某高填方区建筑物纠偏加固设计与施工

徐 锋

(长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北 武汉 430010)



某高填方区建筑物纠偏加固设计与施工

徐 锋

(长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北 武汉 430010)

某4层建筑物由于地基承载力不足,基底压力分布不均匀及下卧填土层过厚,在其建成后发现向西倾斜10%以上,为此制订了树根桩加固地基和顶升纠偏的综合治理方案并付之实施,施工历时1个月,实践证明,该住宅楼的纠偏加固处理是十分有效的。

建筑物；倾斜；纠偏加固：沉降

某4层建筑物由于地基不均匀沉降及下卧填土过厚,建成10个月,历经雨季后发现向西严重倾斜。据此提出对该建筑物基础进行树根桩加固,沉降稳定后对该建筑物实行顶升纠偏,实践证明,该建筑物纠偏加固处理效果良好。

1 工程概况

该工程为4层框架结构,竣工于2012年10月,平面呈长方形,与相邻建筑物用伸缩缝分隔,缝宽100 mm,基础形式为钢筋混凝土柱下独立基础,混凝土设计强度C30,基础厚度600 mm。由于场地标高较低,建筑物施工前,场地进行了平整,回填黏土厚度6～8 m。设计要求回填土时分层碾压,分层厚度不超过250 mm,处理后的地基承载力特征值不小于150 kPa,压实系数不小于0.95,且基础施工时超挖1 m,采用碎石换填。

图1 独立基础示意

2013年5月,历经几次大雨之后,发现该建筑发生不均匀沉降,沉降观测资料显示,该楼01#观测点倾斜率为10.95%,02#点倾斜率为12.7%,03#点倾斜率为11.74%。建筑物平均沉降20 cm,3个测点实测倾斜率均超规范限值,且沉降持续增加,部分结构及填充墙出现裂缝,严重影响使用。

图2 沉降观测点示意

2 原因分析

1) 地层原因

地勘工作在场地平整以前进行,从该工程地勘报告的数据来看,工程区地势开阔,地形略有起伏,地貌形态主要有河床、漫滩及Ⅰ级、Ⅱ级阶地。自上而下第一层为含砾中粗砂,厚度3～5 m,fak为150 kPa,结构比较松散；第二层为粘土岩,厚度5～10 m,fak为230～270 kPa,属极软岩。地下水受季节影响,地下水稳定水位-1.5 m,水位变幅0.3～0.5 m,对混凝土无腐蚀性。上部6～8 m范围内的填土没有地勘数据,仅设计对回填材料和回填效果提过了要求。

2) 施工原因

设计采用独立基础,基础下1 m采用碎石换填,回填土需采用分层碾压夯实,压实系数不小于0.94,且土方回填后应经历一个自密实的阶段。实际施工时由于工期较紧,施工方未按照设计要求分层碾压,且土方回填后即进行基础施工,回填土经历雨季后,产生明显的沉降变形。

3 纠偏机加固方案选择

根据现场沉降观测结果,该建筑物不均匀沉降仍在持续,回填土固结尚未完成,部分墙体裂缝较大,该建筑已无法满足正常的使用。如果不均匀沉降继续发展,可能给上部结构带来更大的安全隐患。因此在选择处理措施时,不仅要阻止建筑物的继续沉降变形,还要把倾斜的建筑物进行顶升纠偏,使之恢复正常的使用。

考虑建筑物内部设备已经安装就位,传统的锚杆桩等加固措施无法实施。基础以下10 m范围内为粘土岩,是良好的持力层。综合经济指标及施工方便,决定采用树根桩加固+压密注浆的方案对地基土进行加固,然后进行顶升纠偏的治理方案。

先对该建筑物基础通过树根桩+压密注浆的方式进行加固处理,结合工程经验及计算分析,在基础外围布置两排树根桩,由内向外实施；然后沿基础外围布置三排压密注浆孔,与树根桩间隔布置,由外向内实施。具体方案如下：

1) 树根桩

采用地质钻机成孔,桩径200 mm,桩身混凝土强度为C25。树根桩主筋4Φ14,箍筋Φ6@200；树根桩间距1.0 m,桩长至粘土岩层,约12～15 m；距离现有建筑物基础外边约0.5 m,在基础外围布置两排树根桩,采用斜桩,斜度10°。

图3 树根桩、压密注浆布置示意

施工工艺流程为：定位—成孔—清空—吊放钢筋笼—填料—灌浆—拔管—填充碎石并补浆。

注浆时直接灌入细石混凝土,浇浆时应从孔底往上浇,应间隔或间歇施工,以防止相邻桩冒浆和串孔现象,同时保证桩不缩径；拔管后应立即在桩顶填充碎石,并在1～2 m范围内补充浇浆。

2) 压密注浆

① 施工前先做试灌,以确定施工参数,建议：水泥浆浓度(水：水泥)为0.6∶1.0,水玻璃将与水泥的体积比宜为1∶0.8,采用析水率小于5%的稳定浆液,并掺少量稳定剂(5%膨润土),注浆压力0.2 ～1.0 MPa(不大于覆土重的5倍)。

② 测放孔位。注浆孔距1.0 m,紧贴现有建筑物基础外边,在基础外围布置3排注浆孔,见图3。

③ 成孔。为防止产生附加沉降,要求干作业钻孔,钻孔应分序施工,采用斜孔,斜度10°；钻孔直径Φ110 mm,分段钻孔,分段注浆,每段2.0～3.0m,处理深度需穿越回填土层至老土层。下注浆管时,对注浆段用封孔器封闭好,灌浆结束后,提出注浆管由孔口灌入水玻璃水泥砂浆捣实封口。注浆孔施工选用孔径为110 mm的XY-100型钻机成孔(对于特殊地质情况请及时与设计联系)。

④ 花管制作以及安放。花管的配置由孔深决定,成孔后注浆花管下入至孔底,将孔口管封闭。

⑤ 注浆。按试灌确定的参数采用水泥-水玻璃浆液,单孔注浆量采用施工前试灌确定的施工参数。

⑥ 沉降观测及注浆检测。地基注浆时,应对建筑物和地面的沉降、倾斜、位移和裂缝进行监测,且应采用多孔间隔注浆和缩短浆液凝固时间等技术措施,防止注浆产生的附加沉降。

⑦ 施工顺序：设备人员进场—孔位定点—钻机成孔—水玻璃水泥浆搅拌下注浆管—注水玻璃水泥浆—提拔注浆管—分段循环直至设计深度—封孔。

4 顶升纠偏

基础加固处理后,由检测公司继续观测2个月,建筑物无持续变形,基础沉降基本稳定。

顶升纠偏前先做好柱间拉结加固及千斤顶上部反牛腿施工,防止墙柱截断后上下截面产生水平错位。具体顶升纠偏工艺流程如图4所示。

图4 顶升纠偏工艺流程

千斤顶放置前安装钢板、植筋、钢牛腿、钢支撑等,基础(铺设垫板)达到设计强度,监控措施安装到位。在本次需纠偏的框架柱部位安设千斤顶,每个千斤顶额定顶升力100 t,千斤顶总数为设计总数的1.3倍。每个柱均预留备用千斤顶。千斤顶底座放置于基础平面上,基础平面找平后,垫设10 mm后钢板。截柱顶升在-0.500～基础面范围进行,截柱前,每个柱周边设置2个千斤顶。

根据纠偏前现场倾斜复测结果,分别计算建筑物沿横向和纵向的倾斜率。分横向和纵向2个步骤分别纠偏,先纠倾斜率大的方向,后纠倾斜率小的方向至满足规范要求。

每柱布置2个千斤顶,分为一个液压同步系统,同步顶升。根据《既有建筑地基基础加固技术规范》：每次顶升量不宜超10 mm。本工程按最高进程5 mm控制,其他顶升量根据轴线位置按比例递减。每次整体顶升1次(最大5 mm)完成后,测量建筑物实际倾斜率与理论值比较,数据与预先计算的理论值无差别时继续顶升,如与理论值差别较大,现场分析找出原因并调整至正常后持续观测,斜率无变化后继续同步顶升,直至建筑物倾斜能够满足规范要求。

5 综合治理效果

本工程顶升纠偏历时27 d,顶升完成后,01#观测点倾斜率为2.1%,02#点倾斜率为1.6%,3#点倾斜率为1.8%,建筑物平均沉降5 mm,均满足规范要求。顶升纠偏完成后,持续观测了1个月,沉降速度低于0.04 mm/d,沉降进入稳定阶段,加固及纠偏效果较好。

1) 导致该建筑物倾斜的主要原因：基础下填土过厚,回填质量较差,回填效果未做进一步检测。

2) 对框架结构独立基础的房屋采用同步顶升和地基加固相结合的方法是恰当而有效的。综合治理方案过程中应严密监测,实现信息化施工。

[1] 建筑地基基础设计规范：GB 50007—2011[S].

[2] 建筑地基处理技术规范：JGJ 79—2012[S].

[3] 既有建筑地基基础加固技术规范：JGJ 123—2012[S].

[4] 中国水电建设集团.X工程顶升纠偏施工组织报告[R]. 2015. [5] 叶永巧,王晶，张玉成，等.微型桩在某住宅楼基础加固中的应用[J]. 广东水利水电，2014(5)：40-44．

(本文责任编辑 马克俊)

Rectification and Reinforcement of High Filled Building

XU Feng

(Changjiang Survey Planning Design And Research Co.,LTD.,Wuhan 430010，China)

Because of insufficient bearing capacity,unevendistribution and over thick backfill soil,the 4thstory was found more than 10% leaning to the east side after construction. Accordingly,a comprehensive control scheme of root pile reinforcement and jacking rectification is established.Practices show that the present process is effective.

building；dwelling house；inclination；rectification and reinforcement；settlement

2016-05-18;

2016-06-13

徐锋(1982),男,硕士,工程师,从事建筑结构设计工作。

TU753.8

B

1008-0112(2016)06-0022-03