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某多层楼房纠偏的技术处理方案

    摘 要 :通过某高层建筑的纠偏实例,论证了因基础施工不慎造成临近建筑物严重倾斜时,采用“基底掏 土”法进行纠偏处理的可行性 。  
    关键词:基础;纠偏;基底掏土法;通沟掏挖法 
l 工程概况  
    湛江市某高层商住楼工程,楼高32层 ,设2层地下室,由于基础开挖时未按正常程序进行施工,造成临近一栋 6层楼房的基础砂土流失严重 ,出现严重倾斜现象 。针对该事故的处理,当初主要有2种意见 ,一是将倾斜建筑物拆除重建 ,一是将建筑物纠倾扶正后继续使用。笔者参与并负责了该事故的处理工作,经认真分析和研究,我们认为该倾斜建筑物纠倾扶正后使用是可行的,所以决定制定实施纠倾方案。  
2 事故的成因分析  
    在本工程施工过程中,按正常施工程序,临近有楼房的高层建筑物基础开挖前必须要制定完善的安全措施,按照正常惯例必须采取以下措施:①设置双排护壁桩;②设置止水幕墙;⑧在护壁桩头上设置整体性连续梁 。由于施工人员违反了正常的施工程序,仅打完第 1排护壁桩且在未设置止水幕墙和连续梁的情况下就开始开挖地下室基础 ,由于地下水位高 (-1.5m)且水压大造成严重的流砂现象,以致造成临近1栋6层楼房的基础砂土严重流失,出现严重的倾斜现象(见 图 1),经开挖观察和测定,发现楼房基础支承在地基上的仅为3/5,整体倾斜较大,其中以南侧最为严重,偏离中轴线达370mm,倾斜率达 2.1%,在屋内可明显感觉倾斜,造成排水倒流,门窗难以开闭,根据《危险房屋鉴定标准》(JGJ125-99)的规定,砌体结构房屋以倾斜率>0.7%为危险点,则该楼必属危房且已相当危险。   

 
    该6层住宅楼建于1980年,总建筑面积1800平方米,共居住有20户居民,其平面尺寸为17mx8.5m,楼高18m。采用砖混结构,钢筋混凝土条形基础,地基持力层原为杂填土,当时因承载力不足曾作过换土处理,换土层为砂:碎砖=4:6,厚 lm。  
3 纠偏施工的设计为了保证纠偏施工的顺利进行 ,施工前我们组织有关人员进行了详细会勘,一致认为该房屋的以下特征表明对其进行纠偏是可能的。  
  (1)房屋虽整体倾斜,但外形及结构均完好无损,各构件未出现变形、裂缝损坏及移位;  
  (2)各层平面及立面均大致呈矩形,无明显的高低差异,有利于房屋的整体受力;  
  (3)房屋的结构、受力形态等绝大多数都符合砌体承重结构中的刚性房屋标准,其长高比L/Hg=17/ 1 8=0.9<2.5,承重横墙较多,墙距也较小 (最大仅 3.3m),各层设有圈梁;各受力纵横墙相互连结良好,表明该房属砌体承重结构中的刚性房屋类型,有利于整体传力 ;  
  (4)房屋曾按设计烈度7度作抗震加固,四周设构造柱,增加了整幢房屋的刚度。  
  综合以上分析,我们认为该楼房宜采用基底掏土法进行纠偏施工,因此按构筑物的倾斜值与地基沉降差的关系推导出下述公式,试图从调整沉降差着手解决上部结构的倾斜问题。 
  如图2所示,设该楼高度为 Hg,取18m;宽度为 B,取8.5m;倾斜值为 a,取370mm;则沉降差 c按下式计算,取可推导出 :  


    这就是说,只要挖去倾斜反侧边沿地基上175mm及横墙下相应的地基土,南侧地基的沉降差即可调平,上部结构的倾斜就可得到纠正。为了合理稳妥地掏挖这部分地基土,我们设计了通沟掏挖法,分层掏挖与分区掏挖相结合的施工方案。  
    通沟掏挖的原理是掏挖东西纵墙及北纵墙下的部分地基土(如图 3所示),使北向地基在挖除通沟后支承面积减小,因而基底对未挖地基的附加压力增大,基础上部结构随地基一起下沉 。  

 
    分层掏挖是控制每次掏土量在20mm内,使掏挖量小于地基规范对多层建筑物地基变形的允许值,从而保证地基掏挖过程中房屋在自重作用下缓慢下沉,房屋构件不致出现过大和急剧的变位。  
    分区掏挖是在地基掏挖过程中分区开挖及线性、按比例地 (北纵墙较深,横墙相应递减 )进行掏挖,以保证整幢房屋均匀下沉。  
4 纠偏施工步骤  
  (1)施工前准备工作:妥善安排搬迁户,并拆除地下设施;  
  (2)观测点设置:通过观测及时掌握楼房变位情况及掏挖效果,主要包括以下内容:① 在房屋四角以钢线悬挂重锤 ,测量房屋 四角的倾斜复位变化数值;②在房屋顶部设置玻璃连通管,测量屋面纠倾过程中的复位情况 ,另外在左右各邻房均设有水平标志,以便及时观测房屋四角沉降情况;③在每一掏挖点基础旁设立刻度标志,采用带刻度的钢尺部分打入土中,并在基础上设一刻度线,便于作业人员随时观测。  
  (3)工作坑开挖:基底掏挖是纠偏施工的关键,必须认真细致,并严格按照施工设计中分层分区掏挖原理均衡开挖,使整幢房屋平稳而缓慢地复位,应特别注意避免部分基础悬空太多,使房屋出现过大的局部集中应力。挖土采用带钩的铁条、长柄小铲等简单工具 ,从外向里掏挖 ,整幢房屋的掏挖作业从北向纵墙地基开始 (南向纵墙地基不掏挖 ),采用通沟掏挖的办法,在掏挖一段北纵墙地基后,南北向横墙下的地基相应配合开挖 ,呈线性按 比例分层掏挖,使东西向横墙下的基础随北向纵墙基础呈线性按比例一起下沉。  
  (4)基础悬空过大的处理:应及时向悬空基础下回填砂,并注意加以捣实,然后再按设计要求分层掏挖,每层掏挖厚度约20mm北纵墙每次掏挖厚度约17mm,约分8—10次挖空 。  
5 楼房纠偏复位后的加 固  
  为了保证楼房复位后的稳定,还必须对南侧地基和掏挖后的地基进行加固。  
  (1)提高南侧纵向地基的承载力,由于砂土的流失会使其承载力不足和变形过大,为此必须对该深度范围内的地基进行加 固,具体办法是在与高层商住楼基础边接壤地段 ,用人工夯入 1排松木桩,打桩时从两边开始逐渐向中间靠拢。  
  (2)加固掏挖后的地基与建筑物基础的接触面会产生一定疏松 ,为使对 该部分地基应增大密实度,对掏挖后的地基表面从侧边锲人碎石、砂等,并捣固密实。  
  (3)为了保持房屋的稳定,我们在其纵向重心轴附近增加 4块钢筋混凝土拱板 ,与房屋原有纵向重心轴 附近的基础连成一片,使纵向重心轴下增加了段长约 7m,宽 约 2m 的纵向基础片,不但大幅增加了房屋的基础面积,而且布置在房屋的纵向轴附近可大为增强房屋的稳定性。  
6 几点体会  
  6.1  由于对纠偏的认识和技术的掌握尚处在起步阶段,未建立一套完整的理论 ,包括一些发达国家的著名古建筑的纠偏都在探索之中。目前我们仅掌握了基底掏挖 、加荷反压 、加荷振捣及基底深层排泥等办法。至于采用何种更合适,则要视房屋本身结构、地基土情况及施工条件而定。  
  6.2  纠偏施工需研究房屋结构可能发生的变形、变位及其产生 的内力 和对房屋的影响 ,还需注意总结房屋可进行纠偏施工的条件。

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