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摘 要:建筑物为一层配电房,采用粉煤灰回填进行地基处理,由于设计和施工等多种因素,造成建筑物的不均匀沉降,从而造成建筑物的倾斜,后期处理采用倾斜钻孔掏土法纠倾,并辅以静压桩托换基础,达到使建筑物稳定的目的。
关键词:粉煤灰回填;倾斜钻孔掏土法;纠倾;锚杆静压桩加固
中图分类号:TU753 文献标识码:B 文章编号: 1671-3362(2013)08-117-02
需纠倾加固建筑物为一层配电房,采用粉煤灰回填进行地基处理,由于设计和施工等多种因素,造成建筑物的不均匀沉降,从而造成建筑物的倾斜,设计采用倾斜钻孔掏土法纠倾,并辅以锚杆静压桩托换基础,达到使建筑物稳定的目的。
1 工程概况
需纠倾建筑物为某小区三期1号专变,主体结构为1层配电房,基础为筏板基础,底板厚300mm,砼强度等级为C30;基底设计600mm×600mm砼反梁,基底原设计采用2.85m厚的粉煤灰回填。
根据业主提供的监测数据计算出建筑物的倾斜相关数据,该建筑物总体向东倾斜,倾斜率最大值为25.0‰,最小值为21.43‰。
2 土层设计参数
土层设计参数取值自勘察测绘研究院的《7#-24#,31#-33#,35#-37#及1#,2#地下车库岩土工程勘察报告》(2011042),此处略。
3 纠倾及地基加固方案设计
3.1 纠倾方案设计
纠倾采用东倾西纠,倾斜钻孔掏土法,该方法是在楼房西侧打倾斜掏土孔,经多轮反复掏土,地基下部土体被掏出,土体产生应力释放和侧向挤压变形,在上部建筑物及土体自重的作用下,产生下沉,根据建筑物的沉降速率,利用不均匀沉降来调整建筑物的平衡,从而达到纠偏的目的,最终使倾斜率控制在规范允许范围以内。
由于很多情况下,房屋纠倾不是纯粹的理想化的三角型模式,根据以往的经验,房屋以梯形即两边都沉降的方式纠倾,所以实际的掏土孔量比理论计算要多出很多。
纠偏掏土孔孔数可根据经验公式进行计算:
其中:n为孔数(孔),L为掏土段建筑物长度(m),N为与掏土工艺有关的校正系数,D为钻孔直径,B为建筑物底部宽度(m),h为建筑物高度(m),△L0建筑物综合倾斜值(m)。
经计算,布置φ150L10000掏土孔约123个,掏土孔距离建筑物外墙外边线3.50m。
3.2 地基加固计算
根据业主提供的结构图及工勘报告,基底为②淤泥质粉质粘土(20.4m厚)、③粉质黏土夹粉土(17.7m厚),且承载力分别为70kPa、120kPa,承载力较低,为确保本次纠倾施工完毕后不出现复倾现象,采用锚杆静压桩防复倾设计措施,锚杆静压桩布设于建筑物4周。
根据建筑桩基技术规范和常规的疏桩方案考虑,荷载分担考虑土30%,桩70%,考虑到原基础下已做粉煤灰回填,故考虑桩50%,粉煤灰50%,即考虑采用50%的荷载补偿值,可以满足设计要求。
加固计算参数:
3.2.1 建筑物主体参数
长:12.75m,宽:7.75m,层数:1层(地上1层),单位面积容重:20kN/m2 。
主体荷载(Q1)
基础荷载(Q2)
长:14.1m,宽:9.1m,厚度:2.30m,单位体积容重:20kN/m3。
建筑物总重量(Q总)的计算
3.2.2 补偿荷载计算
补偿荷载(Q补)的计算:取50%补偿率
3.2.3 单桩竖向承载力计算
根据工勘报告,由于基地为淤泥质粉质黏土,且层厚为20.4m左右,因此按摩擦减沉桩计算,根据孔D3土层参数计算
单桩竖向极限承载力标准值:
单桩竖向承载力特征值:
3.2.4 桩数计算
实际布桩22根,满足要求。
4 各分部分项工程施工方案
4.1 建筑物纠倾施工
4.1.1 掏土孔施工控制标准
掏土孔倾角:45°;掏土孔深度:7.50m;
掏土孔直径:φ150;掏土孔孔数:123个。
4.1.2 施工技术要求
总体施工工序流程为:测放孔位→钻机就位→试掏土→正常掏土→微调掏土等步骤。
4.1.3 施工步骤
施工前应建立好沉降、位移监测网络。沉降采用水准仪,定点、定尺、定时观测,位移用重锤吊线法和经纬仪双控。纠偏掏土时应每天观测1次,加固时可3d观测1次;纠偏掏土应遵循由疏到密,由浅入深,循序渐进的原则;由动态监测资料来指导施工,并随时调整掏土工作量,不断调整建筑物的变形,以确保楼房纠偏效果;试掏土,先按每6m布设1个掏土孔;掏土顺序依据从两端到中间的原则;根据试掏土的沉降效果,确定掏土钻孔间距、孔深的最合理的数据;正式掏土时应根据头1d的测量数来确定布设第2天的掏土孔数;微调掏土是对尚未达到设计要求的部分进行进一步的纠偏,微调掏土期间应加强沉降观测;严格控制沉降速率,5~10mm/d。
4.2 地基加固施工
4.2.1 施工控制指标
砼方桩规格:200mm×200mm;设计桩长:14.0m;
单桩设计承载力:123.2kN;桩位偏差≤20mm;
垂直度偏差≤1.0%;控制压桩力:设计值×1.6。
4.2.2 施工技术要求
锚杆静压桩的施工工序流程可分为:开挖沟槽→测放孔位→埋设锚杆→压桩→封桩头等步骤等步骤。
4.2.3 施工步骤
4.2.3.1 施工前的准备 压桩施工前,应对施工场地预先加以整平,清除桩位孔下面的障碍物,做好施工防雨和施工降水工作;做好锚杆加工制作工作;对油压千斤顶进行标定。
4.2.3.2 制桩
根据设计图纸要求下料,打好注浆孔,单节桩长2.0m,端头应平整。
4.2.3.3 埋设锚杆
锚杆的埋设应根据图纸的位置,放好桩位孔;根据桩身断面尺寸,钻凿出略大于桩截面的桩位孔径;根据反力架底座螺栓孔位,用凿岩机打孔后上紧备帽。
4.2.3.4 压桩
压桩采用双控指标,即千斤顶压力值和桩长双控;压桩架安装时要保持垂直,拧紧螺帽,防止压桩架晃动,垂直度控制在1%以内;桩尖就位时须保持垂直,桩段就位后必须加以校正,保持与上节桩在同一轴线上,压桩时不得偏心加压,桩顶应垫钢板或麻袋,防止压坏桩顶砼;压桩施工要求一次到位,严禁施工中途停顿;接桩时,应事先焊好导正筋,焊缝应饱满无虚焊现象;压桩过程中,应记录桩长、压力等有关参数的变化情况,绘制桩长与压力关系曲线。
4.2.3.5 接桩
接桩采用硫磺胶泥接桩。
4.2.3.6 封桩头
压桩达设计要求后,即可停止压桩;封孔前须割除多余桩头;浇灌砼前,清除孔内杂物,冲洗干净,排干孔内积水,浇灌C30微膨细石砼;砼方桩施工结束后在桩顶部浇注300mm厚625mm宽C30砼梁封孔,以加强基础与桩身的整体连结。桩头交叉筋与螺杆焊接。
5 质量评述
5.1 房屋纠偏
纠偏采用掏土钻机倾斜成孔,进行30°掏土,掏土孔孔径φ150,根据沉降、位移的动态监测,按2.0~3.0m的间距、7.50m的孔深进行反复掏土,直至满足纠偏要求为止,实际纠偏后房屋向东平均倾斜率0.197‰,满足规范要求。因钻孔孔径较小,密度大,对建筑物变形影响较小,同时可有效控制建筑物的沉降,故质量是可靠的。
5.2 地基加固
锚杆静压桩设计规格为200mm×200mm,每节桩长度2.0m,本次加固共设计锚杆静压方桩22根,实际施工22根。
本工程采用了倾斜钻孔掏土法纠偏和锚杆静压桩进行加固,施工中严格按设计要求和技术规范进行,主导思想明确,选用方案得当可靠,工程达到预期目的。
该工程原倾斜率最大值为25.0‰,最小值为21.43‰(根据业主提供资料计算得出),竣工验收时经四方监测(建设单位、监理单位、勘察单位、设计施工单位)结果显示该建筑物往南平均倾斜率为0.197‰,随封孔结束,沉降量相应减少,并处于稳定状态。
6 结语
该工程纠倾加固设计及施工符合合同要求,达到国家规范允许控制值,未发生任何不安全的隐患,建筑物保持原有状态,纠倾对主体没有破坏。因此设计方案是正确的,施工是安全的,各项指标均符合国家相关规范及合同要求,保证了建筑物的安全使用。
参考文献
[1] 建筑桩基技术规范[S].JGJ94-2008.
[2] 既有建筑地基基础加固技术规范[S].JGJ123-2012.
[3] 建筑地基基础设计规范[S].GB50007-2011.
[4] 危险房屋鉴定标准[S].JGJ125-99.
[5] 建筑地基技术处理规范[S].JGJ79-2002.
作者简介:周茂林(1967-),男,高级工程师,镇江市公共住房投资建设有限公司;王进展(1983-),男,工程师,江苏华都建设有限公司。
关键词:粉煤灰回填;倾斜钻孔掏土法;纠倾;锚杆静压桩加固
中图分类号:TU753 文献标识码:B 文章编号: 1671-3362(2013)08-117-02
需纠倾加固建筑物为一层配电房,采用粉煤灰回填进行地基处理,由于设计和施工等多种因素,造成建筑物的不均匀沉降,从而造成建筑物的倾斜,设计采用倾斜钻孔掏土法纠倾,并辅以锚杆静压桩托换基础,达到使建筑物稳定的目的。
1 工程概况
需纠倾建筑物为某小区三期1号专变,主体结构为1层配电房,基础为筏板基础,底板厚300mm,砼强度等级为C30;基底设计600mm×600mm砼反梁,基底原设计采用2.85m厚的粉煤灰回填。
根据业主提供的监测数据计算出建筑物的倾斜相关数据,该建筑物总体向东倾斜,倾斜率最大值为25.0‰,最小值为21.43‰。
2 土层设计参数
土层设计参数取值自勘察测绘研究院的《7#-24#,31#-33#,35#-37#及1#,2#地下车库岩土工程勘察报告》(2011042),此处略。
3 纠倾及地基加固方案设计
3.1 纠倾方案设计
纠倾采用东倾西纠,倾斜钻孔掏土法,该方法是在楼房西侧打倾斜掏土孔,经多轮反复掏土,地基下部土体被掏出,土体产生应力释放和侧向挤压变形,在上部建筑物及土体自重的作用下,产生下沉,根据建筑物的沉降速率,利用不均匀沉降来调整建筑物的平衡,从而达到纠偏的目的,最终使倾斜率控制在规范允许范围以内。
由于很多情况下,房屋纠倾不是纯粹的理想化的三角型模式,根据以往的经验,房屋以梯形即两边都沉降的方式纠倾,所以实际的掏土孔量比理论计算要多出很多。
纠偏掏土孔孔数可根据经验公式进行计算:
其中:n为孔数(孔),L为掏土段建筑物长度(m),N为与掏土工艺有关的校正系数,D为钻孔直径,B为建筑物底部宽度(m),h为建筑物高度(m),△L0建筑物综合倾斜值(m)。
经计算,布置φ150L10000掏土孔约123个,掏土孔距离建筑物外墙外边线3.50m。
3.2 地基加固计算
根据业主提供的结构图及工勘报告,基底为②淤泥质粉质粘土(20.4m厚)、③粉质黏土夹粉土(17.7m厚),且承载力分别为70kPa、120kPa,承载力较低,为确保本次纠倾施工完毕后不出现复倾现象,采用锚杆静压桩防复倾设计措施,锚杆静压桩布设于建筑物4周。
根据建筑桩基技术规范和常规的疏桩方案考虑,荷载分担考虑土30%,桩70%,考虑到原基础下已做粉煤灰回填,故考虑桩50%,粉煤灰50%,即考虑采用50%的荷载补偿值,可以满足设计要求。
加固计算参数:
3.2.1 建筑物主体参数
长:12.75m,宽:7.75m,层数:1层(地上1层),单位面积容重:20kN/m2 。
主体荷载(Q1)
基础荷载(Q2)
长:14.1m,宽:9.1m,厚度:2.30m,单位体积容重:20kN/m3。
建筑物总重量(Q总)的计算
3.2.2 补偿荷载计算
补偿荷载(Q补)的计算:取50%补偿率
3.2.3 单桩竖向承载力计算
根据工勘报告,由于基地为淤泥质粉质黏土,且层厚为20.4m左右,因此按摩擦减沉桩计算,根据孔D3土层参数计算
单桩竖向极限承载力标准值:
单桩竖向承载力特征值:
3.2.4 桩数计算
实际布桩22根,满足要求。
4 各分部分项工程施工方案
4.1 建筑物纠倾施工
4.1.1 掏土孔施工控制标准
掏土孔倾角:45°;掏土孔深度:7.50m;
掏土孔直径:φ150;掏土孔孔数:123个。
4.1.2 施工技术要求
总体施工工序流程为:测放孔位→钻机就位→试掏土→正常掏土→微调掏土等步骤。
4.1.3 施工步骤
施工前应建立好沉降、位移监测网络。沉降采用水准仪,定点、定尺、定时观测,位移用重锤吊线法和经纬仪双控。纠偏掏土时应每天观测1次,加固时可3d观测1次;纠偏掏土应遵循由疏到密,由浅入深,循序渐进的原则;由动态监测资料来指导施工,并随时调整掏土工作量,不断调整建筑物的变形,以确保楼房纠偏效果;试掏土,先按每6m布设1个掏土孔;掏土顺序依据从两端到中间的原则;根据试掏土的沉降效果,确定掏土钻孔间距、孔深的最合理的数据;正式掏土时应根据头1d的测量数来确定布设第2天的掏土孔数;微调掏土是对尚未达到设计要求的部分进行进一步的纠偏,微调掏土期间应加强沉降观测;严格控制沉降速率,5~10mm/d。
4.2 地基加固施工
4.2.1 施工控制指标
砼方桩规格:200mm×200mm;设计桩长:14.0m;
单桩设计承载力:123.2kN;桩位偏差≤20mm;
垂直度偏差≤1.0%;控制压桩力:设计值×1.6。
4.2.2 施工技术要求
锚杆静压桩的施工工序流程可分为:开挖沟槽→测放孔位→埋设锚杆→压桩→封桩头等步骤等步骤。
4.2.3 施工步骤
4.2.3.1 施工前的准备 压桩施工前,应对施工场地预先加以整平,清除桩位孔下面的障碍物,做好施工防雨和施工降水工作;做好锚杆加工制作工作;对油压千斤顶进行标定。
4.2.3.2 制桩
根据设计图纸要求下料,打好注浆孔,单节桩长2.0m,端头应平整。
4.2.3.3 埋设锚杆
锚杆的埋设应根据图纸的位置,放好桩位孔;根据桩身断面尺寸,钻凿出略大于桩截面的桩位孔径;根据反力架底座螺栓孔位,用凿岩机打孔后上紧备帽。
4.2.3.4 压桩
压桩采用双控指标,即千斤顶压力值和桩长双控;压桩架安装时要保持垂直,拧紧螺帽,防止压桩架晃动,垂直度控制在1%以内;桩尖就位时须保持垂直,桩段就位后必须加以校正,保持与上节桩在同一轴线上,压桩时不得偏心加压,桩顶应垫钢板或麻袋,防止压坏桩顶砼;压桩施工要求一次到位,严禁施工中途停顿;接桩时,应事先焊好导正筋,焊缝应饱满无虚焊现象;压桩过程中,应记录桩长、压力等有关参数的变化情况,绘制桩长与压力关系曲线。
4.2.3.5 接桩
接桩采用硫磺胶泥接桩。
4.2.3.6 封桩头
压桩达设计要求后,即可停止压桩;封孔前须割除多余桩头;浇灌砼前,清除孔内杂物,冲洗干净,排干孔内积水,浇灌C30微膨细石砼;砼方桩施工结束后在桩顶部浇注300mm厚625mm宽C30砼梁封孔,以加强基础与桩身的整体连结。桩头交叉筋与螺杆焊接。
5 质量评述
5.1 房屋纠偏
纠偏采用掏土钻机倾斜成孔,进行30°掏土,掏土孔孔径φ150,根据沉降、位移的动态监测,按2.0~3.0m的间距、7.50m的孔深进行反复掏土,直至满足纠偏要求为止,实际纠偏后房屋向东平均倾斜率0.197‰,满足规范要求。因钻孔孔径较小,密度大,对建筑物变形影响较小,同时可有效控制建筑物的沉降,故质量是可靠的。
5.2 地基加固
锚杆静压桩设计规格为200mm×200mm,每节桩长度2.0m,本次加固共设计锚杆静压方桩22根,实际施工22根。
本工程采用了倾斜钻孔掏土法纠偏和锚杆静压桩进行加固,施工中严格按设计要求和技术规范进行,主导思想明确,选用方案得当可靠,工程达到预期目的。
该工程原倾斜率最大值为25.0‰,最小值为21.43‰(根据业主提供资料计算得出),竣工验收时经四方监测(建设单位、监理单位、勘察单位、设计施工单位)结果显示该建筑物往南平均倾斜率为0.197‰,随封孔结束,沉降量相应减少,并处于稳定状态。
6 结语
该工程纠倾加固设计及施工符合合同要求,达到国家规范允许控制值,未发生任何不安全的隐患,建筑物保持原有状态,纠倾对主体没有破坏。因此设计方案是正确的,施工是安全的,各项指标均符合国家相关规范及合同要求,保证了建筑物的安全使用。
参考文献
[1] 建筑桩基技术规范[S].JGJ94-2008.
[2] 既有建筑地基基础加固技术规范[S].JGJ123-2012.
[3] 建筑地基基础设计规范[S].GB50007-2011.
[4] 危险房屋鉴定标准[S].JGJ125-99.
[5] 建筑地基技术处理规范[S].JGJ79-2002.
作者简介:周茂林(1967-),男,高级工程师,镇江市公共住房投资建设有限公司;王进展(1983-),男,工程师,江苏华都建设有限公司。