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既有建筑物基础加固及纠偏施工实践

    摘 要:介绍了既有房屋基础加固及纠倾的设计和详细处理过程,并分析了出现基础不均匀沉降的主要原因。 
    关键词:既有建筑物;an固;纠偏;原因分析;沉降观测 
    中图分类号:TU472       文献标识码:B      文章编号:1672—7428(2006)05—0022—02
1工程概况 
    某中学教学楼始建于1995年2月,于1997年9月完工随即交付使用。在工程施工过程中已发生了基础不均匀沉降。工程完工后曾对建筑物做过沉降观测,并对发生倾斜的部位作了纠偏处理。  
    由于基础持续沉降,肉眼可观察累计沉降已接近0.5m。根据教学楼 3次沉降观测记录,最大沉降速率为0.33 mm/d,最大倾斜率为 9.7‰,总倾斜量为151 mm。 
    根据《危险房屋鉴定标准》(JGJ125—99)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)及2次组织专家论证可基本确定:教学楼的沉降速率已严重超出国家规范规定的安全标准,沉降速率很大,且沉降仍未稳定。根据观测数据,应立即对教学楼的地基基础实施加固,对于倾斜超出规范要求的部位,尚应进行纠偏处理。 
    据了解,原有教学楼的基础采用条型基础,基础埋置深度为 —2.0m,基础底部12 m深度范围内为喷粉桩群,喷粉桩间距一般为1.0 m。 
2 工程地质条件  
 
3 房屋加固及纠偏总体设计 
3.1房屋沉降与倾斜的主要原因分析 
    根据教学楼沉降观测记录,教学楼最大沉降速率为 0.33mm/d,超过了国家规范要求的标准。根据本场区地质勘察资料及原有基础型式分析,教学楼的沉降和倾斜主要是由于原有复合地基的设计存在一定缺陷,喷粉桩的持力层选择在高压缩性 、承载力偏低的淤泥质(粉质)粘土上(原喷粉桩有效桩长12 m,桩径500mm),造成本工程基础的大面积沉降。 
    观测记录显示,教学楼最大倾斜率为9.7‰。根据国家有关规范,教学楼的倾斜率已超过标准,必须在基础加固的同时对倾斜率 >6‰的2个点进行重点纠偏。 
3.2 房屋纠偏加固的主要设计思路和方法 
    第一步采用锚杆静压桩对整个基础进行加固处理 ,然后在倾斜的部位采取分区段封桩的办法,即在沉降量较大的一侧先封闭桩孔,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,通过房屋的沉降观测,待纠偏完成后再封闭另一侧桩头,使整个桩体共同受力。 
    第二步采用堆载纠倾法,即在沉降量较小的一侧堆载,加大这一侧的沉降量以使倾斜率小于规范或设计要求。该方法在淤泥、淤泥质土和松散填土等软弱地基上的纠倾效果比较明显。 
    第三步是基底掏土纠倾法,即在沉降量较小一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立即封闭另一侧桩头。 
    根据本工程的结构特点、地质情况及周边环境条件,并结合我公司多个房屋加固及纠偏经验,以上3种方法可按步骤分区段采用。在倾斜率 ≯6‰的区段,采用第一种方法即可满足设计要求。对于倾斜率 >6‰的6、7号2个点所对应的教学楼前部,若采用第一种方法倾斜率仍大于 3‰,可在这2个点一侧堆预制桩段或砂袋;若沉降仍不明显,可在6、7两点的一侧基础边缘开挖沟槽后在基底下掏土,以减小原复合地基的承载力,加大这一侧的沉降量。 掏土施工示意图见图 1。 


    整个纠偏必须采用信息法施工,迫降速率应控制在 5—10 mm/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。 
3.3 主要技术要求 
    根据房屋荷载及场区地质情况,教学楼共布置静压锚杆桩 256根,桩截面300 mm×300 mm,节长2.5 m。有效桩长有 22 m和25 m两种,单桩承载力特征值分别不小于 280 kN和330 kN。 
    纠偏技术要求:对于倾斜率>6‰的点,要求纠偏后倾斜率控制在3 ‰以内;倾斜率 <6‰的点,采用分区段封桩的办法纠偏,要求纠偏后倾斜率有所降低。 
4 主要施工流程及施工方法 
    工程施工过程中要严格遵循《锚杆静压桩技术规范》(YBJ 227—91),并严格按设计要求组织施工 。 
4.1压桩前的准备工作  
     (1)锚杆螺栓的加工制作,桩段的制作和硫磺胶泥的购置与检测。  
     (2)搜集场地岩土勘察资料、既有建筑的地基基础和上部结构设计资料和图纸、隐蔽工程的施工记录及竣工图,对房屋的沉降及纠偏进行充分的分析研究,做到对症下药。  
      (3)对已有建筑物的沉降、倾斜及裂缝作全面了解,并作出明显标记,以便施工时及时观察和检测。 
4.2 施工现场放线定位 
    根据设计的桩位图,按施工顺序将各桩进行逐一编号,依据编号所对应的轴线,按图纸上的尺寸放出桩位。施放桩位同时要考虑原有喷粉桩桩位对锚杆静压桩沉桩的影响,桩位尽量在原有两个喷粉桩桩位中间,且底板边缘与桩边缘的净距-~200 mm。 
4.3 开凿桩孔及锚杆孑L  
     (1)压桩孔采用人工开凿,必要时可采用风钻或风镐配合成孔,凿成上小下大形状,上口尺寸 350 mm×350 mm,下口尺寸400 mm×400 mm。开凿压桩孔应将孔壁凿毛,清理干净压桩孔。若遇底板配筋时用气焊切割后弯起,待压桩完毕后再焊接,施工时尽量避免对原有建筑物结构的破坏。  
      (2)锚杆孔开凿用风钻成孔,孔径为42 m,深度为400 mm。 
4.4 埋设锚杆、安装反力架 
    锚杆采用45Mn钢制成,锚杆直径32 mm,总长度535 mm,上部车70 mm长月牙形螺纹,锚杆用硫 磺胶泥与原基础底板粘结。锚杆与底板边缘的距离≮200 mm。 
    锚杆粘结稳定后,焊接反力架。反力架应牢固,不能松动,架身垂直,应均衡拧紧锚杆螺栓的螺帽。 
然后将压桩机固定,对正桩孔。桩机基座与地基接触处采用机台木垫平,稳定牢固,确保压桩机垂直度偏差 <1%和施工过程中不发生变形影响沉桩的垂直度。 
4.5 桩尖就位、对中、调直、压桩 
    压桩机就位后,将桩尖对准桩位,开动压桩油缸将桩压入土中 1 m左右停止压桩,调整桩在两个方向的垂直度,并使千斤顶与桩段轴线保持在同一垂直线上。 
    沉桩施工前应掌握现场的土质情况,做好沉桩设备的检查和调试,保证使用可靠,以免发生施工中途间断,引起间歇后沉桩阻力加大,发生滞桩事故。如沉桩过程中要停歇,应将桩尖停在软弱土层中,使继续沉桩时的启动阻力不致过大。
    压桩施工应按照桩长和压力表值双控的原则进行施工,且应以控制桩长为主。当桩长满足设计要求但压力值较小或压力过大而标高未达到设计要求时,应及时向业主、监理、设计等单位反映,查找原因,制定措施,及时解决。 
4.6 接桩 
    为了保证桩段之间连接的可靠性和稳定性 ,桩与桩的接头采用角钢焊接。首先,清除预埋件表面污泥杂质,然后连接角钢,先施点焊,若两桩端头之间有缝隙时,用薄钢片垫实焊牢,然后两边同时对角分段进行焊接。焊缝必须连续饱满,同时要求焊接用的钢板和角钢必须是低碳钢,焊条宜用 E43系列焊条。 
4.7 截桩 
    桩顶未压到设计标高(已满足设计要求)时,对外露的桩头必须进行切除。切除桩头时应采取措施把桩头固定,然后用凿子开出3—5 cm深的沟槽 ,露出的钢筋加以切割,以便摘除桩头。 
4.8 封桩
    桩与基础的连接是整个压桩施工中的关键工序之一 ,也直接关系到房屋纠偏及不均匀沉降,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。然后与桩帽梁一起浇注掺有微膨胀早强外掺剂的C30细石混凝土,并予以捣实。 
5 处理效果 
    通过施工沉降观测,在锚杆静压桩分区封桩后,沉降基本得到了控制,最大沉降速率仅为0.1 1 mm/ 
d,但倾斜率并没有太大变化。在采用堆载纠倾后,最大倾斜率有所降低,但仍未达到设计要求。最后通过基底掏土的办法,最大倾斜率降为 4.7‰后封桩,达到了设计要求。 

    参考文献: 
       [1] JGJ 123—2000。既有建筑地基基础加固技术规范[s] 
       [2] CECS 25—90,混凝土结构加固技术规范[s]. 
       [3] YJB 227—91,锚杆静压桩技术规程[s]. 
       [4] JGJ 125—99,危险房屋鉴定标准[s]. 
       [5] GB 50007—2002,建筑地基基础设计规范[s].
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