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某商住楼加固纠偏的设计与施工

    摘 要:分析了上海某商住楼的倾斜及不均匀沉降的原因,介绍了锚杆静压桩的地基加固法,以及斜孔掏土的房屋纠偏设计和施工方法,对其他加固纠偏工程具有一定的参考价值。 
    关键词:锚杆静压桩,纠偏,加固,倾斜 
    中图分类号:TU472                                               文献标识码:A
1 工程概况 
    上海某 6层商住楼,为底层框架砖混结构,钢筋混凝土梁式片筏基础,基础尺寸55.35 m×10.31 m,于1998年7月竣工并交付使用。在商住楼的使用过程中,出现明显的不均匀沉降和倾斜,为了确保房屋结构安全,该商住楼的经营公司于1999年6月委托同济大学房屋质量检测站对房屋质量进行检测,检测报告显示,房屋整体向东倾斜,最大倾斜为房屋西北角达6.20‰,倾斜超过《上海市地基基础设计规范》规定的允许值(4.0‰)。房屋倾斜状况如图1所示。房屋的最大沉降点发生在房屋的东北角,最大沉降约300mm,在上海市地基基础规范允许值范围之内,但相应的沉降速率达0.08 mm/d,房屋西侧的最大沉降速率为 0.04 mm/d,房屋尚未进入沉降稳定阶段。 

 


2 商住楼倾斜原因分析 
    据了解,原设计中2层~6层的西阳台,在房屋建造过程中被取消。西阳台面积合计 114.8 平方米,占总建筑面积的3.09%。阳台的取消使房屋西侧重量减轻,可能引起结构向东倾斜。但是根据计算,上部房屋合力中心在结构基础底板形心的西侧 ,因此房屋向东倾斜不是由于取消西阳台引起的。
    原设计依据的地质报告仅布置 3个静力触探孔,孔深15 m。按新近补充的地质勘察,未发现有暗浜等不良地质现象存在,地基持力层为第②层褐黄色粉质粘土,厚度 2.2 m~2.6 m,平均比贯入阻力0.94MPa,地基土承载力为85 kPa。第③层灰色淤泥质粉质粘土,厚度 3.2 m~6.0 m,土质软弱,且厚度差异大,平均比贯入阻力0.47 MPa,地基土承载力为 65 kPa。第④1层暗绿色粘土,厚度 1.0 m~4.4 m,平均比贯入阻力2.17 MPa,地基土承载力为65 kPa。第④2层褐黄色粉质粘土,厚度1.3 m~3.7 m,平均比贯入阻力 4.03 MPa。第④3 层灰色粉质粘土,厚度5.9 m~9.7 m,平均比贯入阻力1.30 MPa。第④4 层灰色粘土,厚度9.0m~14.0 m,平均比贯入阻力0.88 MPa。 
    片筏基础底板面积为727.5 平方米,地基反力标准值101.8 kPa,超过持力层容许承载力(85 kPa)。第③层灰色淤泥质粉质粘土虽为软弱下卧层,但仅是在南北方向厚度不均匀,东西向厚度基本均匀。第④1,④2硬土层下方的软土层,东西方向高差达3 m,而这一软土层 ,又是在地基压缩层范围之内,因此是导致房屋向东倾斜的主要原因。 
3 加固和纠偏的方案设计 
    由于地基承载力不满足规范要求,应对房屋整体地基进行加固,本工程采用锚杆静压桩加固地基。钢筋混凝土预制桩截面尺寸为250 mm×250mm,桩长30 m,持力层为第⑤层灰色粉质粘土,压桩力约900 kN。桩身混凝土强度C30,锚杆静压桩分节施工,每节长2.5 m,接头采用硫磺胶泥接头。静压桩的数量是考虑地基承载力不足部分用桩来补强所确定。根据计算,共需 33根。其平面布置如图2所示。  


    房屋最大倾斜6.20‰虽并不严重,但由于该房屋是底层框架结构,房屋倾斜对底层框架柱受力非常不利,应予以纠偏,恢复正常的受力条件。本工程采用钻孔掏土纠偏法。在沉降量较小的西侧斜向成孔掏土,主要掏取基础下第③层土,同时掏取斜孔穿过的其他层土,依靠第③层土的挤出、掏走和其他层土的压缩使房屋回倾,日沉降量控制在5 mm内,当房屋回倾到3‰以内时,对掏土孔进行清淤,回填密实粗砂。 
    掏土孔倾角α取45°,50°,55°,58°不等,斜孔长 8 m,9 m,10 m不等,应根据倾斜情况采用合适的倾角和斜孔长,即倾斜越严重,倾角应越大,斜孔应越长。孔径取为 130 mm,孔距1.8 m。 
4 加固纠偏施工 
    掏土纠偏前应拆除底层(D)轴墙体顶部两皮砖,放松其与主楼间的连接。准备工作完成后即开始掏土。掏土孔布置如图2所示。掏土过程中,首先对所有掏土孔掏土一遍,以后集中掏取房屋西北角基础下的土体,同时根据沉降监测数据调整掏土位置,每天房屋沉降控制在5 mm内。另外,要间隔跳开施工,即前一个孔掏完后,不是马上掏相邻的孔,而是隔开一个或几个孔的位置再掏下一个孔。 
    在掏土纠偏的同时,压入锚杆桩。原施工方案为了避免在施工过程中压桩的拖带效应,计划先施工(C)轴桩,然后(B)轴桩,最后(A)轴桩。但是这个方案存在另一个问题,由于房屋的沉降尚未进入稳定阶段,若最后压入(A)轴,在掏土施工中,(A)轴将继续下沉,这势必影响掏土的纠偏效果。鉴于此,在施工时,先施工(A)轴桩,同时用预加反力封桩,然后施工(B)轴桩、(C)轴桩,不封桩,在掏土施工结束后,完成(B)轴 、(C)轴的封桩。 
    压桩的工艺流程如下: 
      1)首先根据倾斜沉降情况确定锚杆桩位置,如图2所示。压桩前对所有桩孔进行放样,确定其在地面的准确位置,并做出标记。 
      2)开凿地坪素混凝土,挖除基础上覆土,暴露出基础底板。 
      3)排水。 
      4)开凿压桩孔成上小下大的台形体,压桩孔上口300mm×300 mm,下口 350 mm×350 mm。 
      5)钻锚杆孔,并埋设锚杆,锚杆埋设深度20 cm左右,既保证锚固可靠又不至于凿穿底板。 
      6)熬制硫磺胶泥,熬制温度控制在 140℃左右,严禁过火熬黑 。 
      7)安装压桩架,起吊桩身,就位桩孔,校正桩身垂直度,桩段的垂直度偏差不得超过1%桩段长。 
      8)压桩,先施工两根锚杆静压桩 ,根据压桩力调整设计桩长。当要截除桩头时,应先用楔块把桩固定,然后才能截除桩头,严禁在悬臂状态下截除桩头。另外,压桩时要确保压桩架垂直,且不得偏心加压,桩顶应垫钢板,防止压坏桩顶混凝土,压桩施工一次到位,中间不得停歇。 
      9)封桩采用C30微膨胀早强混凝土,U型膨胀剂以12%比例替代水泥,封桩桩帽400 mm×750mm×200 mm,封桩时应对桩帽梁进行机械振捣密实,在潮湿环境下养护 14 d以上 ,封桩(A)轴采用轴向预加压力150 kN技术工艺,控制施工过程中产生较大的附加沉降,封桩所用交叉钢筋φ18与锚杆焊接。 
5 纠偏效果评估 
    本工程 自2000年 3月30日开始施工,至2000年5月7日施工完毕,历时两个多月。在施工过程中及施工完 1个月内进行沉降观测的资料表明,建筑倾斜由施工前的最大 6.2‰,到完工1个月时倾斜平均为 1.58‰,平均沉降速率收敛到 0.02 mm/d,继续跟踪观测到半年后,建筑物已沉降稳定,倾斜平均为 0.86‰。 
    因此,建筑物的不均匀沉降经纠偏加固后得到了有效控制,完成了预定的技术任务。 
6 结语 
    通过上述工程实例介绍,说明采用掏土与锚杆静压桩联合工艺对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,该项技术具有广阔的应用前景,值得推广应用。

      参考文献 : 
      [1]地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.36—45. 
      [2]DGJ 08-11-1999,上海市地基基础设计规范[S]. 
      [3]JGJ 94—94,建筑桩基技术规范[S]. 
      [4]吴修锋.锚杆静压桩在房屋加 固工程中的应用[J].西部探矿工程,2004,16(6):129—130.


Reinforcement and deviation rectification design 
and construction of one commercial and living building 
HE Gui-sheng  HU Ke-xu 
         Abstract:Based upon analysis of the reasons caused the inclination and uneven settlement of one commercial and living building in Shanghai the reinforceH1ent method with static—bolt pile is introd uced as well as the design and constructionmethod of inclined—soil digging in deviation rectifi—cation,which has a certain reference value for similar works. 
        Key words:static-bolt pile,deviation rectification,reinforcement,inclination
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