某框架結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)加固設(shè)計與變形分析

某框架結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)加固設(shè)計與變形分析

1灌注樁單樁沉降工程湖南郴州的項目是一座6層的建筑?；A(chǔ)采用340mm錘體壓板樁，設(shè)計單鏈負(fù)荷250kn。項目完成后，由于嚴(yán)重的沉降和傾斜，建筑物的支撐作用突然發(fā)生。在3d時間，西北角的高度從3厘米到41.60cm傾斜。罷工后，制定了相應(yīng)的處理措施。2建筑傾斜原因的分析與基本加固處理措施2.1土層地質(zhì)資料不準(zhǔn)確⑴工程樁成樁質(zhì)量差,承載力不能滿足結(jié)構(gòu)荷載要求,場區(qū)土層地質(zhì)資料不準(zhǔn)確也是樁承載力低的原因。⑵工程樁上的第一級承臺混凝土離析嚴(yán)重,承臺斷裂破壞,甚至已反轉(zhuǎn)破壞。2.2預(yù)制樁的壓入基礎(chǔ)加固采用靜力壓預(yù)制樁方法,預(yù)制樁是由反力架和油壓千斤頂所組成的壓樁機(jī)壓入的,千斤頂所需反力是通過反力架由樓房自重提供的。預(yù)制樁采用30×30cm的方樁,制樁壓入的終止條件為壓入荷載大于或等于600kN。為避免施工引起新的附加沉降,靜力壓樁施工前先對所有已破壞的承臺采用工字鋼進(jìn)行支撐。2.3混凝土抗壓強(qiáng)度根據(jù)現(xiàn)場預(yù)制樁時取樣的試件試驗,預(yù)制樁的混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求;預(yù)制樁施工完成后對3根樁作靜力載荷試驗,預(yù)制樁的極限荷載均大于600kN。2.4靜大壓樁荷載計算基礎(chǔ)承臺的設(shè)計是由現(xiàn)場實際情況而定的,受首層的凈空不能減小的限制,采用薄承臺結(jié)構(gòu)。同時為增加整體作用能力,將西面1#～8#及東面9#～16#柱分別做成條形基礎(chǔ)承臺。承臺的設(shè)計荷載主要考慮以下幾個方面:⑴柱的設(shè)計荷載,東面9#～16#柱荷載1500kN;西面1#～8#柱荷載1900kN。⑵原有承臺、柱的現(xiàn)在荷載按800kN考慮,但由于在現(xiàn)有荷載800kN作用下,沉降并未完全穩(wěn)定,當(dāng)基礎(chǔ)加固后原有承臺的荷載將轉(zhuǎn)移給新加固的樁。從安全考慮,將原有承臺承擔(dān)的800kN荷載的30%轉(zhuǎn)移給新加固的樁平均分配。⑶根據(jù)上面1、2兩個條件則可計算出承臺設(shè)計計算時新加固樁的荷載為西面1#～8#承臺的樁設(shè)計荷載P=335kN,東面9#～16#承臺的樁設(shè)計荷載P=313kN。新設(shè)計的條形基礎(chǔ)承臺是在原有承臺的上面,破環(huán)反轉(zhuǎn)的承臺必須將其鑿平至新加固的承臺底標(biāo)高,由于原有承臺還承擔(dān)著樓房的現(xiàn)有荷載,為減小施工對樓房沉降的影響,采取了有效的加強(qiáng)支撐的措施,施工中盡量減少震動,并密切監(jiān)測大樓沉降的動態(tài)。根據(jù)施工期間的沉降觀測結(jié)果,在靜大壓樁及承臺的施工期間,各柱的沉降速率與施工前增加很小,說明采用的施工方法是切實可行的,對大樓的沉降影響較小。在承臺澆注混凝土3～5d后承臺已停止下沉,說明新的承臺已發(fā)揮作用。3在上部提升過程中，結(jié)構(gòu)性能分析及最終沉降計算3.1頂升高度與頂升力一棟已完工的混凝土框架建筑物,盡管采用截柱頂升糾偏方法糾正樓房的傾斜,但仍然對框架各節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一定的附加彎矩,這種附加彎矩之后會對框架結(jié)構(gòu)造成損害,必須預(yù)先考慮,現(xiàn)對其作些分析計算。由于二樓至六樓所有樓板及梁組成了剛度較大的多層單跨梁體系?？梢詫欠咳D1、2的簡圖來分析計算。A點(diǎn)為用千斤頂支承,在垂直方向有水平方向可自由的支點(diǎn),N為結(jié)構(gòu)自重,△L為頂升糾偏時附加上千力。F點(diǎn)為固定端但在偏心荷載作用下仍能作相應(yīng)轉(zhuǎn)動(θ0)的。BCDE由梁、板組成剛度遠(yuǎn)大于EF的一樓柱的剛度,因此現(xiàn)假定BCDE為近似剛架。則當(dāng)在A點(diǎn)頂起時產(chǎn)生一附加上升力△N,在EF段則受一彎矩M作用。則E點(diǎn)的轉(zhuǎn)角可用懸臂梁受純彎的公式求得:A點(diǎn)頂起高度為Wcm時樓房所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動θ=W/970,現(xiàn)考慮θ=θE則BCDE部分由于樓房轉(zhuǎn)動將不受影響,因此可得出頂升高度W與彎矩M及F點(diǎn)承臺的轉(zhuǎn)動θ0關(guān)系:在已知1#～8#柱每級的頂升W和實測的相應(yīng)9#～16#柱的承臺轉(zhuǎn)角θ0的情況下,即可求出相應(yīng)的9#～16#柱一樓部分柱段所受的彎矩M。考慮到彎矩M在大于鋼筋混凝土柱的抗裂強(qiáng)度后,由于柱產(chǎn)生了裂紋,則EI將減小的影響,求出的彎矩M與頂升高度W的關(guān)系曲線。根據(jù)柱的尺寸為40×60cm及配筋為8Φ22即可計算出抗彎能力為25.4MPa;當(dāng)頂升高度大于100mm后9#、10#柱開始發(fā)現(xiàn)有幾條小的裂縫,隨著頂升高度的增加,裂縫寬度也有所發(fā)展。這與計算分析是較一致的。梁的裂度觀測及觀察也表明,在西邊頂升開始至頂升結(jié)束,所有大梁及樓板均未產(chǎn)生新的裂縫。這也說明整個樓房的偏轉(zhuǎn)完全靠西邊各柱頂升后在東邊的柱受彎矩產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動和承臺轉(zhuǎn)動提供偏轉(zhuǎn)的,所以對梁及樓板無甚影響。3.2承臺的沉降驗算基礎(chǔ)加固后,從建筑物的觀測結(jié)果,在目前現(xiàn)有荷載80～1200kn作用下沉降已趨于零。以后樓修復(fù)后每個承臺將受設(shè)計荷載作用?，F(xiàn)取東面9#～16#柱的承臺的設(shè)計荷載為1500kn,西面1#～8#柱的承臺的設(shè)計荷載為1900kn,現(xiàn)有荷載按800kn計算,并假定承臺新增加的荷載△P全部由新的加固樁承擔(dān),則承臺的沉降S為:西邊1#～8#柱承臺加樁為每個承臺4根樁△P=190-80=110噸,樁的剛度系數(shù)K由靜力壓樁時的樁的靜載試驗的P～S曲線可計算出:K=3636/m。則可計算出西邊3#～8#承臺可能產(chǎn)生的沉降約7.6mm。1#、2#承臺以后增加的荷載很小則沉降將較小約5mm。東邊9#～16#柱的承臺每個按加3根樁考慮?！鱌=150-80=70噸,由上述公式可計算出11#～16#承臺可能產(chǎn)生的沉降約6.4mm。同樣9#、10#承臺以后增加荷載很小其沉降將較小。考慮到樁在長期荷載作用下,其沉降將略有增加,本建筑在基礎(chǔ)加固后至修復(fù)竣工后的最終沉降將在10～15mm左右。4加固基礎(chǔ)后，傾斜建筑物的頂板提升和糾正處理措施4.1鋼支承梁與柱的連接頂升糾偏的設(shè)備主要有,鋼支承梁和混凝土支承墩及頂升用的油壓千斤頂?shù)?。施工安裝時每根柱要裝兩條鋼支承梁,支承梁與柱接觸面用水泥砂漿充填,保證緊密接觸,用穿過柱子的高強(qiáng)螺栓的拉力使柱與支承梁緊密連接在一起,鋼支承梁的兩端支承于兩邊的混凝土墩上。然后等待水泥砂漿有足夠的強(qiáng)度后,將柱子鑿斷安裝千斤頂。頂升糾偏前割斷柱的鋼筋,則整個頂升糾偏的設(shè)備安裝完成。4.2柱的上升控制頂升時分級同步進(jìn)行,在柱的支承梁未離開支承點(diǎn)時,頂升加載采用壓力控制,共分4級進(jìn)行,每個千斤頂都基本上以同步壓力上升,每級加20t施加。在柱的支承梁離開支承點(diǎn)后即按上升高度控制。每根柱的上升在同一級基本上同步進(jìn)行,每一級頂升完畢后均作詳細(xì)的觀測。為了保證樓房頂升糾偏后東、西方向的傾斜值不超過40mm這一標(biāo)準(zhǔn),西邊各柱的頂升量的大小是采用實測的二、四、六層樓面相對于同一基點(diǎn)柱(16#柱)沉降差的平均值作為頂升的依據(jù),同時也考慮西邊樁頂升時相鄰柱不應(yīng)有超過結(jié)構(gòu)容許沉降差這一條件。5基礎(chǔ)承臺加固后的效果本工程基礎(chǔ)加固采用靜力壓樁方法,共壓入30×30cm預(yù)制樁61根,由于靜力壓樁方法最終的壓入荷載大于等于60t,其承載力是很清楚的。同時根據(jù)抽查的7根靜載試驗結(jié)果,7根試驗樁的容許承載力均可達(dá)到40t。因此在基礎(chǔ)加固后完全可以滿足設(shè)計荷載要求。采用了條形基礎(chǔ)承臺增加了整體作用能力,承臺施工質(zhì)量均滿足設(shè)計要求在西邊1#～8#