烏魯木齊市某小區(qū)13#結(jié)構(gòu)房屋頂升糾偏處理

烏魯木齊市某小區(qū)13#結(jié)構(gòu)房屋頂升糾偏處理

1主體結(jié)構(gòu)分開抗滑樁基礎(chǔ)不均勻下沉能力檢測(cè)結(jié)果分析烏魯木齊社區(qū)13號(hào)宿舍采用磚砌法?，F(xiàn)為鋼筋混凝土樓（房屋）覆蓋層，按破碎板條基礎(chǔ)，1米厚3.7灰土墊層。住宅樓為地上六層,地下一層,其中第五單元相對(duì)獨(dú)立,其上部主體結(jié)構(gòu)通過構(gòu)造縫與其他單元主體結(jié)構(gòu)分開。該樓于2007年2月竣工,5月份第五單元南側(cè)基礎(chǔ)發(fā)生較大的不均勻下沉,主體結(jié)構(gòu)向南、向東傾斜。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果,西南角總下沉量s=234mm,向南總傾斜量u=422mm;東南角總下沉量s=264mm,向南最大傾斜量u=476mm,向東最大傾斜量u=96mm;東北角總下沉量s=4mm,向東最大傾斜量u=53mm。另外,北側(cè)地面散水也發(fā)生開裂,并伴有3mm落差。第五單元地下室西北角墻體出現(xiàn)斜向裂縫,其中,西側(cè)墻體出現(xiàn)5條北高南低的斜裂縫,最大裂縫寬度達(dá)45mm,北側(cè)墻體出現(xiàn)3條西高東低的斜裂縫,最大裂縫寬度為25mm。東側(cè)屋面板及墻體也出現(xiàn)裂縫,一層室內(nèi)地面及墻面也出現(xiàn)多條細(xì)小裂縫。2地基土層傾斜面導(dǎo)致建筑物基土基巖間滲透性改變據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果并結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)特征、地基下沉和主體結(jié)構(gòu)傾斜和墻體開裂特點(diǎn)分析,認(rèn)為引起基礎(chǔ)不均勻下沉、主體結(jié)構(gòu)傾斜以及墻體開裂的主要原因有以下三個(gè)方面:(1)室外地表水大量匯集于低凹處及電纜溝內(nèi),然后滲入地基土層,并積聚于灰土層與基巖之間的粉土層內(nèi),引起具有濕陷性的粉土浸水軟化,產(chǎn)生較大濕陷沉降,導(dǎo)致該建筑物基礎(chǔ)發(fā)生不均勻下沉,上部主體結(jié)構(gòu)發(fā)生較大傾斜。(2)第五單元西北角與第四單元為聯(lián)合基礎(chǔ),當(dāng)?shù)谖鍐卧黧w結(jié)構(gòu)向南、向東發(fā)生傾斜時(shí),由于西北角聯(lián)合基礎(chǔ)的約束作用,使第五單元墻體產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力大于墻體材料的抗拉強(qiáng)度時(shí),地下室西北角墻體出現(xiàn)裂縫。(3)第五單元基礎(chǔ)下預(yù)壓托換樁施工過程中,在樓梯間以南灰土層下1.3m～2.3m深度發(fā)現(xiàn)3個(gè)坑洞,形成原因不詳。墻體基礎(chǔ)以下地基土內(nèi)的坑洞嚴(yán)重影響了地基土體的連續(xù)性和穩(wěn)定性,致使建筑物基礎(chǔ)不均勻下沉,上部主體結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜。3地基基礎(chǔ)加固方案根據(jù)本建筑結(jié)構(gòu)特征及病害現(xiàn)狀,決定采用主體結(jié)構(gòu)斷墻頂升糾偏處理方案。因原地基土內(nèi)大量積水,已形成軟弱層,為滿足主體結(jié)構(gòu)頂升糾傾的加載需要,保證房屋安全,對(duì)已存在隱患的地基基礎(chǔ)必須施行加固補(bǔ)強(qiáng)處理。經(jīng)比較分析,決定采用預(yù)壓樁基礎(chǔ)托換法。4基地面壓及樁、樁布置預(yù)壓樁托換是利用原有建筑物的自重作反力,采用靜力壓樁法將樁體逐段壓入地基土中,經(jīng)托換后,預(yù)壓托換樁與原基礎(chǔ)緊連在一起,再澆筑混凝土承臺(tái),由預(yù)壓樁承受原基礎(chǔ)的部分荷載,起到對(duì)原地基基礎(chǔ)加固補(bǔ)強(qiáng)之目的。預(yù)壓樁基礎(chǔ)托換法的施工工藝如圖1所示,原基礎(chǔ)側(cè)挖操作坑→基底下挖導(dǎo)洞→安放尖樁→壓樁→樁式托換→導(dǎo)洞、操作坑下部回填灰土→澆灌混凝土承臺(tái)→回填→恢復(fù)地面。(1)預(yù)壓樁布置因第五單元基礎(chǔ)發(fā)生較大不均勻下沉,其中南側(cè)、東側(cè)下沉較大。為滿足頂升糾偏的加載需要,在沉降較大的南側(cè)應(yīng)布置較多的預(yù)壓托換樁,并向北逐漸減少。由頂升加載點(diǎn)布置和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算,預(yù)壓托換樁平面布置見圖2。根據(jù)上部主體結(jié)構(gòu)頂升糾偏加載量要求,考慮原地基土的承載力后,計(jì)算求得新加預(yù)壓托換樁單樁承載力應(yīng)達(dá)到200kN。根據(jù)《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》(JGJ123-2000)規(guī)定,預(yù)壓托換樁單樁承載力可按下式計(jì)算:Ra=qpaAp+up∑qsiali(1)Ra=qpaAp+up∑qsiali(1)式中:Ra為單樁豎向承載力特征值;qpa、qsia分別為樁端土承載力特征值及第i層土樁側(cè)摩阻力特征值;Ap為樁端橫截面面積;up為樁身周長(zhǎng);li為第i層土層厚度。本工程基礎(chǔ)下約3m～4m為中—高壓縮性粉質(zhì)粘土,再下為泥質(zhì)粉砂巖,按公式(1)計(jì)算,樁側(cè)摩阻力約55kN～65kN,但樁尖進(jìn)入下部基巖后,可提供很大的樁端承載力,能滿足單樁承載力要求。5壓樁成功分析5.1壓樁力學(xué)分析(1)壓樁終止壓力本工程基礎(chǔ)下實(shí)際壓樁樁長(zhǎng)4.8m～6.0m,樁尖平均入土深度8.76m,樁尖進(jìn)入基巖約0.3m～0.5m。根據(jù)《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,設(shè)計(jì)壓樁終止壓力Pd=1.5Ra=300kN,實(shí)際終止壓力Pt=317kN～400kN,平均終止壓力337.5kN,均滿足規(guī)范要求。由壓樁過程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的代表性預(yù)壓樁的P～h(P為壓樁力,h為樁尖入土深度)關(guān)系曲線見圖3～圖5。(2)樁尖入土深度對(duì)壓樁力的影響預(yù)壓托換樁:樁體選用鋼筋混凝土預(yù)制微型樁,樁身斷面尺寸為200mm×200mm,配置縱筋4Φ12,箍筋Φ6@150,C30混凝土;短樁長(zhǎng)度取1.2m～1.5m,壓樁過程由樁端預(yù)埋鐵件焊接連接為一根整樁。由圖3～圖5知:在地面以下-4.8m～-5.5m土層內(nèi),壓樁力隨樁尖入土深度增大而增加,但不成比例;在-5.5m～-8.5m土層范圍內(nèi),位于樓梯間的6#、9#樁的壓樁力隨樁尖入土深度增大亦呈增加趨勢(shì),但也不成比例。然而位于樓梯南側(cè)的西邊外縱墻11#、14#樁及南邊山墻下的20#、21#樁,隨著樁尖入土深度增加,壓樁力出現(xiàn)明顯降低現(xiàn)象,由此可知,樓梯間北側(cè)地基土受地表水侵入影響較小,而樓梯南側(cè)西墻及南墻下地基土受地表水侵入影響較大,樁土之間出現(xiàn)負(fù)摩阻力;在8m～9.3m處,樁體進(jìn)入基巖后,壓樁力大幅度增加,高達(dá)317kN～400kN,表明地基土下基巖可提供很大的單樁承載力,對(duì)原地基基礎(chǔ)起到很好的加固補(bǔ)強(qiáng)作用。5.2單樁承載力分析根據(jù)設(shè)計(jì)要求,共進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)(簡(jiǎn)稱試樁)3組,試驗(yàn)結(jié)果詳見表1,試樁P～S(P為試驗(yàn)壓力;S為樁體沉降)關(guān)系曲線見圖6～圖8。單樁承載力Ra的確定:采用強(qiáng)度條件和變形(沉降)條件雙控制的方法,其中變形控制取樁體沉降差S=5mm對(duì)應(yīng)的荷載值,強(qiáng)度控制取單樁靜載荷P～S試驗(yàn)曲線上直線段與曲線段拐點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)荷載值,最終單樁承載力取上述兩者中較小值,即表1中Ra=236.7kN,大于設(shè)計(jì)值Ra=200kN,表明單樁承載力具有較大的安全可靠性。另外,考慮到實(shí)際壓樁后休止時(shí)間的延長(zhǎng),樁周土體經(jīng)回填夯實(shí),澆灌混凝土承臺(tái),以及樁體托換后提供的反力,單樁承載力將具有更大的安全儲(chǔ)備。因此,本建筑地基基礎(chǔ)采用預(yù)壓托換樁加固補(bǔ)強(qiáng)處理后,可達(dá)到安全使用的要求。5.3率:84%是改革開放以來對(duì)預(yù)壓樁進(jìn)行反力試驗(yàn),試驗(yàn)終止壓力為P=300kN～400kN,卸載至零時(shí)測(cè)得樁頂回彈為1.97mm～3.46mm,平均回彈量為2.56mm,平均回彈率66%。由單樁反力試驗(yàn)結(jié)果,單根預(yù)壓托換樁可提供25kN～40kN的回彈反力,使單樁承載力得到進(jìn)一步提高,控制基礎(chǔ)不再產(chǎn)生新的下沉。樁端持力層土質(zhì)越好,回彈力就越大。本工程預(yù)壓樁支承在承載力較好的基巖上,可提供較大的回彈力,因此樁體回彈小。此外,樁體回彈力與托換壓力成正比例關(guān)系,因此可以通過控制托換壓力的大小來控制樁體回彈量的大小,預(yù)壓樁的托換工藝也可有效地阻止樁體的回彈。壓樁前,基底表面的平整程度直接影響到托換鋼管與基底的頂緊程度,同時(shí)鋼楔的打緊程度也與樁體的回彈量有關(guān)。6頂升糾傾及加固效果分析頂升糾傾是指將傾斜建筑物基礎(chǔ)沉降大的部位,采用千斤頂頂升法,調(diào)整建筑物各部分的頂升量,使建筑物沿某一點(diǎn)或某一直線作整體平面轉(zhuǎn)動(dòng)以達(dá)到糾偏目的。(1)方案要點(diǎn)。①頂升位置:選取一層地面(樓面)下部圈梁底作為主體結(jié)構(gòu)頂升面。②一層地面(樓面)圈梁下間隔1.0m～1.1m拆除局部墻體,安裝承重托換機(jī)構(gòu)(鋼托換梁),斷掉原鋼筋混凝土構(gòu)造柱,安裝有關(guān)保護(hù)設(shè)施后,各頂升點(diǎn)采用液壓加載器頂升糾傾,最后進(jìn)行恢復(fù)和加固處理。(2)13#樓第五單元頂升糾傾所使用的預(yù)壓托換樁,實(shí)際終止壓樁力平均值Pm=337.5kN,滿足《建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ94-94)中P=1.5Ra=1.5×200=300kN之要求。實(shí)際托換壓力是壓樁終止壓力的1.3倍,有效地阻止樁頂回彈達(dá)45%以上,可控制地基基礎(chǔ)不再發(fā)生新的回沉,達(dá)到安全要求。因此,在后續(xù)主體結(jié)構(gòu)頂升糾傾過程中,南墻各頂升加載點(diǎn)頂升荷載高達(dá)300kN,但實(shí)測(cè)基礎(chǔ)僅下降0.45mm,表明單樁承載力具有很大的安全儲(chǔ)備,且對(duì)預(yù)壓托換的加固效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。(3)預(yù)壓樁樁端支撐在承載力較高的基巖上,為后續(xù)的頂升糾傾提供了較高的反力。由測(cè)試結(jié)果知:最大頂升加載點(diǎn)的下沉為0.4mm<5mm,完全滿足要求,還防止了建筑物進(jìn)一步產(chǎn)生新的回沉。(4)現(xiàn)場(chǎng)單樁承載力試驗(yàn)值Ra=236.7kN,是設(shè)計(jì)值Ra=200kN的1.18倍;設(shè)計(jì)壓樁終止壓力P=1.5Ra=300kN,實(shí)際終止壓力平均值337.5kN,較設(shè)計(jì)壓樁力提高13%,保證了后續(xù)頂升糾傾的順利進(jìn)行,并可保證本建筑的安全使用。7建筑基礎(chǔ)承載能力和承載力(1)本工程建筑物采用預(yù)壓托換樁地基加固補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行頂升糾傾,結(jié)果滿足規(guī)范要求,達(dá)到復(fù)位的目的。(2)鋼筋混凝土預(yù)壓樁托換法設(shè)備小巧、移動(dòng)靈活、簡(jiǎn)單易行、直觀可靠,可在不停產(chǎn)、不搬遷的情況下