托换、高压喷射注浆托换等。在软土地基上对建筑物进行纠偏加固,采用沉井冲水掏土纠偏结合锚杆静压桩加固法是一种既经济又可靠的好方法。 
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