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中圖分類號:U412.36+6 文獻標識碼:A 文章編號:
一.引言
采用振沖碎石樁來加固松軟土地基,這樣可以形成復合土體或者符合地基,能夠有效的增強地基的穩定性,可以提高地基的承載力,能有效防止地基的沉降,除此之外還可以增加建筑物的抗震能力。本文結合樂自高速公路的具體工程,對振沖碎石樁施工的工藝進行較全面的探討。
二.樂自高速公路工程概況
樂自高速公路是《四川省高速公路網規劃》中漢源-樂山-自貢橫線高速公路的重要組成部分,是連接川南樂山、自貢兩個較大規模城市的重要通道,該橫線高速公路先后與縱向布局的樂宜、內宜高速公路以及規劃的仁壽經沐川至新市聯絡線相交,可實現多條高速公路之間的相互轉換和聯系,并與國家高速公路網相接,對完善四川省和區域高速公路網、增強川南地區城市之間的聯系、增加川西南地區出省路徑的選擇具有重要意義。
樂自高速公路工程七合同段由山東省路橋集團有限公司承建,本合同段位于榮縣境內,跨越來牟、長山兩鎮。本合同段內含長山互通區一處、長山停車區一處,主線全長為8.98公里。軟基處理面積9.3萬平方米,塑料排水板8.3萬延米,碎石樁3.5萬延米,換填砂礫石2.8萬方。在整個工程中存在大量的軟土地基,處理這些地基都是采用振沖碎石樁法來加固地基的。
三.軟土地基的力學特性
我們所說的軟土主要有幾個特點:透水性比較小、可壓縮性高、抗剪強度十分低,軟土主要以散泥土質為主,其主要是在流動較慢的河流中,或者湖泊中沉積,之后由于生他作用而形成。這種土質的天然空隙要大于1,而壓縮性系數則大于0.05平方厘米沒千克。它的不排水性抗剪強度則小于30 kpa,如果其天然孔隙比大于1.5那么就成為了淤泥,當其天然孔隙比處于1和1.5之間時則為淤泥質土。在軟土中含有大量的飽和水,其土質可能成流塑的狀態,這種土質最主要的特質是強度低、透水性小以及壓縮性高。正是因為這樣所以軟土地基的穩定性十分差,其承載力不足,很容易發生沉降,致使工程遭到破壞。
四.振沖碎石樁的加固原理
如下圖所示,按一定間距排列打了許多樁體的土層稱“復合土層”,由復合土層組成的地基稱為“復合地基”。如果軟弱土層不太厚,樁體可以貫穿整個軟弱土層,直達相對硬層。如果軟弱土層比較厚,樁體也可不穿過整個軟弱土層,這樣,軟弱土層只有部分厚度轉變為復合土層,其余部分仍處于天然狀態。
1.當軟弱土層比較薄時的加固原理
當軟土層比較薄時,這是樁體就可以直接被打到比較硬的土層,這樣就可以集中樁體的應力作用,我們知道樁體的壓縮模量要大于軟土的壓縮模量,困而通過基礎傳給復合地基的外加壓力隨著樁、土的等量變形會逐步集中到樁上去,從而使軟弱土負擔的壓力相應減少。這樣就可以有效提高復合地基的承載力,同時減少了其壓縮性,這樣就可以使軟地基加固。
2.軟弱土層較厚時的加固原理
如果遇到的軟土層比較厚時,這是樁體是不可能達到硬層深度的,也就是相對的硬層和復合土層不相接觸時。該墊層把荷載引起的應力向周圍橫向擴散,使應力分布趨于均勻.這樣就可以有效提高復合地基的承載力,同時減少了其壓縮性,這樣就可以使較厚軟地基得以加固。
五.振沖碎石樁施工技術分析
1.處理范圍
首排碎石樁距基礎外緣60cm,處理長度為基礎外緣50 m,第一個20 m段碎石樁間距2 m,第二個20 m段碎石樁間距2.2 m,第三個10 m段碎石樁間距2.5 m,碎石樁處理寬度為坡角以外0.5 m。每米碎石用量為:π×(0.8×0.8÷4)×1.35=0.678 平方米。填料可選用天然級配,但不能采用單級配料,含泥量不超過10%,粒徑為20至50mm。
2.施工設備
施工設備如下表:
3.施工工藝
(1)工藝流程
采用振沖碎石樁加固軟土地基的工藝流程如下:地上地下清障、地面整平;放線定樁位;樁機就位墊平、調平;閉和樁尖垂直對準樁位;啟動樁錘沉管;沉管同時噴水造孔;沉到設計深度;清孔;留振10—20s拔管;反插至密實電流;成樁;移到下一根樁。
(2)施工工藝
①放線,碎石樁按正三角形布置,測量人員根據圖紙段落處理寬度及處理長度放出區域控制樁,經測量監理工程師確認后,按照圖紙樁距逐點測定樁位并用長竹簽做好標記,施工過程別注意樁位標志。
②定位,移機到達指定樁位,閉和樁尖垂直對準樁位,其偏差不大于5cm。用枕木基本墊平樁機,然后調整支腿樁管垂直地面,樁身垂直偏差不超過1.5%,施工中質檢員進行認真現場檢查并填寫檢查記錄。
③造孔,啟動供水泵及振沖器,待振沖器下端射水口出水的水壓及水量達到工藝要求時啟動振動器,使振沖器以0.5m/min至2 m/min的速度在土中徐徐下沉,造孔過程中應始終保持振沖器處于懸掛狀態,以免造成斜孔。當造孔達到設計深度時,將振沖器提出孔口,再放至孔底,往復2至3次,使孔口泥漿變稀,清除孔內泥土,保證填料順暢,減小樁體含泥量。
④成樁,成孔后將振沖器提離孔底30一50 cm,在孔底留振10—20 s后拔管,拔管速度控制在0.8—1.2 m/min,每次填料厚度不宜大于50cm,將振沖器下放至填料中,進行振密。這時振沖器一方面將填料振密,另一方面使填料擠入孔壁的土中,從而使樁徑過大。隨著填料的不斷擠人,孔壁土的約束力逐漸增大,當約束力與振沖器產生的振力相等,樁徑不再擴大時,繼續振密,振沖器電機的電流值迅速增大,當電流達到密實電流時認為該深度的樁體已經密實。樁體密實電流根據現場情況確定。
五.結束語
樂自高速公路對完善四川省和區域高速公路網、增強川南地區城市之間的聯系、增加川西南地區出省路徑的選擇具有重要意義。在這個施工的過程中處理軟土地基是一個較大的難題,本文就以樂自高速的軟土地基處理為背景作了簡單的闡述,具體的介紹了施工的技術要點以及質量控制方法。雖然隨著我國經濟的發展,科學技術的不斷進步,我國對于軟土地基的處理方法也有了較大的發展,振沖碎石樁加固法的應用也越來越廣,但是在具體的施工過程中也還存在許多的問題,這需要行業的專家以及施工的工作人員,在具體的工作中不斷的探索,不斷的發現問題解決問題,只有這樣才能使得技術不斷的科學化。
參考文獻:
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[4]王本煒 趙亮 淺談振沖碎石樁地基加固中的管理與應用 [期刊論文] 《中小企業管理與科技》 -2010年1期
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1.軟土地基簡介
隨著經濟的發展,市政道路的施工進行的如火如荼,市政道路的施工質量與人們的日常生活息息相關,我國的幅員遼闊,地質條件也較為復雜,尤其在內地的湖河沉積地區以及沿海地區軟土地基的分布情況十分廣泛,在市政道路的施工過程中也常常會遇到軟土地基的問題,這種地基的含水比大、承載力差、壓縮比高,空隙比約為1.0,容易受到外界因素的干擾變大,難以滿足現階段市政道路施工的要求。為了保證市政道路的施工質量,必須采用相關的方式加強軟土地基的穩定性,防止沉降問題的發生。目前,我國國內在處理市政道路軟地基的加固方面已經取得了良好的成效,下面就針對軟土地基的加固技術進行進一步的介紹。
2.市政道路軟土地基的處理原則
對于市政道路軟土地基的處理,首先要遵循經濟性的原則,即在條件允許的范圍內,要優先使用天然的材料進行加固,如工業廢料、建筑垃圾等符合加固標準的材料進行加固,但是在材料的選擇中要避免選擇具有腐蝕性或者有機含量較高的垃圾,防止地基的加固難以達到規定的標準;其次,要遵循目的性的原則,即軟土地基的處理必須要達到減小下滲、改善抗剪性、動力性的目的,防止地基出現變形以及液化的情況,將地基的壓縮性控制在標準范圍內,保證市政道路的后續使用質量。
3.市政道路施工中的軟土地基加固技術
3.1 換填法
換填法是軟土地基常用的加固方式,即在實地調查的基礎上,將固定深度和范圍內的軟土地基挖出,進行換填,換填的材料需要選擇穩定性高、強度好的材料,如石灰、砂石等等,在選擇的過程中要遵循三個標準:
3.1.1 因地制宜的原則
在選擇換填材料時,要根據施工場地的實際情況選擇適宜的材料,以保證材料可以滿足當地道路建設的需求,并做好材料中石頭含量、粒徑以及配級的檢驗,確定好材料之后,就可以將淤泥軟土使用挖掘機挖除,用天然的材料進行置換,一般,開挖深度宜控制在2m以內,使用分層填筑、壓實和檢測進行施工,以便提高地基的承載力。
3.1.2 逐層加固的原則
在進行換填的過程中,為了保證壓實的質量,必須對置換材料進行逐層壓實,在換填的前期,需要對換填的面積和深度進行計算,再進行下階段的換填和加固的工作,在第一層換填完成后,用機械碾壓法將其反復壓實,再進行逐層換填。
3.2 排水固結法
3.2.1 袋裝沙井固結法
排水固結法包括袋裝沙井固結法以及砂墊層處理法,袋裝沙井固結法就是將符合標準要求的砂裝入具有透水性的編織袋中,再利用輔助設備將沙袋侵入軟土地基之中,這種固結的方法比較適宜用在厚度大于5m的軟土層中、且地基承載力小于路堤建筑自重的情況中,具備施工效率高、施工費用低、用料少的特點,也是軟土地基加固的常用方法之一。
3.2.2 砂墊層處理法
砂墊層處理法就是在軟土地基的表面鋪設好砂層進行排水的方式,令軟土地基中的水分在上層荷載的影響下排水,從而達到地基加固的目的,使用這種加固方法時要注意,要保證排水固結的速度與路基填筑速度保持一致性,保證在填筑的過程中可以有效的實現排水,同時,避免上層荷載過大導致路基遭到破壞。
3.3 機械碾壓加固法
機械碾壓加固法是利用土壤中水分的特征來進行加固的一種方式,由于土壤中的水分是與以多種多樣的形式存在,但是不管何種形式的水分在外力的作用下,也會被排擠出來,使用機械碾壓就可以有效的排除地基中多余的水分,起到地基加固的作用。在進行加固的過程中,要根據實驗數據來決定碾壓的工藝,確定好碾壓的力度、次數以及范圍,在具體的工作過程中,要先使用小噸位碾壓機進行碾壓,進而使用大噸位碾壓機進行碾壓,碾壓完成后再使用光輪碾壓機進行碾壓,在碾壓過程中要遵循邊線大到中的碾壓原則,以1/3重疊的方式進行遞進式碾壓。
3.4 化學加固法
化學加固法就是利用化學材料對軟土地基進行固結的處理方法,目前常見的化學加固法包括深層水泥加固法、石灰攪拌樁法以及灌漿法三種。
3.4.1 深層水泥加固法
使用深層水泥加固法對軟土地基進行加固可以在短時間內得到需要的地基強度,使用該種方式加固后的地基具有變形小、無公害的優點,在北歐、日本、芬蘭等國家已經得到了廣泛的應用,在我國國內雖然應用時間較短,但是也取得了良好的社會效益和經濟效益。
3.4.2 石灰攪拌樁法
石灰攪拌樁加固法是依靠石灰和土之間的物理反應形成所需的強度,應用在不同的地基中會產生不同的加固效果,加固的深度可以達到20m。在加固的過程中要通過機械攪拌的方式,在機械鉆進時向地基內噴射壓縮空氣,在鉆進要適度的標高后,要將鉆頭進行反向旋轉,將生石灰輸送至地基內,讓土體和石灰進行充分的攪拌,形成具有水穩性、整體性以及一定強度的石灰樁。由于石灰樁具有膨脹擠密的作用,因此,在設計石灰樁是要遵循密布樁和小樁徑的原則,樁間距和加固的深度應該按照沉降驗算和穩定驗算來確定,在驗算完成后再進行施工。
3.4.3 灌漿法
灌漿法就是利用液壓、氣壓以及電化學的原理,將一些可以固化的漿液注入到軟土地基中,以便改善地基物理力學性質。在灌漿工程中,使用最廣泛的漿材就是水泥,水泥的力學強度好、無毒、使用壽命長、材料價格低,但是在沉淀析水的影響下具有穩定性差的弱點,為了克服這些缺點,可以在水泥漿中加入砂、粘土以及粉煤灰等材料,或者摻入附加劑來改善漿液的性質。
4 結語
軟土地基的加固是市政道路施工的關鍵性因素,關系著市政道路的施工質量以及使用壽命,目前,對軟土地基的加固技術較多,需要根據施工地的實際情況以及周圍環境進行綜合判斷和選擇,保證軟土地基加固的效果。
參考文獻:
1.國內建筑結構加固技術的研究現狀及發展趨勢
近年來出現的一些新加固技術,如粘貼纖維復合材料加固法、鋼絲網水泥砂漿加固法、纖維材料的嵌入式加固法等,這些技術從一開始引進和出現在國內,就以它們優異的性能、特點和加固效果得到了工程界的關注和青睞。廣大科研技術人員在新加固技術方面開展了大量的試驗研究和理論分析,國家也頒布了一些新加固技術規范,在工程實踐中正逐步推廣。預計不久的將來,隨著新加固技術的逐步成熟,一定會在工程中得到廣泛應用。
1.1 碳纖維加固技術的研究現狀及發展趨勢
我國在利用碳纖維加固技術的研究和應用起步較晚,發展卻很迅猛。1997年國家工業建筑診斷與改造工程技術研究中心率先開始了“碳纖維材料加固修補混凝土結構”的試驗研究開發與應用,并被定為國家“九五”重點科技攻關項目.隨后通過采用進口的碳纖維材料在北京、上海、遼寧、江蘇等省市進行了一些實際工程結構的補強加固,并取得了較好的效果。
1.2纖維復合材料嵌入式加固技術
纖維復合材料嵌人式加固技術是將加固材料放人結構表面預先開好的槽中,并向槽中注人粘結材料使之形成整體。目前國外已經有了一定規模的研究和應用,國內在國家工業建筑診斷與改造技術研究中心開展了這項技術的試驗研究,但尚未應用于工程實踐。
2.磚混結構裂縫種類及其產生的原因
2.1干縮裂縫:多發生在墻面抹灰層內,一般沿墻面長度方向每隔一段距離形成一條裂縫,這種裂縫開始隨時問而發展,以后逐漸穩定。另一種干縮裂縫則呈不規則的龜裂或呈放射狀裂縫,此類裂縫寬度較小。產生的原因有:①抹灰用砂過細或含泥量較大;②水泥安定性不好;③砂漿過稀,抹灰不實;④抹灰層失水過快,養護不好等造成抹灰層收縮較大而形成裂縫。
2.2磚墻溫度裂縫:一般有如下規律:① 頂層重,下層輕;兩端重,中間輕;向陽重,背陽輕;且這類裂縫與溫度變化有關。②磚墻溫度裂縫隨部位不同而呈不同的形狀。產生的原因有:① 屋面保溫層,隔熱保溫性能差;② 磚墻砂漿標號較低,砌筑質量較差;③結構構造上處理不當,如采用半圈梁 。
2.3地基下沉裂縫:一般共同規律是:下層多,上層少;縱墻多,橫墻少;外墻多,內墻少;斜向多,豎向少。產生的原因有:①地基不均勻下沉;②房屋過長未留縫,沉降不一;③平面復雜,轉角較多;④ 高低層相差較大,未留沉降縫;⑤荷載與分布不均勻;⑥ 使用不當,地基浸水或地下水位上升(多發生于濕陷性黃土地區);⑦ 地基施工質量。
3.砌體裂縫的類型和防治方法
砌體結構裂縫的類型有斜裂縫、水平裂縫和豎向裂縫三種。斜裂縫有的發生在有現澆混凝土挑檐的平屋頂房屋和無保溫屋蓋的房屋頂層縱墻面的兩端,一般長度在1開間~2開間范圍內,外縱墻兩端有窗時,裂縫沿窗口對角方向裂開。有的發生在底層至二層外縱墻的兩端,斜裂縫通過窗口的兩個對角向沉降量較大的方向傾斜,裂縫下大上小。水平裂縫有的發生在平屋頂屋檐下或頂層圈梁下2皮~3皮磚的灰縫位置,一般沿外墻頂部連續分布,兩端較中間嚴重。有的發生在底層至二層窗間墻的上下對角處,成對出現,沉降量大的一邊裂縫在下,沉降量小的一邊裂縫在上。豎向裂縫發生在縱墻中央的頂部和底層窗臺處,裂縫上寬下窄。
根據裂縫產生的原因,要消除砌體裂縫。必須從根源上進行防治,盡可能在夏季或溫暖季節,澆灌屋頂挑檐及圈梁混凝土,一般不要冬季施工。挑檐上最好做保溫層,并達到規定的厚度:這樣就能減小鋼筋與混凝士和砌體之間的溫差,避免頂部出現裂縫。根據建筑物的實際情況設置沉降縫、伸縮縫,提高結構剛度和施工質量,都能減少裂縫的發生。當然,處理好地基是防止墻體底部出現裂縫最有效的方法。
4.常用建筑補強加固方法
4.1 加大截面加固法
加大截面加固法是采用與原有構件同類的材料,通過增大截面的面積,提高構件的承載能力和剛度,達到對原構件進行加固的目的。
4.2 外包鋼加固法
外包鋼加固法是把型鋼或鋼板等材料包在被加固(鋼筋混凝土)構件的外側,通過外包鋼與原有構件的共同作用,提高構件的承載能力和剛度,達到加固的目的。
4.3 外加預應力加固法
外加預應力加固法是采用外設預應力拉桿或撐桿對結構構件或整體進行加固的方法。它通過改變原結構的內力分布、降低結構原有應力水平來間接提高結構的承載能力。
4.4 改變受力體系加固法
粘鋼加固法方法是以減小結構的計算跨度和變形,間接提高承載能力的一種加固方法。為了減小構件的計算跨度,常采用增設支點(包括柱支座和彈性支座)和采用托梁技術,從而改變結構的受力體系,使承載能力得以提高。
4.5 粘鋼加固法
粘鋼加固法是將鋼板用結構膠粘貼在混凝土構件的外部,以提高結構承載能力的一種方法。論文參考。這相當于構件的體外配筋。該項技術目前已趨于成熟。
4.6粘貼纖維復合材料法
粘貼纖維復合材料加固方法與貼鋼加固法相似,只是加固用的材料是纖維復合材料,如玻璃纖維(GFRP)、碳纖維(CFRP)、芳綸纖維(AFRP)等。
5.結論
裂縫對結構有較大的危害。論文參考。主要表現在如下幾方面:1)冰凍的影響?;炷劣辛肆芽p,水可滲入,當氣溫降到2℃以下時,水分就會結成冰,結成冰的水分膨脹,會導致沿裂縫邊緣散裂。凍融循環每重復一次,這種散裂現象就會發生一次,這樣裂縫符逐漸加寬:2)鋼筋銹蝕 由于空氣中二氧化碳長期作用使混凝土中性作用物質的堿度降低,喪失保護作用。當碳化到達鋼筋表面時,若鋼筋上有水溶液、氧和電位差,就會發生電化學腐蝕,使受力鋼筋截面積不斷削弱。另外,銹蝕的產物大約是鋼筋被侵蝕體積的2倍~3倍,這種膨脹效應足以使外圍混凝土產生相當大的拉應力,致使混凝土裂縫繼續擴張。論文參考。影響鋼筋和混凝土的粘結力 3)破壞結構整體性,降低結構剛度、結構承載力、耐久性,發生滲漏 4)加快混凝土碳化脫落,降低抗疲勞能力:5)影響美觀效果。所以一旦建筑物出現裂縫就必須對其進行處理。建筑結構加固方法的不斷進步都有利于建筑工程質量的提高,延長建筑物的使用壽命,對國民經濟的發展有著積極的作用。
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中圖分類號: TU761 文獻標識碼: A 文章編號:
一.前言
近年來,隨著經濟的發展,特別是隨著改革開放的不斷深入,我國的經濟建設取得了巨大的進步,相對應的我國的建筑工程也在快速的發展著。建筑工程是現代社會中發展最為迅速的工程,但是在建筑工程中對于地基的處理一直是一個問題,這關系到建筑工程的整體質量。因此如何處理好建筑工程中的地基問題就變得十分重要了,本文筆者主要結合自己多年來的研究經驗及實際工作經驗,對于建筑工程地基處理施工技術進行分析,希望對于相關方面具有一定的作用。
二.地基處理技術分類探析
根據房屋建筑地質環境進行地基處理,其施工原理是利用換填、夯實、擠密或振密、排水圃結、膠結、冷熱處理等方法對地基進行加固。進一步細分來看,地基處理技術還包括地基加同技術、樁基技術以及輔助的地下連續墻技術。進行地基的加固技術,主要就是為了能夠增加地表的承載能力,這樣就可以很大程度上防止地基發生變形或者沉降。樁基技術的運用主要是為了將來自上面的荷載力傳導到地基的深部位置,這樣就可以緩沖從而消除了沖擊力。
對于地下連續墻的施工技術主要是為了輔助樁基技術,主要是為其提供側向的支護。在很多的地基處理方式中,其中有一些方式主要是為了改良地基土壤從而來增加地基的抗剪切能力,使得地基的壓縮性得到降低,使地基土的透水性得到一定改善,這樣多的目的就是為了使地基的環境能夠適合進行地基加固。
三.傳統的地基處理方法施工基本技術
以前的地基處理方式有很多,例如起源于上世紀六十年代的法國強夯法,還有上世紀七十年代的日本創造的高壓噴射技術,以及在上世紀九十年代我國發明的樁基技術等。上世紀的一些傳統的地基處理技術在現階段仍然廣泛的使用。但是隨著建筑對于地基處理技術的要求在不斷地提高以及建筑環境的不斷變化,就對新的地基處理技術提出了希望。以前單一的地基處理技術已經不能夠適應時展的需要了,因此現代的建筑就需要多種處理技術并用的方法。
1.強夯法與碎石樁法的結合運用
該項技術的工作原理主要是指在施工過程中,首先在填土層將碎石樁體處理好,這樣做主要是為了將基土進行擠密以及進行排水固結。接著再選擇強夯點。通過強大的沖擊可以將碎石樁體擊散,這樣就可以將碎石通過樁徑擠入到周圍的護土層,這樣會使其在地基的上面形成緊密的碎石和土相混合的硬殼層,這樣就會達到建筑物對地基強度的要求。
同時在施工過程中強夯法的應用很重要。該方法的施工技術難點在于夯擊的次數、夯擊的深度等這些方面的把握,如果把握的不好,就會很大程度上影響夯擊的效果。在理論上來說,夯擊加固的深度是根據土層的厚度進行的。單位夯擊量必須要考慮到地基土壤的性質、土壤的結構類型、載荷大小以及打算夯擊的深度等這些因素。對于夯擊的次數來說,這要有地基土壤的性質來決定,但是在通常情況下,我們可以先夯擊二到三遍,最后我們可以再進行一次小的夯擊。但是在夯擊時,每兩段夯擊之間必須要間隔一定的時間段,這樣才可以保證夯擊的效果。
2.碎石樁與CFG樁的結合運用
在文章的前半部分我們講到,樁基技術的主要作用就是將沖擊力從上往地基深部進行傳導,這樣來提高樁基的承載力,但是單一的碎石樁基的承載力是十分有限的,在這種情況下,我們可以選用CFG樁來替代碎石樁,從而提高樁基的承載能力。這樣一來,碎石樁的作用就會轉向將上部的土層液化問題進行處理的角度。在地基處理中,發揮好這兩種方法的優勢,就會使地基的沉降速度得到很大的降低,同時還可以保證地基的沉降很均勻。
3. CFG樁與粉噴樁的結合運用
CFG樁法與粉噴樁法結合的作用是利用二者的圃結能力與天然地基土混合組成復合地基。這樣既能發揮CFG樁高承載力的特點,又能因為CFG樁的嵌人而使粉噴樁的側限約束作用得到增強。
另外,由于采用了粉噴樁,上部地基土的變形能力得到改善,這無疑有助于提高土體的抗剪強度,避免了CFG樁的嵌入對原先固結好的土體形成破壞。
在樁身混凝土的澆筑過程中,首先要消除水的影響,樁基水病害一般表現為孔底積水和孔壁積水。對孔底積水的處理可采取水泵抽取的方式,也可以采用部分干拌混凝土混合料或干水泥填入孔底的方式。而對孔壁滲水的處理,可采取在樁身混凝土澆筑前采用防水材料封閉滲漏部位。主要目的是保證混凝土質量,提高樁身混凝土強度。
另外,樁身混凝土的密實性對混凝土的強度影響也非常重要。施工中一般采用串流筒下料及分層振搗澆筑的方法,必須力求在最短的時間內完成樁身的澆灌,以便快于混凝土自身重量壓住水流的滲入。
四.地基處理新方法探究
1.DDC灰土擠密法技術要求
DDC灰土擠密法的原理是采用孔內深層強夯法的施工工藝。用螺旋鉆機在孔中分層注入灰土,分層夯實成樁。同時反復錘擊使樁徑逐步擴大,最終與樁間部分土組成符合地基。復合地基主要日的是改變濕陷性黃土的打孔結構,消除地基土的濕陷性,從而提高地基土的承載力和減小地基土的變形。分析來看,DDC灰土擠密樁處理后的符合地基承載力是原天然地蕈的2倍到7倍。相較于單一的灰土樁有明顯的提高,而且其處理地基的深度大5m一40m,具有一定的推廣意義。DDC灰土擠密法主要適用于濕陷性黃土地地區的建筑施工。在非黃土地區,其效果不夠顯著。
2. IFC0強制固結法
IFCO強制固結法優勢在于大大提高困結速率。在IFC0強制圃結法中,存在排水系統與加壓系統等環節。排水系統為一排排縱向貫通的砂墻,有助于擴大排水通道,加快圃結速率;而加壓系統利用真宅壓力,大大縮短了堆載時間,而且由于真率面位于砂墻的底部。水的滲流方向與承力方向一致,從而使固結速率加快。兩個系統同時保證同結速率的順暢,這有助于大大縮短工期,而且混凝土質量也得到保證。
3.粉爆灰吹填法技術要求
粉煤灰透水性強,倘若將其用于加同處理吹填土地基,可以加速吹填土的同結,降低加同處理費用,縮短工期。具體的做法是,在施工中將淤泥與粉煤灰按一定的比例混合吹填,確保均勻,從而逐漸改善土的同結性質。此種方法在青島以北廢棄已久的鹽場和灘涂上得以成功運用,開發出大片可以利用的土地。
五.結束語
建筑工程中對于地基的處理是一項關鍵的技術,是建筑工程中的重要環節,做好這方面的處理技術,可以有效的保證建筑工程的質量,提高工程施工的安全性和可靠性。同時做好地基施工的處理也可以使整個建筑工程的性價比得到很大的提升,提升建筑施工企業的形象。
參考文獻:
[1]陳建洪 芻議房屋建筑工程中地基處理施工技術[期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》-2012年13期
[2]韓峰 曾華 房屋建筑工程中地基處理施工技術的探討[期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》-2012年21期
[3]張同波 建筑工程中影響施工的部分設計問題的研究與思考(被引用 1 次)[期刊論文] 《施工技術》ISTICPKU-2011年1期
[4]李康 房屋建筑工程中地基處理施工技術的研究與探討[期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》-2011年33期
0.引言
地基基礎是建筑物的根基,又屬于地下隱蔽工程,它的勘察、設計和施工質量,直接關系到建筑物的安危。據統計,世界各國建筑工程事故中,以地基基礎工程事故居首位。而且一旦發生地基基礎事故,因位于建筑物下方,補救非常困難,甚至造成災難性的后果。因此,正確地認識地基基礎不均勻沉降的危害,對預防和治理不均勻沉降有著重要的意義。
1. 工程背景概況
某建筑的主建筑占地空間為309m×125m的矩形地塊,建筑的柱基采用樁承臺基礎,基樁為500mm的鉆孔灌注樁,樁長32.6m,由于生產工藝對地面平整度要求較高,該建筑地面采取了無縫設計,地面板為連續的鋼筋混凝土結構整板,結構層厚250mm,面層厚40mm,雙層雙向配筋。地面地基選用粉噴樁復合地基:粉噴樁樁徑500mm,樁長15m,樁間距1.2m。在柱基承臺部位,設計采用了搭接方式處理。該建筑交付使用的第三年經過我單位的勘察監測,發現地面和結構均發生不均勻沉降的現象。
2. 沉降發生的理論分析
本建筑原來設計采用了粉噴樁復合地基對地面地基進行了加固處理。粉噴樁復合地基承載力提高的主要因素,取決于粉噴樁樁體水泥土的質量和置換率。但是由于飽和軟土的塑性指數較高,用攪拌機械進行強制攪拌時,不易攪碎,很難和水泥粉均勻混合形成滿足要求的水泥土。同時,在實際施工中,粉噴樁的成樁質量受人為因素的影響很大?,F場施工人員不嚴格按施工規程進行操作,如施工時噴粉過少,不僅不會使地基土得到加固,反而擾動了原狀土,降低了地基承載力。從現場調查結果也可以看出,該工程中粉噴樁復合地基沒有達到設計的要求。
該建筑建筑主體結構的沉降主要是指柱基的沉降,柱基沉降由樁端持力層和下臥層的沉降兩部分組成。但是從柱基沉降的現狀看,柱基的沉降以及差異沉降超過了設計計算值。造成這種現象的主要原因是地面板的沉降量大于柱基的沉降量,而地面板與承臺的連接采用搭接方式,使得地面板的沉降在承臺處受到限制。當地面板的沉降超過一定的限度后,就會把地面的一部分荷載施加給柱基,加劇柱基的沉降,當柱基自身荷載加上地面荷載大于柱基所能承受的極限承載力時,會導致主體結構的破壞。而建筑地面實際對每根柱基施加的荷載并不一致,這樣就造成主體結構的不均勻沉降。
3. 施工控制措施探討
3.1 主要施工技術工藝
經過多方面的查閱研究資料,對該建筑的沉降做出了使用TSC樁成樁的施工技術來進行處理,為了驗證TSC樁成樁工藝在主建筑地基土中成樁的可行性和成樁質量的可靠性,我們在建筑內選定了一塊空閑場地進行了TSC樁的成樁試驗,試驗樁數5根。經過試樁檢測發現,效果完全滿足預想的加固設計,所以經過多方協定后決定使用該方法對該多層建筑的基礎進行處理,主要施工技術工藝如下。
(1)地面板開孔
樁位測放后,用金剛石鉆進在地面板開孔,鉆頭選用150mm的金剛石鉆頭,鉆進深度大于地面板的厚度(290mm)。論文參考。
(2)旋噴鉆頭鉆進
地面板開孔完成后,將工程鉆機就位,安裝旋噴鉆頭,啟動高壓注漿泵開始鉆進。為使鉆進順利進尺,確保鉆進效率,鉆進進尺應和注漿泵的泵壓和泵量相匹配?,F場試驗結果,當泵壓(5-10MPa)、泵量(120-150L/min)時,鉆進效率較高。旋噴鉆進深度達到要求后,停鉆準備壓灌粉煤灰砂漿。
(3)壓灌粉煤灰砂漿成樁
鉆孔達到設計深度后,用循環液清孔,并檢測孔徑和孔底沉渣是否滿足要求。提出鉆桿換上注漿鉆頭放入孔底,自下而上壓灌粉煤灰砂漿成樁。為保證成樁的完整性,鉆桿的提升速度應水泥砂漿的泵送量相適應,以保持注漿鉆頭在漿液面lm以下。結合現場試驗結果,室內確定的砂漿配比能夠滿足泵送要求,具體的工藝參數為:泵壓≤2MPa,泵量≥150L/min,鉆桿提升速度≤lm/min。
(4)TSC樁與地面板的連接
相關研究資料表明,當托換樁與地面板形成剛性連接時,能夠獲得較好的托換效果。因此,要使地面荷載通過TSC樁傳到地面下較好的土層,必須讓地面板和樁頭形成很好的連接。TSC樁成樁后,在樁內放入一根127mm的無縫鋼管,使TSC樁板地面板形成剛勝連接。論文參考。為了避免后續抬升注漿對TSC樁產生影響,TSC樁頭與地面板的連接選擇在抬升注漿結束以后。
3.2 地面抬升試驗
(1)地面抬升平整度控制標準
地面板面積較大,柱與柱之間高程不一致,很難制定整體平整度控制標準。為此,我們根據現場實際情況,制定了以下平整度控制標準,以便指導施工作業。
為確保地面抬升的均勻性,根據建筑平面布置圖將地面劃分為112個抬升地塊,每個地塊范圍為18×150;每地塊承臺處現地面標高程為地面平整度測量的基本依據,即將承臺處現地面高程視為不變高程;四角承臺現地面高程的平均值為抬升基準;每地塊內最終高程差異不大于±20mm;對差異沉降較大的相鄰承臺,連續地塊實現平滑過渡,抬升基準以相鄰承臺地面之間的連線為基準,地塊內各點以兩側承臺連線形成的連線為基準。
(2)注漿孔的布設及要求
為減少對混凝土地面的破壞,注漿孔布設時應避開地面板45°線,而且孔的直徑應盡可能的小,現場采用的鉆孔直徑為63mm?,F場試驗時,根據設備、堆載以及生產情況,對注漿孔的布設進行了相應調整。
(3)抬升注漿修復過程中的抬升觀測
在注漿抬升的過程中為隨時準確地反饋地面變形值,采用量程為50mm的百分表進行觀測,并隨時提供抬升數據,當抬升量達到設計抬升高度時,停止注漿。注漿同時,應對注漿區附近貨架及設備基礎進行觀測,發現異應立即停止注漿并進行及時處理。抬升注漿結束,待漿液完全凝固后,再次進行地面高程測量,檢查各地塊的平整度是否在控制范圍內。
4.結語
通過對加固處理后的樁基進行檢測完畢,并對原基礎的承臺進行了加固處理,同時對各承臺進行了沉降觀測,通過一年的間斷觀測,我們得出的結果為基礎承臺的最大沉降量2.5mm,一般在1.0-2.0mm,其加固效果大大超過了設計的期望值。論文參考。通過對本工程加固處理,為今后處理類似工程提供了很好的經驗。
參考文獻
[1]高淑芹,徐永勝.樁基不均勻沉降治理的工程實踐.工程建設與設計,2006,(2).
[2]宋功河,王永祥,朱金生.樁基不均勻沉降治理的工程實踐.華東交通大學學報,2005,(4).
隨著高層建筑的快速發展,基坑工程愈來愈復雜,開挖面積及深度越來越大,如福州的新世紀大廈,其基坑開挖深度達24m,上海的港匯廣場,開挖面積約50000m2[1];但是,基坑工程導致周邊建筑物異常的事故時有發生;基坑開挖,導致周圍土體應力狀態發生改變,臨近建筑物地基基礎產生不均勻沉降,致使其發生傾斜,構件開裂破壞,影響安全使用[2]。本文以重慶市某工程實例為背景,研究了基坑開挖及降水對臨近建筑物的影響,分析了房屋異常的內因與外因,對該工程提出了加固方案。
一 工程地質概況
1.1 工程概況
重慶市某綜合樓屬于混合結構,底部三層框架,上部為八層砌體住宅結構,如圖1.1所示。地基持力層采用粉質粘土層,建筑基礎為兩階交叉肋梁筏板基礎。
臨近擬建項目的基坑與綜合樓的平面關系如圖1.2所示。該項目基礎采用人工挖孔灌注樁,該區域地質結構較為復雜,地下水位較高,進行大面積基坑開挖后,抽取了大量地下水?;娱_挖后,毗鄰房屋墻體、樓面出現不同程度的開裂,且裂縫在不斷的加寬和出現新裂縫。
1.2 工程地質條件
根據勘察資料得知,建設場區的巖土層由上至下為:
雜填土(Q4ml):雜色。由灰渣碎塊石、建筑垃圾等物混填而成,稍濕。
粉質粘土(Q4al):土層中含粉細砂粒及巖屑碎片,系沖積成因,呈可塑狀態。
該區上覆土層為雜填土與粉質粘土,其厚度很大(26.00m~28.00m)而強度不是很高,用粉質粘土層作基礎持力層[3]。
二 建筑物的異?,F象及原因分析
2.1 構件裂縫
2.1.1 車庫地面裂縫
檢測記錄該綜合樓地下車庫地面裂縫(如圖 2.1所示),發現裂縫均呈橫向分布特征,朝向基坑區域裂縫較為密集,裂縫分布區域地基有較為嚴重的欠密實現象,裂縫由地基塌陷拉裂而成。
2.1.2 混凝土墻體、砌體結構磚墻裂縫
在理論上,框架結構填充墻不受力,當框架填充墻上產生裂縫時,究其原因是由框架梁、柱產生整體變形導致框架節點區域出現塑性鉸,填充墻受到擠壓引起開裂破壞。墻面上一般產生“之”字型裂縫和分叉形樹枝狀裂縫[4],從力學角度分析,由主拉應力大于抵抗開裂的墻體強度所致,框架填充墻裂縫如圖 2.4所示。
支撐整棟房屋的下部地基會發生壓縮變形,當地基中部地基堅硬而端部軟弱,建筑物端部沉降大于中部時,會形成負彎矩,就會引起地基的不均勻沉降產生附加應力。當這些附加應力超過砌體的抗拉強度時,墻體就會出現裂縫。
2.2 地基探測
本次雷達波法檢測采用美國地球物理公司(GSSI)的SIR-2000型地質雷達,對該綜合樓的地下室及其地基進行檢測。重點檢測該建筑筏板及地基梁受損情況,地基土密實、擋墻后填土脫空、富水情況等。
結論為:地基欠密實,部分充水嚴重[5]。
2.3 傾斜現象
根據該建筑的裂縫規律等情況,推測該建筑可能有傾斜情況發生,故使用全站儀(蔡司C20A型)對該建筑的部分外墻角點進行了垂直度檢測。
檢測發現,靠近基坑一側外墻轉角上部磚砌體26m高度范圍的墻體傾斜量最大為54mm,見表 2.1。
自身建筑物地基存在軟弱層,局部充水較為嚴重外,臨近項目大面積基坑開挖、人工挖孔樁大量抽取地下水,改變了周邊建筑地基的土體應力、含水狀態,導致土體重新固結沉降,從而使得該綜合樓的地基基礎產生不均勻沉降,房屋發生傾斜。
三 加固方案
在分析各種裂縫產生的成因的基礎上,提出了該綜合樓加固設計思路。對該綜合樓進行加固時,首先加固地基基礎,增強基礎抵抗變形的能力,提高整體剛度;然后,針對綜合樓底部框架空間剛度變化不均勻,加固框架結構;對于上部砌體結構,依據裂縫出現位置及嚴重程度,采用圈梁及構造柱加固,加強砌體結構整體穩定性。
3.1 地基加固
地基采用高壓噴射灌漿懸孔樁加固方法[6],由于筏板下部地基土富水,上階筏板下地基土的部密實現象對上部建筑的影響更大,故主要對該建筑兩個端部上階筏板下部的地基進行加固處理,以增強其密實度,減小端部基礎不均勻沉降的可能性。
3.2 框架加固
由于綜合樓底部框架結構的剛度不均勻性,適當增設剪力墻[7],對部分縱向框架增設腹桿,把框架變為桁架,以增強框架結構的抗震性能和縱向整體性。
3.3 砌體加固[8]
對上部砌體結構,部分增設構造柱和縱向水平拉梁,特別是原有拉裂現象區域和薄弱區域,以增強上部建筑的縱向整體性;對砌體結構部分預制板支座有錯動的增加支座寬度。
四 結論
本文以重慶市某既有綜合樓工程為例,對其房屋進行了異常檢測鑒定,分析了裂縫及房屋傾斜的成因,得到以下幾點結論:
1)該綜合樓平面剛度變化不均勻,抵抗不均勻沉降的能力差,檢測出地基欠密實,部分充水嚴重,雖然采取筏板基礎處理,但主次地基梁交界區域欠密實。
2)臨近擬建新項目工程大面積基坑開挖,大量抽取地下水,改變了地基的土體應力狀態,導致土體重新固結沉降,筏板基礎的整體性優點未能充分發揮。
3)通過對底部框架結構、上部砌體結構及地基基礎加固處理,投入使用至今三年,尚未發現房屋裂縫和傾斜等異?,F象,說明加固處理效果佳。
參考文獻
[1]敖斌.基坑開挖對鄰近建筑物的影響[D],碩士學位論文,合肥工業大學,2009.
[2]李進軍,王衛東,邸國恩等.基坑工程對鄰近建筑物附加變形影響的分析[J],巖土力學,2007(28):623-629.
[3]建筑地基基礎設計規范(GB50007-2002)[S]. 北京: 中國建筑工業出版社,2002.
強夯法常用來加固砂土、粘性土、雜細土等各類地基,可提高地基的強度并降低其壓縮性,并改善其抗振動液化能力和消除土的濕陷性。在雨水充沛的廣東地區1個新建500KV變電站的地基加固中,采用強夯法來加固新回填粘土的地基,尚屬首次。由于用強夯法加固新回填粘土地基,其加固效果存在一些質量缺陷。在進行了原因分析后,結合工程的實際情況,提出了切實可行的處理方法。
地基基礎缺陷的處理應綜合考慮下列因素:一、地基基礎缺陷的種類及其對建筑物使用、安全、耐久性等方面的影響;二、上部結構的整體性、安全度、使用要求等具體情況對地基基礎變形的適應性;三、地基基礎變形、結構變形的數值,發展速度和趨勢;四、地基基礎缺陷和加固上部結構的可能性和經濟性。
地基基礎處理的措施有:對上部結構進行維護;對上部結構進行加固或減荷,基礎加固、地基加固。上述幾種措施有時不單獨采用,有時需多種措施綜合采用。這些措施的選擇,往往需要對上部結構和地基基礎作全面的考慮,提出不同的方案,進行經濟和技術上的比較,從而選擇合理的方案。必要時還應對缺陷形成的原因及現實,從使用和維護上采取相應的防范措施。
地基基礎缺陷處理的一般原則如下:當地基基礎的變形已經趨于穩定時,一般可不作地基或基礎的加固。當地基不均勻沉降尚未趨于穩定時,一般考慮“等待沉降穩定”、“加速沉降穩定”和“制止沉降”三種方法處理。
等待沉降穩定的目的是不對地基基礎進行處理,而僅對上部結構進行修補,從而減少地基處理費用,并避免上部結構的再度處理造成浪費。
加速地基沉降的目的和適用條件基本上與等待地基沉降穩定的方法相同,但可以縮短消極等待沉降穩定所需的時間。一般適用于獨立基礎下的地基處理,具體做法是臨時的增加載荷,人為的有控制的進行地基浸水等。
制止沉降的目的是終止地基和上部結構的發展。具體做法是上部結構減荷或加固,基礎加大底面積,地基加固等。這些措施的單獨采用或綜合采用應根據有關措施的適用條件并做經濟比較后予以選定。
采用減少上部荷重的措施時,應考慮生產和使用條件的具體要求,并通過地基強度、地基變形的驗算確定減荷的具體數據。在地基強度破壞喪失穩定以及上部結構嚴重損壞威脅安全的情況下,減荷亦可作為緊急情況下的安全措施后加固施工期間的安全措施。
上部結構加固是當上部結構安全度不足時采取的必要措施。而在地基基礎加固比較困難時,亦可考慮用上部結構加固替代或配合地基基礎的加固。其具體方法有增設圈梁等措施。
基礎擴大底面積的加固,適用于地基承載力不足等情況。增大底面積應由地基強度驗算確定。當地基強度滿足要求而缺陷僅僅表現為不均勻沉降,變形過大時,采用增大基礎底面積的加固,主要由地基變形計算來加以確定。
在建筑結構修繕中,地基加固常用的方法有;分批分段更換病弱地基土、加樁加固、用挖鉆孔灌樁加固、壓力灌漿加固(包括硅化法加固地基)等。地基加固方法的選定應充分了解地基范圍內的地質情況。地基加固工作是在建筑物存在情況下進行的,因而施工比較困難。它既應保護地基的加固質量,收到極地加固的效果,又應采取措施保證上部結構的安全。
更換地基和震動打樁加固都可能引起地基附加沉降,上部結構變形會有新發展。采用此類方法應對生產附加地基沉降有所估計,必要時采取相應措施,挖鉆孔灌樁,壓力灌漿加固地基不使用權地基避免受到附加影響,但施工也比較復雜。地基加固后應做必要的質量檢查,如貫入度實驗等。加固前加固后都應作好沉降的觀測記錄工作。
更換病變的地基是基礎加固中比較直觀的一種。它適宜病變地基土層分布較淺,厚度較小的情況下采用。這種方法加固可導致地基的進一步沉降和破壞。因此加固施工的組織應視具體情況分期分段逐步進行。挖除軟弱土層后常用砼、磚砌體或碎石夯實等材料加以填充。
打樁加固地基的設計原理有的是在打樁時使周圍土壤加密,有的是用樁承重,也有兩者同時采用的。被打入的樁可為木樁、鋼管樁、鋼筋砼樁等。在加固量較大時宜將樁拔出重復使用,而在樁孔內填實粗砂、砼、石灰等材料。
挖鉆孔樁加固地基的原理相似于打樁加固地基。挖孔樁的典型方法是石灰灌樁,它用挖孔代替了打樁拔樁成孔,用生石灰吸水膨脹的原理是周圍土加密。生石灰熟化吸水也不降低地基的含水量,該方法適用于加固濕陷性黃土地基及含水率較高的軟弱地基。
壓力灌漿加固地基是將某種液體灌入地基基礎中,填塞孔洞,縫隙,膠結土壤顆粒,從而達到減少增大強度的目的。壓力灌漿加固地基基礎的具體方法很多,應用十分廣泛。其中硅化法加固已有建筑物的地基效果很好,但費用較高,一般僅用于重要部位的加固,其原理是將硅酸鈉等溶液壓入到地基中,發生化學反應,產生硅膠,將土的顆粒膠結起來,從而增大地基的強度,減少其壓縮性和透水性。硅化適用于粉質土和有一定滲透系數的粘質土。視土紙滲透性的大小可選用三種方法:一、壓力雙液硅化法;二、電動雙液硅化法;三、壓力單液硅化法。壓力雙硅化法是將水玻璃與氯化鈣輪流壓入土中,適用滲透系數為0.1—80米/晝夜以下的各類土加固。壓力單液硅化法是將水玻璃壓入土中,適用滲透系數為0.2—2.0米/晝夜的地下水位以下的濕陷性黃土和粉沙土加固。硅化法不適用于為瀝青、油脂、石油化合物所浸透的土壤以及PH值大于0.9的土壤。施工前須作出硅化加固的施工組織設計,其內容包括:注液管及電相管的布置和打入深度、化學溶液濃度和用量、注液方法、灌注速度以及硅化后的加固效果的估計等,必要時硅化設計前應先做實驗。
0 前言
貴州省貴陽繞城高速公路西南段大河邊特大橋位于貴陽市金竹鎮大河邊村,橋長632m,于高速公路里程K24+570~K25+190之間,橫跨貴陽市飲水源阿哈水庫庫尾。
橋址區地處云貴高原中底山丘峰峽谷地段,所要跨越的阿哈水庫位于里程K24+690~K24+860之間,寬約170m,庫區水體較深,庫岸兩側地形陡峭,自然坡度約為35°高速公路,海拔為1103.6~1215.2m,相對高差111.6m;在K24+275~K24+690之間為二疊系地層,主要表現為強烈地剝蝕構造類地貌,屬陡斜反向坡地形。區內植被較發育。
大河邊特大橋1#主墩設計承臺頂標高為1112.806m,底標高1107.806m,中線樁號為K24+680m?;娱_挖后緣局部切入縣道0.61m,考慮1#主墩承臺基礎開挖后,基坑后緣與縣道公路間將形成近11米的垂直臨空面,且巖層順坡向、易滑動,在縣道公路與承臺的施工時將造成邊坡不穩定;另外,在1#主墩樁基開挖過程中,標高在1109m時出現山體滲水面。
鑒于此情況,先是采用改線的方式解決縣道公路與承臺后緣的距離,以便于承臺基坑放坡,因山體巖層產狀為順坡向,已造成改線過程中山體滑坡,施工受阻。故采用鋼管樁支護及加固地基的方式解決縣道公路及1號承臺基礎后緣的穩定論文提綱格式。
1 巖土工程特征
承臺與縣道公路交叉點高程1117.553m,1117.553 m ~1108.5 m為碎石土,1108.5 m ~1103m為全風化泥頁巖高速公路,1103 m ~1095m為強風化泥頁巖,1095 m ~1086m為強至弱風化碳質泥頁巖。
2 鋼管樁注漿加固方案
采用鋼管樁加固結灌漿相結合的施工方案,固結灌漿利用鋼管樁鉆孔向周邊土體及強風化松散巖體中灌入水泥漿液,充填土體及松散巖體的孔隙,加固地基,鋼管樁起支護邊坡及穩定地基的作用,再用鋼筋及混凝土基礎將鋼管樁連接為整體。
3 主要施工工藝
4 主要施工方法
布孔原則:距1號墩基坑后緣1.5m布設A、B、C、D線4排φ108×6㎜、@1.0×1.0m、L=27m的梅花形布置鋼管樁,共142個孔。其中,A、B線的孔距為1.0m,線距為1.0m,呈梅花樁布設,其設計鋼管樁A線為23個孔,主要防護承臺基坑與縣道交叉部分;B線為39個孔;C、D線孔距為1.0m,線距為1.0m,設計鋼管樁每排40個孔??咨顬?7m(需進入弱風化硅質灰巖3.0m)。鉆孔直徑為Φ110mm,鋼管樁采用普20φ76mm×4.5mm鋼管。
4.1 整平施工場地,對應施工圖紙將鉆孔位置在地面上進行精確放樣,鉆機及時就位,并保證鉆機的垂直度。
4.2 鉆機成孔的同時高速公路,及時調運鋼管樁等施工材料并根據前期鉆孔施工的具體情況對施工材料進行合理調配、適當的增減。
4.3 成孔時需注意鉆孔的垂直度,避免成孔傾斜度過大出現串孔現象。所選用的鉆頭直徑盡量保證與鋼管直徑一致。
4.4 及時清孔。鋼管樁同樣要嚴格控制樁底沉渣,施工時可通過壓入高壓空氣或高壓水,從孔底向上進行清理,以確保沉渣不沉積在孔底以及鋼管樁中,避免因為沉渣破壞樁底混凝土與基巖的膠結程度、影響鋼管樁的嵌固效果。
4.5 下鋼管樁。鋼管按50cm間距布置梅花形注漿孔;出于安全考慮,一次下管長度應不超出塔吊高度,接頭處需用電焊焊接連接,焊縫強度、長度等需滿足相應的施工規范要求。
4.6 鋼管樁灌漿論文提綱格式。可直接將帶有規定壓力的水泥漿滲透固結壓漿,即沿鋼管樁灌入,鋼管水泥漿液受壓由下而上,充填鋼管樁、樁底巖層裂隙以及鋼管樁與鉆孔之間的空隙。灌漿漿液采用PO42.5普通硅酸鹽水泥,配合比為1:1~0.75,灌漿壓力0.5~1.0MPa,壓力由小到大。當壓力穩定10分鐘可停止,灌入水泥漿要求強度M20。鋼管樁成孔灌漿需分序進行。
4.7 補漿。水泥漿液在凝固過程中有一定比例的收縮效應,且可能在固結過程中滲入鋼管下端的巖縫,所以鋼管樁頂部水泥砂漿頂面會下降,需進行補漿高速公路,避免鋼管樁頂部出現空洞。
4.8 沿鋼管樁開挖坑槽,距鋼管頂部0.1m沿橫橋向焊接雙層Φ16mm鋼筋對鋼管樁進行橫向連接,沿縱橋向間隔3.0m焊接雙層Φ16mm鋼筋對鋼管樁進行縱向連接,再澆筑0.3×0.3m的C25混凝土條型基礎,完成鋼管樁加固方案施工。
5結語
采用鋼管樁注漿加固方法,時間短,見效快,施工工期僅一個月,同時不影響縣道通車,也不影響大橋施工工期,非常實用。
【參考文獻】
[1]公路工程質量檢驗評定標準JTJ071-2003,[S]北京:人民交通出版社,2003。
1 前言
深層攪拌法是加固飽和軟粘土地基的一種方法,它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的優質地基。深層攪拌法處理地基可增加地基承載力、減小沉降差、提高邊坡穩定性及擋水等。深層攪拌法處理后的地基承載力提高1~1.5倍。
深層攪拌法是相對于淺層攪拌而言,淺層攪拌法主要用于路基,凍漲土和邊坡穩定的處理。深層攪拌分水泥系深層攪拌和石灰系深層攪拌。下面介紹的是水泥系深層攪拌法及其工程應用實例。
國外自二次大戰以來開始研制用于深層攪拌樁的深層攪拌機械,到70年代,已廣泛應用深層攪拌法處理地基,我國從70年代末開始進行深層攪拌的室內試驗和攪拌機械的研制工作,1979年在塘沽新港進行機械考核和攪拌工藝試驗,并獲得成功。80年代初推廣使用深層攪拌法,至今在上海、南京、連云港、唐山、昆明及內陸部分地區得到了廣泛應用。我們在某寫字樓(筏基)工程的地基處理中采用了深層攪拌法,取得了良好的技術經濟效果。
2 水泥加固土的原理
軟土與水泥采用機械攪拌加固的原理是基于水泥土的物理化學反應過程,它與混凝土的硬化機理有所不同。在水泥加固土中,由于水泥的摻量很?。ㄕ急患庸掏林氐?%-15%),水泥的水解和水化反應完全是在具有一定活性介質--土的圍繞下進行,硬化速度緩慢且作用較復雜,所以水泥加固土的強度增長過程也比較緩慢。
2.1 水泥的水解和水化作用
硅酸鹽水泥的主要成分是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫組成,而這些氧化物又分別組成了不同的水泥礦物;硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣等。用水泥加固軟土時,水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發生水解和水化反應,生成氫氧化鈣、含水硫酸鈣、含水鋁酸鈣和含水鐵酸鈣等化合物。其中,硅酸三鈣在水泥中含量最高(50%左右),是決定強度的主要因素;硅酸二鈣含量較高(25%),主要產生后期強度;鋁酸三鈣占水泥重量10%,水化速度快,能促進早凝;鐵鋁酸四鈣占水泥重量10%,能提高早期強度;硫酸鈣占水泥重量3%,能和鋁酸三鈣一起與水發生反應,生成一種水泥樣菌,對高含水量的軟土強度增加有特殊意義。
2.2 粘土顆粒與水泥水物的作用
離子交換和團化作用。通過離子交換,較小的土顆粒結合可形成較大的土團粒;土團粒的進一步結合形成水泥土的團粒結構,并封閉各土團之間的空隙,形成堅固的聯結,也就使水泥土的強度得到大大提高。
凝硬反應。隨著水泥水化反應的深入,逐漸生成不溶于水的穩定的結晶化合物。這些化合物在水中、空氣中逐漸硬化,增加了水泥土的強度,而且其結構也比較密實,水分不容易侵入,從而使水泥土具有足夠的水穩性。
2.3 碳酸化作用
水泥水化物中的氫氧化鈣,吸收水中和空氣中的二氧化碳發生碳酸化反應生成不溶于水的碳酸鈣。這種反應能提高水泥土的強度,但速度較慢,幅度較小。
3 工程實例
3.1工程概況
某寫字樓建筑面積近一萬平方米,層數九層,結構型式為框架結構,柱網尺寸為6.3m×7.2m(縱向)、6.3m×3.6m(縱向)、2.4m×7.2m(縱向)、2.4m×3.6m(縱向),所處場地為瀏陽河沖積平原、地表土層為1.9m~2.0m厚的人工填土,以下為第四紀沉積層,地層從上到下分別為:第①層粉土,濕至很濕,疏松到稍密,承載力標準值fk=115KPa ,壓縮模量平均值Es=11(MPa)、層厚3.9~4.0m;第②層粘土夾粉土,飽和,軟塑至可塑狀,承載力標準值fk=110KPa ,壓縮模量平均值Es=7.0(MPa)、層厚2.3~3.7m;第③層粉土,很濕,中密,承載力標準值fk=120(MPa),壓縮模量平均值Es =15.42(MPa ),層厚1.0~1.3m;第④層粘土飽和,可塑至硬塑狀,承載力標準值fk=120KPa ,壓縮模量平均值Es=6.5(MP a),層厚3.5~3.8m;第5層粘土,飽和,硬塑狀,承載力標準值fk=140KPa ,平均壓縮模量Es=7.5(MPa ),本層揭示最大厚度4.2m。場地地下水屬孔隙潛水類型,地下隱定水位14.5m,但由于粘性土的隔水作用。上部土體已達飽和狀態。經檢測,地下水無侵蝕性。
3.2 加固方案的比較
灌注樁。因場地土呈軟塑~流塑狀態,成孔很困難,需要有較高施工技術水平來保證施工質量,且造價高、工期長。 轉貼于
(2)碎石樁。工期短,施工簡單,造價低;因受場地條件的限制而不能采用。
(3)預制樁。能較好地滿足所需要的承載力,但工期長,施工噪音大影響周圍居民的正常生活;其造價經測算約54萬元。
(4)深層攪拌樁。施工速度快,工期短,施工方便,能較好地保證施工質量,造價約23萬元,僅是預制樁的42.6%。
經方案比較,決定選用深層攪拌樁處理地基。地基處理后的承載力標準值F=250KP 。
3.2 深層攪拌樁的施工
3.2.1 室內試驗
軟土地基深層攪拌加固法是基于水泥對軟土的加固作用,而目前這項技術無論設計計算方法,還是施工工藝都不太成熟,因此,應特別重視水泥土的室內外試驗。試驗步驟:1)為保證試驗準確性,將現場挖掘的天然軟土立即封裝在雙層厚塑料袋內,基本保持天然含水量;2)根據施工要求的試驗程序、配方,分別稱量土、水泥、外摻劑和水,放在容器內攪拌均勻,按要求進行振動,制成試塊后,蓋上塑料布,防止水份蒸發過快,并按要求進行養護。本工程經過室內試驗得出如下結論,水泥土的容重比原狀土僅增加2.7%,因此,其加固部分對于下部未加固部分不會產生過大的附加荷重,水泥土的無側限抗壓強度為2.12MP ,大于設計要求的F =2.0MP 的要求,滿足設計要求。
3.2.2 施工要求
目前,對深層攪拌法加固質量的檢驗缺少簡便可靠的辦法,因此,我們要求施工單位嚴格按照建筑地基處理技術規范有關要求進行施工,并提出以下要求:(1)每根樁均應確保均勻和足額的噴灰量,送灰時要密切注意電子稱計量變化,如發現噴灰量不足,應及時采取復噴或補噴等措施,每根樁應保證送灰連續、均勻、不得間斷;(2)考慮到與基礎接觸部分的攪拌樁頂部受力較大,因此,要求對樁頂1.5m范圍內復攪、復噴。因設計時考慮樁端承載力,因此,應確保樁端質量,除應復攪、復噴外,鉆頭至樁底時,應原位旋轉1~2分鐘,以便葉片對土的壓實及水泥的充分拌和,并以慢檔提升0.5~1.0m。
4 結語
寫字樓投入使用一年多,經觀測基礎沉降基本穩定,總沉降量為5.9cm,完全滿足使用要求,從施工情況看,在含水量較高的軟土地區, 深層攪拌法處理地基比較適合,且施工簡單,經濟合理,效益好。
參考文獻
深層攪拌法是加固飽和軟粘土地基的一種方法,它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的優質地基。深層攪拌法處理地基可增加地基承載力、減小沉降差、提高邊坡穩定性及擋水等。
深層攪拌法處理后的地基承載力提高1~1.5倍。深層攪拌法是相對于淺層攪拌而言,淺層攪拌法主要用于路基,凍漲土和邊坡穩定的處理。深層攪拌分水泥系深層攪拌和石灰系深層攪拌。下面介紹的是水泥系深層攪拌法及其工程應用實例。
國外自二次大戰以來開始研制用于深層攪拌樁的深層攪拌機械,到70年代,已廣泛應用深層攪拌法處理地基,我國從70年代末開始進行深層攪拌的室內試驗和攪拌機械的研制工作,1979年在塘沽新港進行機械考核和攪拌工藝試驗,并獲得成功。80年代初推廣使用深層攪拌法,至今在上海、南京、連云港、唐山、昆明及內陸部分地區得到了廣泛應用。我們在嘉興某寫字樓(筏基)工程的地基處理中采用了深層攪拌法,取得了良好的技術經濟效果。
一、水泥加固土的原理
軟土與水泥采用機械攪拌加固的原理是基于水泥土的物理化學反應過程,它與混凝土的硬化機理有所不同。在水泥加固土中,由于水泥的摻量很?。ㄕ急患庸掏林氐?%—15%),水泥的水解和水化反應完全是在具有一定活性介質——土的圍繞下進行,硬化速度緩慢且作用較復雜,所以水泥加固土的強度增長過程也比較緩慢。
(一)水泥的水解和水化作用
硅酸鹽水泥的主要成分是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫組成,而這些氧化物又分別組成了不同的水泥礦物:硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣等。用水泥加固軟土時,水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發生水解和水化反應,生成氫氧化鈣、含水硫酸鈣、含水鋁酸鈣和含水鐵酸鈣等化合物。其中,硅酸三鈣在水泥中含量最高(50%左右),是決定強度的主要因素;硅酸二鈣含量較高(25%),主要產生后期強度;鋁酸三鈣占水泥重量10%,水化速度快,能促進早凝;鐵鋁酸四鈣占水泥重量10%,能提高早期強度;硫酸鈣占水泥重量3%,能和鋁酸三鈣一起與水發生反應,生成一種水泥樣菌,對高含水量的軟土強度增加有特殊意義。
(二)粘土顆粒與水泥水物的作用
1、離子交換和團化作用。通過離子交換,較小的土顆粒結合可形成較大的土團粒;土團粒的進一步結合形成水泥土的團粒結構,并封閉各土團之間的空隙,形成堅固的聯結,也就使水泥土的強度得到大大提高。
2、凝硬反應。隨著水泥水化反應的深入,逐漸生成不溶于水的穩定的結晶化合物。這些化合物在水中、空氣中逐漸硬化,增加了水泥土的強度,而且其結構也比較密實,水分不容易侵入,從而使水泥土具有足夠的水穩性。
(三)碳酸化作用
水泥水化物中的氫氧化鈣,吸收水中和空氣中的二氧化碳發生碳酸化反應生成不溶于水的碳酸鈣。這種反應能提高水泥土的強度,但速度較慢,幅度較小。
二、工程實例
(一)工程概況
嘉興市某寫字樓建筑面積近一萬平方米,層數九層,結構型式為框架結構,柱網尺寸為6.3m×7.2m(縱向)、6.3m×3.6m(縱向)、2.4m×7.2m(縱向)、2.4m×3.6m(縱向),所處場地為瀏陽河沖積平原、地表土層為1.9m~2.0m厚的人工填土,以下為第四紀沉積層,地層從上到下分別為:第①層粉土,濕至很濕,疏松到稍密,承載力標準值fk=115KPa,壓縮模量平均值Es=11(MPa)、層厚3.9~4.0m;第②層粘土夾粉土,飽和,軟塑至可塑狀,承載力標準值fk=110KPa,壓縮模量平均值Es=7.0(MPa)、層厚2.3~3.7m;第③層粉土,很濕,中密,承載力標準值fk=120(MPa),壓縮模量平均值Es=15.42(MPa),層厚1.0~1.3m;第④層粘土飽和,可塑至硬塑狀,承載力標準值fk=120KPa,壓縮模量平均值Es=6.5(MPa),層厚3.5~3.8m;第5層粘土,飽和,硬塑狀,承載力標準值fk=140KPa,平均壓縮模量Es=7.5(MPa),本層揭示最大厚度4.2m。場地地下水屬孔隙潛水類型,地下隱定水位14.5m,但由于粘性土的隔水作用。上部土體已達飽和狀態。經檢測,地下水無侵蝕性。
(二)加固方案的比較
1、灌注樁。因場地土呈軟塑流塑狀態,成孔很困難,需要有較高施工技術水平來保證施工質量,且造價高、工期長。
2、碎石樁。工期短,施工簡單,造價低;因受場地條件的限制而不能采用。
3、預制樁。能較好地滿足所需要的承載力,但工期長,施工噪音大影響周圍居民的正常生活;其造價經測算約54萬元。
4、深層攪拌樁。施工速度快,工期短,施工方便,能較好地保證施工質量,造價約23萬元,僅是預制樁的42.6%。
經方案比較,決定選用深層攪拌樁處理地基。地基處理后的承載力標準值F=250KP。
(三)深層攪拌樁的施工
1、室內試驗
軟土地基深層攪拌加固法是基于水泥對軟土的加固作用,而目前這項技術無論設計計算方法,還是施工工藝都不太成熟,因此,應特別重視水泥土的室內外試驗。試驗步驟:1)為保證試驗準確性,將現場挖掘的天然軟土立即封裝在雙層厚塑料袋內,基本保持天然含水量;2)根據施工要求的試驗程序、配方,分別稱量土、水泥、外摻劑和水,放在容器內攪拌均勻,按要求進行振動,制成試塊后,蓋上塑料布,防止水份蒸發過快,并按要求進行養護。本工程經過室內試驗得出如下結論,水泥土的容重比原狀土僅增加2.7%,因此,其加固部分對于下部未加固部分不會產生過大的附加荷重,水泥土的無側限抗壓強度為2.12MP ,大于設計要求的F =2.0MP 的要求,滿足設計要求。
2、施工要求
目前,對深層攪拌法加固質量的檢驗缺少簡便可靠的辦法,因此,我們要求施工單位嚴格按照建筑地基處理技術規范《JG79—91》有關要求進行施工,并提出以下要求:(1)每根樁均應確保均勻和足額的噴灰量,送灰時要密切注意電子稱計量變化,如發現噴灰量不足,應及時采取復噴或補噴等措施,每根樁應保證送灰連續、均勻、不得間斷;(2)考慮到與基礎接觸部分的攪拌樁頂部受力較大,因此,要求對樁頂1.5m范圍內復攪、復噴。因設計時考慮樁端承載力,因此,應確保樁端質量,除應復攪、復噴外,鉆頭至樁底時,應原位旋轉1~2分鐘,以便葉片對土的壓實及水泥的充分拌和,并以慢檔提升0.5~1.0m。
三、結語
寫字樓投入使用一年多,經觀測基礎沉降基本穩定,總沉降量為5.9cm,完全滿足使用要求,從施工情況看,在含水量較高的軟土地區,深層攪拌法處理地基比較適合,且施工簡單,經濟合理,效益好。
中圖分類號:B032.2文獻標識碼:A
近年來,我國經濟的快速發展使得建筑工程成就顯著,同時也帶來了不少工程質量問題,其中地基基礎方面的問題占很大的比重,尤其是磚混結構的老舊房屋。由于磚混結構房屋抗剪強度低、抗震性能差,工程中易出現沉降不均勻,傾斜、開裂等問題,造成建筑物不能滿足安全、適用、耐久的要求。城市建設規模的不斷擴大,使得一些建筑物不得不建在不良地基上,在這種情況下又未對地質勘察、設計、施工、監測等環節加強監管,便會發生不均勻沉降、開裂、傾斜等事故。其次,我國現存的大量古代建筑,由于建造時期施工技術水平的限制,以及在長期使用中結構功能逐漸減弱,出現了傾斜、結構破壞等問題,使房屋的建筑結構需要進行加固處理。一般加固處理包括幾種類型,如既有建筑在功能的改造方面的加固處理、對結構發生裂損的進行補強處理、房屋整體的結構糾偏、加固以及對單位構件截面承載力進行加固處理等。
1.糾偏加固施工關鍵技術分析
建筑物傾斜包括整體傾斜和局部傾斜,造成建筑物傾斜的原因很多,有上部結構、地基基礎的原因,也有環境和外部干擾的原因,或者是這些共同作用的結果、建筑物傾斜發展的過程也不相同,有的是在施工過程中產生的,有的是經過長時間積累在使用多年后才暴露出來的,還有在外力作用下突發產生的。建筑物傾斜的發展趨勢也不相同,有逐漸趨于穩定的,也有等速進行甚至突然趨大的。建筑物傾斜往往是地基承載力不足、變形過大、地基失去穩定性的反映,只有明確建筑物傾斜的原因,并對房屋糾編加固處理的必要性和方案的合理性進行充分研究,才能有效的進行建筑物的糾偏加固工作??傊?,建筑傾斜是地基喪失其穩定性的反應,是地基不均勻沉降的結果。當沉降量超過一定的范圍會造成危害。因此須對建筑物進行糾偏。糾偏技術一般有頂升(抬升)、迫降、阻沉以及綜合處理等、常用的糾偏方法及特點如下:
1.1 頂升糾偏
頂升糾偏法是指在建筑物基礎沉降大的部位采取頂升措施,或者在沉降大的一側地基土中注入具有擠密加固作用或具有膨脹性的漿液的糾偏方法。
圖1頂升法糾偏計算示意圖
頂升糾偏法有框梁頂升糾偏法、托梁頂升糾偏法、靜壓樁頂升糾偏法、地基注漿頂升糾偏法及雙灰樁頂升糾偏法等。
1.2 迫降糾偏
采取措施迫使建筑物沉降較小的一側下沉,減少或消除與另一側的沉降差,以達到糾偏傾斜建筑物的目的。
圖2迫降法糾偏計算示意圖
常用的迫降糾偏方法有掏土糾偏法、加壓糾偏法、抽水糾偏法和浸水糾偏法。
1.3 阻沉糾偏
采用地基基礎加固托換方法或改變結構形式和地基附加應力分布,減少或阻止沉降較大一側的沉降,而讓沉降較小的一側繼續沉降。使原來的沉降趨勢反方向發展,從而達到糾偏目的。主要方法有:部分托換調整糾偏法、卸載糾偏法和調整上部結構糾偏法。
1.4 綜合糾偏法
同時采用兩種或兩種以上的糾偏方法達到建筑物糾偏的目的。這數種糾偏方法有時是預先確定的,有時是在糾偏施工過程中根據糾偏情況進行方案調整而采用的。
(1)頂升、迫降法相結合
即先在沉降較大的一側用錨桿靜壓樁或坑式靜壓樁進行頂升,以減少沉降差和基底壓力;然后在沉降較小的另一側用掏土或抽砂、抽水、浸水、加壓等方法迫降,直至建筑物被糾偏扶正為止。
(2)多種迫降法相結合
為了加快沉降較小一側沉降速度,可將兩種或兩種以上的迫降方法混合使用,已達到建筑物糾偏扶正的目的。
(3)卸載牽拉糾編法
對于軟土地基上的貯池、貯罐等筒體結構的糾偏,可先卸載,然后利用筒體結構剛度較強的特點,用牽拉的達到糾偏扶正的目的。
1.5 樁基礎糾偏法
主要有樁基水沖糾偏法、斷樁糾偏法和掏土、浸水等常規糾偏方法。
(1)樁基水沖糾偏法
用高壓水沖刷樁周或樁底土體,促使基礎下沉,達到糾偏目的。一般情況下,
對于摩擦樁和較長的摩擦端承樁,一般沖刷樁身土;而對較短的摩擦端承樁,則常常沖刷樁底土層;端承樁不適用該方法。
(2)斷樁糾偏法
斷樁糾偏法是通過鑿除樁頂周邊混凝土,使被鑿樁段的截面積減小,局部壓應力增大,迫使承臺下沉而達到糾偏目的。糾偏后應恢復樁頂與承臺的可靠連接。當原樁承載力不足時,可對原樁進行加固。
(3)掏土、浸水等常規糾偏方法
對于樁和承臺共同作用的情況,可采用浸水掏土相結合的方法,將承臺底土所承受的荷載轉嫁到樁頂上去,從而迫使樁身下沉,達到糾偏的目的。端承樁不適用該方法。
2.糾偏加固設計優化實例分析
工程實例:某住宅樓,磚混結構,建成于1995年,樓體發生沉降、傾斜。經勘核,大部分地基的承載力無法滿足上部結構的要求。要解決沉降與傾斜問題,首先必須對承載力不足的地基進行加固,使其滿足承載力的要求,然后才能進行糾偏,解決建筑物的傾斜問題。通過對建筑物檢測分析結果,綜合比較,反復論證,決定采用坑式托換加固法與淺層掏土糾偏法相結合的糾偏加固方法。
在該工程的維修施工過程中,將原沉降較大一側的壓樁和原沉降較小一側的掏土糾偏同時進行,并推遲原沉降較小一側樁的托換,既縮短了工期,又減小了樁頂的附加應力,同時房屋的附加沉降也控制在允許范圍內,取得了較好的糾偏效果。
圖3糾偏加固施工圖
糾偏能否成功關鍵在于方案是否合理、施工是否得當。因此,方案設計前應進行充分的調查研究,嚴格按方案施工、并進行嚴密的監測、及時準確的反饋建筑物沉降情況。
2.1加固區坑式托換樁設計
南端基礎座落在軟弱地基上,必須首先對該段進行穩定加固,控制其在糾偏施工和以后的長期使用中不再產生新的沉降。因此,對南端軟弱地基采用樁式托換法加固處理。
(1)樁距及樁數
在加固區條基下均勻的布置托換樁,根據/條基一疏樁基礎0樁距(>6d)可確定加固區承重橫墻及縱墻下的托換樁數。加固區托換樁的布置共布置33根樁,該加固方案的原理就是采用樁式托換法,使基底土得到補強加固,托換樁與土形成疏樁復合地基,共同承擔上部結構荷載。
(2)單樁承載力設計值確定
根據數據可知,磚混結構住宅樓單位面積的重量為1.5t,根據加固區的總建筑面積可估算加固區建筑物的重量約為1O00t,根據樁數可知單樁承載力設計值約為300kN。
(3)極限承載力
參考工程地質勘察報告,以礫砂層作為地基持力層,則南端托換樁入土深度約為11.5m(樁長9m),北端托換樁入土深度約為6.0m(樁長3.5m)。按公式估算樁豎向極限承載力,則最南端樁豎向極限承載力為560kN;北端樁豎向極限承載力為400kN。
(4)終壓力
坑式靜壓樁的終壓力可由設計單樁承載力確定:
P壓=KP
式中: P壓終壓力;P為設計單樁承載力標準值;K為壓樁力系數。與地基土性質、壓樁速度、樁材及截面形狀有關。在粘性土地基中,當樁長小于20米時,K值可取1.5。
(5)條形基礎受力驗算
靜壓樁作用下對鋼筋混凝土條形基礎進行抗沖切、抗剪和抗彎能力驗算,驗算結果符合規范要求。根據設計共布置地基托換樁96根,1~33號樁的設計承載力為300kN,根據公式樁的終壓力為450kN,以確保南端地基加固后建筑物不再沉降;34一96號樁的設計承載力為2OOkN,根據公式樁的終壓力為3O0kN,用來加固補償北端地基因掏土對地基穩定性的破壞。該建筑物總的建筑面積為2974.31m2,根據經驗可知磚混結構住宅樓單位面積的重量為1.5t,則該樓總重為4164t。
托換樁采用鋼筋混凝土預制樁,樁截面為200mm×200mm樁身混凝土強度等級為C30,內配4根直徑為12mm主筋,箍筋采用直徑為6mm,間距為150mm,兩端預埋8mm厚鋼板,用于電焊連接樁段,樁段長度有1.5m、1.2m、1.0m、0.8m、0.5m等幾種。
圖4預壓托換樁結構圖
1)上部結構加固
對上部結構剛度不滿足糾偏要求的部位進行加固,填充加固抗壓驗算不滿足要求的一層~五層(l)軸線(D)一(F)軸線衛生間與窗間的墻段,加固抗壓驗算不滿足要求的一層(14)軸與(E)軸相交處縱墻。
2)水平向掏土,迫使基礎沉降
在沉降量小的北端,選擇直接在條形基礎下進行水平向掏土,削弱原有的支撐面積,加大淺層土中的附加應力,迫使基礎沉降。為能實現有效掏土和有效沉降,在該樓房北端承重墻兩側間隔布置掏土工作坑,每次掏土量應從北向南依次減少;基底土體被掏產生臨空,地基支撐面積減小,接觸應力增加,地基土產生側向擠壓變形,迫使基礎逐漸下沉。
2.2坑式靜壓樁施工工藝
確定樁位-操作坑開挖-第一節樁就位、校正-壓樁-深度及壓力值記錄-下節樁就位、校正-焊接接樁-壓樁-壓樁力達到設計要求-最終深度及壓樁力驗收-托換處理-承臺制作-操作坑回填-地面回復。
坑式靜壓樁是利用建筑物上部結構自重作支承反力,用千斤頂將預制好的鋼筋混凝土樁接長后逐段壓入土中的施工方法??邮届o壓樁是在既有建筑物基礎底下進行施工作業,因而難度大且有一定的風險性,所以施工時必須嚴格的施工程序和具體的施工操作方法。
2.3坑式靜壓樁的托換處理措施
(1)加固區坑式靜壓樁的處理措施
由于南端地基變形過大、地基承載力嚴重不足,有地質勘查報告和施工日志可知南端的雜填土層較厚,且在地基基礎施工時沒有對雜填土進行處理。因此,為了有效的阻止南端地基的沉降變形,須對南端地基進行靜壓樁托換加固,靜壓樁穿過軟弱地基層落在可靠地持力層上。為了使靜壓樁提供穩定持久的承載力,減少地基的壓縮變形,對加固區靜壓樁做以下的處理措施:
l)在靜壓樁壓樁施工前,鑿除條基底部與樁接觸區域的素混凝土墊層,并打磨光滑,以減小靜壓樁頭部位與條基底部的壓縮變形。
2)壓樁施工壓樁力達到終壓力控制標準時,將液壓千斤頂不卸壓穩壓一段時間,以提高靜壓樁承載力的可靠性。
3)液壓千斤頂穩壓后,安裝托換架,用兩個同型號的手動千斤頂在托換架上同步加壓,直到液壓千斤頂壓力表讀數下降時為止,量取樁頭部位到條基底部的距離,用截取的鋼管托換液壓千斤頂,在鋼管上墊上鋼墊板并用鋼楔打緊。
(2)掏土區坑式靜壓樁的處理措施
地質勘查報告顯示,北端地基壓縮性較小,其承載力也較高,但是在淺層掏土法糾偏過程中,掏土施工對地基土造成擾動,破壞了淺層地基土的承載結構。因此,北端地基土中靜壓樁即可以起到掏土糾偏完成后分擔上部結構荷載的作用,又可以起到在糾偏到過程中保護上部結構,防止糾偏過大的作用。為了使靜壓樁能夠很好的跟地基土一起承擔上部荷載,并充分發揮樁的承載力,使樁產生一定量的下沉,達到樁同作用的效果。因此施工時對掏土區的靜壓樁做以下的處理措施:
l)壓樁施工壓樁力達到終壓力控制標準時,將液壓千斤頂不卸壓穩壓一段時間,避免地基土中的薄夾層對壓樁力的影響。
2)壓樁完成后卸掉千斤頂,并在樁頂上放置預留了一定沉降縫隙的鋼管,起到建筑物沉降過大時的保護作用,對于沉降過大部位或者建筑物變形的關鍵部位可以在樁頂上安裝大噸位千斤頂,來控制沉降。
3)當掏土施工完成后,各點沉降達到目標值后,需對靜壓樁進行托換處理,托換施工也采用預壓托換法。由于條基下混凝土墊層的存在,當樁受力后有一定的刺入量,使得樁同作用的優越性得以發揮。
結語:
隨著科學技術迅猛發展,實踐積累、創新出各類改造加固的新方法,相關行業規范、標準也逐步完善,本文僅針對磚混結構舊樓改造加固工程的設計與施工中對糾偏加固技術進行分析、探討,希望對我國老舊磚混結構房屋改造、糾偏加固工作提供一些參考。
參考文獻:
【1】陳昌露.磚混房屋維修加固技術研究及工程實踐[D].天津大學工程碩士學位論文2006年