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中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
一.引言
采用振冲碎石桩来加固松软土地基,这样可以形成复合土体或者符合地基,能够有效的增强地基的稳定性,可以提高地基的承载力,能有效防止地基的沉降,除此之外还可以增加建筑物的抗震能力。本文结合乐自高速公路的具体工程,对振冲碎石桩施工的工艺进行较全面的探讨。
二.乐自高速公路工程概况
乐自高速公路是《四川省高速公路网规划》中汉源-乐山-自贡横线高速公路的重要组成部分,是连接川南乐山、自贡两个较大规模城市的重要通道,该横线高速公路先后与纵向布局的乐宜、内宜高速公路以及规划的仁寿经沐川至新市联络线相交,可实现多条高速公路之间的相互转换和联系,并与国家高速公路网相接,对完善四川省和区域高速公路网、增强川南地区城市之间的联系、增加川西南地区出省路径的选择具有重要意义。
乐自高速公路工程七合同段由山东省路桥集团有限公司承建,本合同段位于荣县境内,跨越来牟、长山两镇。本合同段内含长山互通区一处、长山停车区一处,主线全长为8.98公里。软基处理面积9.3万平方米,塑料排水板8.3万延米,碎石桩3.5万延米,换填砂砾石2.8万方。在整个工程中存在大量的软土地基,处理这些地基都是采用振冲碎石桩法来加固地基的。
三.软土地基的力学特性
我们所说的软土主要有几个特点:透水性比较小、可压缩性高、抗剪强度十分低,软土主要以散泥土质为主,其主要是在流动较慢的河流中,或者湖泊中沉积,之后由于生他作用而形成。这种土质的天然空隙要大于1,而压缩性系数则大于0.05平方厘米没千克。它的不排水性抗剪强度则小于30 kpa,如果其天然孔隙比大于1.5那么就成为了淤泥,当其天然孔隙比处于1和1.5之间时则为淤泥质土。在软土中含有大量的饱和水,其土质可能成流塑的状态,这种土质最主要的特质是强度低、透水性小以及压缩性高。正是因为这样所以软土地基的稳定性十分差,其承载力不足,很容易发生沉降,致使工程遭到破坏。
四.振冲碎石桩的加固原理
如下图所示,按一定间距排列打了许多桩体的土层称“复合土层”,由复合土层组成的地基称为“复合地基”。如果软弱土层不太厚,桩体可以贯穿整个软弱土层,直达相对硬层。如果软弱土层比较厚,桩体也可不穿过整个软弱土层,这样,软弱土层只有部分厚度转变为复合土层,其余部分仍处于天然状态。
1.当软弱土层比较薄时的加固原理
当软土层比较薄时,这是桩体就可以直接被打到比较硬的土层,这样就可以集中桩体的应力作用,我们知道桩体的压缩模量要大于软土的压缩模量,困而通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐步集中到桩上去,从而使软弱土负担的压力相应减少。这样就可以有效提高复合地基的承载力,同时减少了其压缩性,这样就可以使软地基加固。
2.软弱土层较厚时的加固原理
如果遇到的软土层比较厚时,这是桩体是不可能达到硬层深度的,也就是相对的硬层和复合土层不相接触时。该垫层把荷载引起的应力向周围横向扩散,使应力分布趋于均匀.这样就可以有效提高复合地基的承载力,同时减少了其压缩性,这样就可以使较厚软地基得以加固。
五.振冲碎石桩施工技术分析
1.处理范围
首排碎石桩距基础外缘60cm,处理长度为基础外缘50 m,第一个20 m段碎石桩间距2 m,第二个20 m段碎石桩间距2.2 m,第三个10 m段碎石桩间距2.5 m,碎石桩处理宽度为坡角以外0.5 m。每米碎石用量为:π×(0.8×0.8÷4)×1.35=0.678 平方米。填料可选用天然级配,但不能采用单级配料,含泥量不超过10%,粒径为20至50mm。
2.施工设备
施工设备如下表:
3.施工工艺
(1)工艺流程
采用振冲碎石桩加固软土地基的工艺流程如下:地上地下清障、地面整平;放线定桩位;桩机就位垫平、调平;闭和桩尖垂直对准桩位;启动桩锤沉管;沉管同时喷水造孔;沉到设计深度;清孔;留振10—20s拔管;反插至密实电流;成桩;移到下一根桩。
(2)施工工艺
①放线,碎石桩按正三角形布置,测量人员根据图纸段落处理宽度及处理长度放出区域控制桩,经测量监理工程师确认后,按照图纸桩距逐点测定桩位并用长竹签做好标记,施工过程别注意桩位标志。
②定位,移机到达指定桩位,闭和桩尖垂直对准桩位,其偏差不大于5cm。用枕木基本垫平桩机,然后调整支腿桩管垂直地面,桩身垂直偏差不超过1.5%,施工中质检员进行认真现场检查并填写检查记录。
③造孔,启动供水泵及振冲器,待振冲器下端射水口出水的水压及水量达到工艺要求时启动振动器,使振冲器以0.5m/min至2 m/min的速度在土中徐徐下沉,造孔过程中应始终保持振冲器处于悬挂状态,以免造成斜孔。当造孔达到设计深度时,将振冲器提出孔口,再放至孔底,往复2至3次,使孔口泥浆变稀,清除孔内泥土,保证填料顺畅,减小桩体含泥量。
④成桩,成孔后将振冲器提离孔底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,将振冲器下放至填料中,进行振密。这时振冲器一方面将填料振密,另一方面使填料挤入孔壁的土中,从而使桩径过大。随着填料的不断挤人,孔壁土的约束力逐渐增大,当约束力与振冲器产生的振力相等,桩径不再扩大时,继续振密,振冲器电机的电流值迅速增大,当电流达到密实电流时认为该深度的桩体已经密实。桩体密实电流根据现场情况确定。
五.结束语
乐自高速公路对完善四川省和区域高速公路网、增强川南地区城市之间的联系、增加川西南地区出省路径的选择具有重要意义。在这个施工的过程中处理软土地基是一个较大的难题,本文就以乐自高速的软土地基处理为背景作了简单的阐述,具体的介绍了施工的技术要点以及质量控制方法。虽然随着我国经济的发展,科学技术的不断进步,我国对于软土地基的处理方法也有了较大的发展,振冲碎石桩加固法的应用也越来越广,但是在具体的施工过程中也还存在许多的问题,这需要行业的专家以及施工的工作人员,在具体的工作中不断的探索,不断的发现问题解决问题,只有这样才能使得技术不断的科学化。
参考文献:
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[4]王本炜 赵亮 浅谈振冲碎石桩地基加固中的管理与应用 [期刊论文] 《中小企业管理与科技》 -2010年1期
[5]林文庆Lin Wenqing 振冲碎石桩技术在软基加固施工中的应用 [期刊论文] 《福建电力与电工》 -2000年1期
1.软土地基简介
随着经济的发展,市政道路的施工进行的如火如荼,市政道路的施工质量与人们的日常生活息息相关,我国的幅员辽阔,地质条件也较为复杂,尤其在内地的湖河沉积地区以及沿海地区软土地基的分布情况十分广泛,在市政道路的施工过程中也常常会遇到软土地基的问题,这种地基的含水比大、承载力差、压缩比高,空隙比约为1.0,容易受到外界因素的干扰变大,难以满足现阶段市政道路施工的要求。为了保证市政道路的施工质量,必须采用相关的方式加强软土地基的稳定性,防止沉降问题的发生。目前,我国国内在处理市政道路软地基的加固方面已经取得了良好的成效,下面就针对软土地基的加固技术进行进一步的介绍。
2.市政道路软土地基的处理原则
对于市政道路软土地基的处理,首先要遵循经济性的原则,即在条件允许的范围内,要优先使用天然的材料进行加固,如工业废料、建筑垃圾等符合加固标准的材料进行加固,但是在材料的选择中要避免选择具有腐蚀性或者有机含量较高的垃圾,防止地基的加固难以达到规定的标准;其次,要遵循目的性的原则,即软土地基的处理必须要达到减小下渗、改善抗剪性、动力性的目的,防止地基出现变形以及液化的情况,将地基的压缩性控制在标准范围内,保证市政道路的后续使用质量。
3.市政道路施工中的软土地基加固技术
3.1 换填法
换填法是软土地基常用的加固方式,即在实地调查的基础上,将固定深度和范围内的软土地基挖出,进行换填,换填的材料需要选择稳定性高、强度好的材料,如石灰、砂石等等,在选择的过程中要遵循三个标准:
3.1.1 因地制宜的原则
在选择换填材料时,要根据施工场地的实际情况选择适宜的材料,以保证材料可以满足当地道路建设的需求,并做好材料中石头含量、粒径以及配级的检验,确定好材料之后,就可以将淤泥软土使用挖掘机挖除,用天然的材料进行置换,一般,开挖深度宜控制在2m以内,使用分层填筑、压实和检测进行施工,以便提高地基的承载力。
3.1.2 逐层加固的原则
在进行换填的过程中,为了保证压实的质量,必须对置换材料进行逐层压实,在换填的前期,需要对换填的面积和深度进行计算,再进行下阶段的换填和加固的工作,在第一层换填完成后,用机械碾压法将其反复压实,再进行逐层换填。
3.2 排水固结法
3.2.1 袋装沙井固结法
排水固结法包括袋装沙井固结法以及砂垫层处理法,袋装沙井固结法就是将符合标准要求的砂装入具有透水性的编织袋中,再利用辅助设备将沙袋侵入软土地基之中,这种固结的方法比较适宜用在厚度大于5m的软土层中、且地基承载力小于路堤建筑自重的情况中,具备施工效率高、施工费用低、用料少的特点,也是软土地基加固的常用方法之一。
3.2.2 砂垫层处理法
砂垫层处理法就是在软土地基的表面铺设好砂层进行排水的方式,令软土地基中的水分在上层荷载的影响下排水,从而达到地基加固的目的,使用这种加固方法时要注意,要保证排水固结的速度与路基填筑速度保持一致性,保证在填筑的过程中可以有效的实现排水,同时,避免上层荷载过大导致路基遭到破坏。
3.3 机械碾压加固法
机械碾压加固法是利用土壤中水分的特征来进行加固的一种方式,由于土壤中的水分是与以多种多样的形式存在,但是不管何种形式的水分在外力的作用下,也会被排挤出来,使用机械碾压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。在进行加固的过程中,要根据实验数据来决定碾压的工艺,确定好碾压的力度、次数以及范围,在具体的工作过程中,要先使用小吨位碾压机进行碾压,进而使用大吨位碾压机进行碾压,碾压完成后再使用光轮碾压机进行碾压,在碾压过程中要遵循边线大到中的碾压原则,以1/3重叠的方式进行递进式碾压。
3.4 化学加固法
化学加固法就是利用化学材料对软土地基进行固结的处理方法,目前常见的化学加固法包括深层水泥加固法、石灰搅拌桩法以及灌浆法三种。
3.4.1 深层水泥加固法
使用深层水泥加固法对软土地基进行加固可以在短时间内得到需要的地基强度,使用该种方式加固后的地基具有变形小、无公害的优点,在北欧、日本、芬兰等国家已经得到了广泛的应用,在我国国内虽然应用时间较短,但是也取得了良好的社会效益和经济效益。
3.4.2 石灰搅拌桩法
石灰搅拌桩加固法是依靠石灰和土之间的物理反应形成所需的强度,应用在不同的地基中会产生不同的加固效果,加固的深度可以达到20m。在加固的过程中要通过机械搅拌的方式,在机械钻进时向地基内喷射压缩空气,在钻进要适度的标高后,要将钻头进行反向旋转,将生石灰输送至地基内,让土体和石灰进行充分的搅拌,形成具有水稳性、整体性以及一定强度的石灰桩。由于石灰桩具有膨胀挤密的作用,因此,在设计石灰桩是要遵循密布桩和小桩径的原则,桩间距和加固的深度应该按照沉降验算和稳定验算来确定,在验算完成后再进行施工。
3.4.3 灌浆法
灌浆法就是利用液压、气压以及电化学的原理,将一些可以固化的浆液注入到软土地基中,以便改善地基物理力学性质。在灌浆工程中,使用最广泛的浆材就是水泥,水泥的力学强度好、无毒、使用寿命长、材料价格低,但是在沉淀析水的影响下具有稳定性差的弱点,为了克服这些缺点,可以在水泥浆中加入砂、粘土以及粉煤灰等材料,或者掺入附加剂来改善浆液的性质。
4 结语
软土地基的加固是市政道路施工的关键性因素,关系着市政道路的施工质量以及使用寿命,目前,对软土地基的加固技术较多,需要根据施工地的实际情况以及周围环境进行综合判断和选择,保证软土地基加固的效果。
参考文献:
1.国内建筑结构加固技术的研究现状及发展趋势
近年来出现的一些新加固技术,如粘贴纤维复合材料加固法、钢丝网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等,这些技术从一开始引进和出现在国内,就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐。广大科研技术人员在新加固技术方面开展了大量的试验研究和理论分析,国家也颁布了一些新加固技术规范,在工程实践中正逐步推广。预计不久的将来,随着新加固技术的逐步成熟,一定会在工程中得到广泛应用。
1.1 碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势
我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚,发展却很迅猛。1997年国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心率先开始了“碳纤维材料加固修补混凝土结构”的试验研究开发与应用,并被定为国家“九五”重点科技攻关项目.随后通过采用进口的碳纤维材料在北京、上海、辽宁、江苏等省市进行了一些实际工程结构的补强加固,并取得了较好的效果。
1.2纤维复合材料嵌入式加固技术
纤维复合材料嵌人式加固技术是将加固材料放人结构表面预先开好的槽中,并向槽中注人粘结材料使之形成整体。目前国外已经有了一定规模的研究和应用,国内在国家工业建筑诊断与改造技术研究中心开展了这项技术的试验研究,但尚未应用于工程实践。
2.砖混结构裂缝种类及其产生的原因
2.1干缩裂缝:多发生在墙面抹灰层内,一般沿墙面长度方向每隔一段距离形成一条裂缝,这种裂缝开始随时问而发展,以后逐渐稳定。另一种干缩裂缝则呈不规则的龟裂或呈放射状裂缝,此类裂缝宽度较小。产生的原因有:①抹灰用砂过细或含泥量较大;②水泥安定性不好;③砂浆过稀,抹灰不实;④抹灰层失水过快,养护不好等造成抹灰层收缩较大而形成裂缝。
2.2砖墙温度裂缝:一般有如下规律:① 顶层重,下层轻;两端重,中间轻;向阳重,背阳轻;且这类裂缝与温度变化有关。②砖墙温度裂缝随部位不同而呈不同的形状。产生的原因有:① 屋面保温层,隔热保温性能差;② 砖墙砂浆标号较低,砌筑质量较差;③结构构造上处理不当,如采用半圈梁 。
2.3地基下沉裂缝:一般共同规律是:下层多,上层少;纵墙多,横墙少;外墙多,内墙少;斜向多,竖向少。产生的原因有:①地基不均匀下沉;②房屋过长未留缝,沉降不一;③平面复杂,转角较多;④ 高低层相差较大,未留沉降缝;⑤荷载与分布不均匀;⑥ 使用不当,地基浸水或地下水位上升(多发生于湿陷性黄土地区);⑦ 地基施工质量。
3.砌体裂缝的类型和防治方法
砌体结构裂缝的类型有斜裂缝、水平裂缝和竖向裂缝三种。斜裂缝有的发生在有现浇混凝土挑檐的平屋顶房屋和无保温屋盖的房屋顶层纵墙面的两端,一般长度在1开间~2开间范围内,外纵墙两端有窗时,裂缝沿窗口对角方向裂开。有的发生在底层至二层外纵墙的两端,斜裂缝通过窗口的两个对角向沉降量较大的方向倾斜,裂缝下大上小。水平裂缝有的发生在平屋顶屋檐下或顶层圈梁下2皮~3皮砖的灰缝位置,一般沿外墙顶部连续分布,两端较中间严重。有的发生在底层至二层窗间墙的上下对角处,成对出现,沉降量大的一边裂缝在下,沉降量小的一边裂缝在上。竖向裂缝发生在纵墙中央的顶部和底层窗台处,裂缝上宽下窄。
根据裂缝产生的原因,要消除砌体裂缝。必须从根源上进行防治,尽可能在夏季或温暖季节,浇灌屋顶挑檐及圈梁混凝土,一般不要冬季施工。挑檐上最好做保温层,并达到规定的厚度:这样就能减小钢筋与混凝士和砌体之间的温差,避免顶部出现裂缝。根据建筑物的实际情况设置沉降缝、伸缩缝,提高结构刚度和施工质量,都能减少裂缝的发生。当然,处理好地基是防止墙体底部出现裂缝最有效的方法。
4.常用建筑补强加固方法
4.1 加大截面加固法
加大截面加固法是采用与原有构件同类的材料,通过增大截面的面积,提高构件的承载能力和刚度,达到对原构件进行加固的目的。
4.2 外包钢加固法
外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固(钢筋混凝土)构件的外侧,通过外包钢与原有构件的共同作用,提高构件的承载能力和刚度,达到加固的目的。
4.3 外加预应力加固法
外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。
4.4 改变受力体系加固法
粘钢加固法方法是以减小结构的计算跨度和变形,间接提高承载能力的一种加固方法。为了减小构件的计算跨度,常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术,从而改变结构的受力体系,使承载能力得以提高。
4.5 粘钢加固法
粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部,以提高结构承载能力的一种方法。论文参考。这相当于构件的体外配筋。该项技术目前已趋于成熟。
4.6粘贴纤维复合材料法
粘贴纤维复合材料加固方法与贴钢加固法相似,只是加固用的材料是纤维复合材料,如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等。
5.结论
裂缝对结构有较大的危害。论文参考。主要表现在如下几方面:1)冰冻的影响。混凝土有了裂缝,水可渗入,当气温降到2℃以下时,水分就会结成冰,结成冰的水分膨胀,会导致沿裂缝边缘散裂。冻融循环每重复一次,这种散裂现象就会发生一次,这样裂缝符逐渐加宽:2)钢筋锈蚀 由于空气中二氧化碳长期作用使混凝土中性作用物质的碱度降低,丧失保护作用。当碳化到达钢筋表面时,若钢筋上有水溶液、氧和电位差,就会发生电化学腐蚀,使受力钢筋截面积不断削弱。另外,锈蚀的产物大约是钢筋被侵蚀体积的2倍~3倍,这种膨胀效应足以使外围混凝土产生相当大的拉应力,致使混凝土裂缝继续扩张。论文参考。影响钢筋和混凝土的粘结力 3)破坏结构整体性,降低结构刚度、结构承载力、耐久性,发生渗漏 4)加快混凝土碳化脱落,降低抗疲劳能力:5)影响美观效果。所以一旦建筑物出现裂缝就必须对其进行处理。建筑结构加固方法的不断进步都有利于建筑工程质量的提高,延长建筑物的使用寿命,对国民经济的发展有着积极的作用。
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中图分类号: TU761 文献标识码: A 文章编号:
一.前言
近年来,随着经济的发展,特别是随着改革开放的不断深入,我国的经济建设取得了巨大的进步,相对应的我国的建筑工程也在快速的发展着。建筑工程是现代社会中发展最为迅速的工程,但是在建筑工程中对于地基的处理一直是一个问题,这关系到建筑工程的整体质量。因此如何处理好建筑工程中的地基问题就变得十分重要了,本文笔者主要结合自己多年来的研究经验及实际工作经验,对于建筑工程地基处理施工技术进行分析,希望对于相关方面具有一定的作用。
二.地基处理技术分类探析
根据房屋建筑地质环境进行地基处理,其施工原理是利用换填、夯实、挤密或振密、排水圃结、胶结、冷热处理等方法对地基进行加固。进一步细分来看,地基处理技术还包括地基加同技术、桩基技术以及辅助的地下连续墙技术。进行地基的加固技术,主要就是为了能够增加地表的承载能力,这样就可以很大程度上防止地基发生变形或者沉降。桩基技术的运用主要是为了将来自上面的荷载力传导到地基的深部位置,这样就可以缓冲从而消除了冲击力。
对于地下连续墙的施工技术主要是为了辅助桩基技术,主要是为其提供侧向的支护。在很多的地基处理方式中,其中有一些方式主要是为了改良地基土壤从而来增加地基的抗剪切能力,使得地基的压缩性得到降低,使地基土的透水性得到一定改善,这样多的目的就是为了使地基的环境能够适合进行地基加固。
三.传统的地基处理方法施工基本技术
以前的地基处理方式有很多,例如起源于上世纪六十年代的法国强夯法,还有上世纪七十年代的日本创造的高压喷射技术,以及在上世纪九十年代我国发明的桩基技术等。上世纪的一些传统的地基处理技术在现阶段仍然广泛的使用。但是随着建筑对于地基处理技术的要求在不断地提高以及建筑环境的不断变化,就对新的地基处理技术提出了希望。以前单一的地基处理技术已经不能够适应时展的需要了,因此现代的建筑就需要多种处理技术并用的方法。
1.强夯法与碎石桩法的结合运用
该项技术的工作原理主要是指在施工过程中,首先在填土层将碎石桩体处理好,这样做主要是为了将基土进行挤密以及进行排水固结。接着再选择强夯点。通过强大的冲击可以将碎石桩体击散,这样就可以将碎石通过桩径挤入到周围的护土层,这样会使其在地基的上面形成紧密的碎石和土相混合的硬壳层,这样就会达到建筑物对地基强度的要求。
同时在施工过程中强夯法的应用很重要。该方法的施工技术难点在于夯击的次数、夯击的深度等这些方面的把握,如果把握的不好,就会很大程度上影响夯击的效果。在理论上来说,夯击加固的深度是根据土层的厚度进行的。单位夯击量必须要考虑到地基土壤的性质、土壤的结构类型、载荷大小以及打算夯击的深度等这些因素。对于夯击的次数来说,这要有地基土壤的性质来决定,但是在通常情况下,我们可以先夯击二到三遍,最后我们可以再进行一次小的夯击。但是在夯击时,每两段夯击之间必须要间隔一定的时间段,这样才可以保证夯击的效果。
2.碎石桩与CFG桩的结合运用
在文章的前半部分我们讲到,桩基技术的主要作用就是将冲击力从上往地基深部进行传导,这样来提高桩基的承载力,但是单一的碎石桩基的承载力是十分有限的,在这种情况下,我们可以选用CFG桩来替代碎石桩,从而提高桩基的承载能力。这样一来,碎石桩的作用就会转向将上部的土层液化问题进行处理的角度。在地基处理中,发挥好这两种方法的优势,就会使地基的沉降速度得到很大的降低,同时还可以保证地基的沉降很均匀。
3. CFG桩与粉喷桩的结合运用
CFG桩法与粉喷桩法结合的作用是利用二者的圃结能力与天然地基土混合组成复合地基。这样既能发挥CFG桩高承载力的特点,又能因为CFG桩的嵌人而使粉喷桩的侧限约束作用得到增强。
另外,由于采用了粉喷桩,上部地基土的变形能力得到改善,这无疑有助于提高土体的抗剪强度,避免了CFG桩的嵌入对原先固结好的土体形成破坏。
在桩身混凝土的浇筑过程中,首先要消除水的影响,桩基水病害一般表现为孔底积水和孔壁积水。对孔底积水的处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。而对孔壁渗水的处理,可采取在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。主要目的是保证混凝土质量,提高桩身混凝土强度。
另外,桩身混凝土的密实性对混凝土的强度影响也非常重要。施工中一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法,必须力求在最短的时间内完成桩身的浇灌,以便快于混凝土自身重量压住水流的渗入。
四.地基处理新方法探究
1.DDC灰土挤密法技术要求
DDC灰土挤密法的原理是采用孔内深层强夯法的施工工艺。用螺旋钻机在孔中分层注入灰土,分层夯实成桩。同时反复锤击使桩径逐步扩大,最终与桩间部分土组成符合地基。复合地基主要日的是改变湿陷性黄土的打孔结构,消除地基土的湿陷性,从而提高地基土的承载力和减小地基土的变形。分析来看,DDC灰土挤密桩处理后的符合地基承载力是原天然地蕈的2倍到7倍。相较于单一的灰土桩有明显的提高,而且其处理地基的深度大5m一40m,具有一定的推广意义。DDC灰土挤密法主要适用于湿陷性黄土地地区的建筑施工。在非黄土地区,其效果不够显著。
2. IFC0强制固结法
IFCO强制固结法优势在于大大提高困结速率。在IFC0强制圃结法中,存在排水系统与加压系统等环节。排水系统为一排排纵向贯通的砂墙,有助于扩大排水通道,加快圃结速率;而加压系统利用真宅压力,大大缩短了堆载时间,而且由于真率面位于砂墙的底部。水的渗流方向与承力方向一致,从而使固结速率加快。两个系统同时保证同结速率的顺畅,这有助于大大缩短工期,而且混凝土质量也得到保证。
3.粉爆灰吹填法技术要求
粉煤灰透水性强,倘若将其用于加同处理吹填土地基,可以加速吹填土的同结,降低加同处理费用,缩短工期。具体的做法是,在施工中将淤泥与粉煤灰按一定的比例混合吹填,确保均匀,从而逐渐改善土的同结性质。此种方法在青岛以北废弃已久的盐场和滩涂上得以成功运用,开发出大片可以利用的土地。
五.结束语
建筑工程中对于地基的处理是一项关键的技术,是建筑工程中的重要环节,做好这方面的处理技术,可以有效的保证建筑工程的质量,提高工程施工的安全性和可靠性。同时做好地基施工的处理也可以使整个建筑工程的性价比得到很大的提升,提升建筑施工企业的形象。
参考文献:
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[4]李康 房屋建筑工程中地基处理施工技术的研究与探讨[期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》-2011年33期
0.引言
地基基础是建筑物的根基,又属于地下隐蔽工程,它的勘察、设计和施工质量,直接关系到建筑物的安危。据统计,世界各国建筑工程事故中,以地基基础工程事故居首位。而且一旦发生地基基础事故,因位于建筑物下方,补救非常困难,甚至造成灾难性的后果。因此,正确地认识地基基础不均匀沉降的危害,对预防和治理不均匀沉降有着重要的意义。
1. 工程背景概况
某建筑的主建筑占地空间为309m×125m的矩形地块,建筑的柱基采用桩承台基础,基桩为500mm的钻孔灌注桩,桩长32.6m,由于生产工艺对地面平整度要求较高,该建筑地面采取了无缝设计,地面板为连续的钢筋混凝土结构整板,结构层厚250mm,面层厚40mm,双层双向配筋。地面地基选用粉喷桩复合地基:粉喷桩桩径500mm,桩长15m,桩间距1.2m。在柱基承台部位,设计采用了搭接方式处理。该建筑交付使用的第三年经过我单位的勘察监测,发现地面和结构均发生不均匀沉降的现象。
2. 沉降发生的理论分析
本建筑原来设计采用了粉喷桩复合地基对地面地基进行了加固处理。粉喷桩复合地基承载力提高的主要因素,取决于粉喷桩桩体水泥土的质量和置换率。但是由于饱和软土的塑性指数较高,用搅拌机械进行强制搅拌时,不易搅碎,很难和水泥粉均匀混合形成满足要求的水泥土。同时,在实际施工中,粉喷桩的成桩质量受人为因素的影响很大。现场施工人员不严格按施工规程进行操作,如施工时喷粉过少,不仅不会使地基土得到加固,反而扰动了原状土,降低了地基承载力。从现场调查结果也可以看出,该工程中粉喷桩复合地基没有达到设计的要求。
该建筑建筑主体结构的沉降主要是指柱基的沉降,柱基沉降由桩端持力层和下卧层的沉降两部分组成。但是从柱基沉降的现状看,柱基的沉降以及差异沉降超过了设计计算值。造成这种现象的主要原因是地面板的沉降量大于柱基的沉降量,而地面板与承台的连接采用搭接方式,使得地面板的沉降在承台处受到限制。当地面板的沉降超过一定的限度后,就会把地面的一部分荷载施加给柱基,加剧柱基的沉降,当柱基自身荷载加上地面荷载大于柱基所能承受的极限承载力时,会导致主体结构的破坏。而建筑地面实际对每根柱基施加的荷载并不一致,这样就造成主体结构的不均匀沉降。
3. 施工控制措施探讨
3.1 主要施工技术工艺
经过多方面的查阅研究资料,对该建筑的沉降做出了使用TSC桩成桩的施工技术来进行处理,为了验证TSC桩成桩工艺在主建筑地基土中成桩的可行性和成桩质量的可靠性,我们在建筑内选定了一块空闲场地进行了TSC桩的成桩试验,试验桩数5根。经过试桩检测发现,效果完全满足预想的加固设计,所以经过多方协定后决定使用该方法对该多层建筑的基础进行处理,主要施工技术工艺如下。
(1)地面板开孔
桩位测放后,用金刚石钻进在地面板开孔,钻头选用150mm的金刚石钻头,钻进深度大于地面板的厚度(290mm)。论文参考。
(2)旋喷钻头钻进
地面板开孔完成后,将工程钻机就位,安装旋喷钻头,启动高压注浆泵开始钻进。为使钻进顺利进尺,确保钻进效率,钻进进尺应和注浆泵的泵压和泵量相匹配。现场试验结果,当泵压(5-10MPa)、泵量(120-150L/min)时,钻进效率较高。旋喷钻进深度达到要求后,停钻准备压灌粉煤灰砂浆。
(3)压灌粉煤灰砂浆成桩
钻孔达到设计深度后,用循环液清孔,并检测孔径和孔底沉渣是否满足要求。提出钻杆换上注浆钻头放入孔底,自下而上压灌粉煤灰砂浆成桩。为保证成桩的完整性,钻杆的提升速度应水泥砂浆的泵送量相适应,以保持注浆钻头在浆液面lm以下。结合现场试验结果,室内确定的砂浆配比能够满足泵送要求,具体的工艺参数为:泵压≤2MPa,泵量≥150L/min,钻杆提升速度≤lm/min。
(4)TSC桩与地面板的连接
相关研究资料表明,当托换桩与地面板形成刚性连接时,能够获得较好的托换效果。因此,要使地面荷载通过TSC桩传到地面下较好的土层,必须让地面板和桩头形成很好的连接。TSC桩成桩后,在桩内放入一根127mm的无缝钢管,使TSC桩板地面板形成刚胜连接。论文参考。为了避免后续抬升注浆对TSC桩产生影响,TSC桩头与地面板的连接选择在抬升注浆结束以后。
3.2 地面抬升试验
(1)地面抬升平整度控制标准
地面板面积较大,柱与柱之间高程不一致,很难制定整体平整度控制标准。为此,我们根据现场实际情况,制定了以下平整度控制标准,以便指导施工作业。
为确保地面抬升的均匀性,根据建筑平面布置图将地面划分为112个抬升地块,每个地块范围为18×150;每地块承台处现地面标高程为地面平整度测量的基本依据,即将承台处现地面高程视为不变高程;四角承台现地面高程的平均值为抬升基准;每地块内最终高程差异不大于±20mm;对差异沉降较大的相邻承台,连续地块实现平滑过渡,抬升基准以相邻承台地面之间的连线为基准,地块内各点以两侧承台连线形成的连线为基准。
(2)注浆孔的布设及要求
为减少对混凝土地面的破坏,注浆孔布设时应避开地面板45°线,而且孔的直径应尽可能的小,现场采用的钻孔直径为63mm。现场试验时,根据设备、堆载以及生产情况,对注浆孔的布设进行了相应调整。
(3)抬升注浆修复过程中的抬升观测
在注浆抬升的过程中为随时准确地反馈地面变形值,采用量程为50mm的百分表进行观测,并随时提供抬升数据,当抬升量达到设计抬升高度时,停止注浆。注浆同时,应对注浆区附近货架及设备基础进行观测,发现异应立即停止注浆并进行及时处理。抬升注浆结束,待浆液完全凝固后,再次进行地面高程测量,检查各地块的平整度是否在控制范围内。
4.结语
通过对加固处理后的桩基进行检测完毕,并对原基础的承台进行了加固处理,同时对各承台进行了沉降观测,通过一年的间断观测,我们得出的结果为基础承台的最大沉降量2.5mm,一般在1.0-2.0mm,其加固效果大大超过了设计的期望值。论文参考。通过对本工程加固处理,为今后处理类似工程提供了很好的经验。
参考文献
[1]高淑芹,徐永胜.桩基不均匀沉降治理的工程实践.工程建设与设计,2006,(2).
[2]宋功河,王永祥,朱金生.桩基不均匀沉降治理的工程实践.华东交通大学学报,2005,(4).
随着高层建筑的快速发展,基坑工程愈来愈复杂,开挖面积及深度越来越大,如福州的新世纪大厦,其基坑开挖深度达24m,上海的港汇广场,开挖面积约50000m2[1];但是,基坑工程导致周边建筑物异常的事故时有发生;基坑开挖,导致周围土体应力状态发生改变,临近建筑物地基基础产生不均匀沉降,致使其发生倾斜,构件开裂破坏,影响安全使用[2]。本文以重庆市某工程实例为背景,研究了基坑开挖及降水对临近建筑物的影响,分析了房屋异常的内因与外因,对该工程提出了加固方案。
一 工程地质概况
1.1 工程概况
重庆市某综合楼属于混合结构,底部三层框架,上部为八层砌体住宅结构,如图1.1所示。地基持力层采用粉质粘土层,建筑基础为两阶交叉肋梁筏板基础。
临近拟建项目的基坑与综合楼的平面关系如图1.2所示。该项目基础采用人工挖孔灌注桩,该区域地质结构较为复杂,地下水位较高,进行大面积基坑开挖后,抽取了大量地下水。基坑开挖后,毗邻房屋墙体、楼面出现不同程度的开裂,且裂缝在不断的加宽和出现新裂缝。
1.2 工程地质条件
根据勘察资料得知,建设场区的岩土层由上至下为:
杂填土(Q4ml):杂色。由灰渣碎块石、建筑垃圾等物混填而成,稍湿。
粉质粘土(Q4al):土层中含粉细砂粒及岩屑碎片,系冲积成因,呈可塑状态。
该区上覆土层为杂填土与粉质粘土,其厚度很大(26.00m~28.00m)而强度不是很高,用粉质粘土层作基础持力层[3]。
二 建筑物的异常现象及原因分析
2.1 构件裂缝
2.1.1 车库地面裂缝
检测记录该综合楼地下车库地面裂缝(如图 2.1所示),发现裂缝均呈横向分布特征,朝向基坑区域裂缝较为密集,裂缝分布区域地基有较为严重的欠密实现象,裂缝由地基塌陷拉裂而成。
2.1.2 混凝土墙体、砌体结构砖墙裂缝
在理论上,框架结构填充墙不受力,当框架填充墙上产生裂缝时,究其原因是由框架梁、柱产生整体变形导致框架节点区域出现塑性铰,填充墙受到挤压引起开裂破坏。墙面上一般产生“之”字型裂缝和分叉形树枝状裂缝[4],从力学角度分析,由主拉应力大于抵抗开裂的墙体强度所致,框架填充墙裂缝如图 2.4所示。
支撑整栋房屋的下部地基会发生压缩变形,当地基中部地基坚硬而端部软弱,建筑物端部沉降大于中部时,会形成负弯矩,就会引起地基的不均匀沉降产生附加应力。当这些附加应力超过砌体的抗拉强度时,墙体就会出现裂缝。
2.2 地基探测
本次雷达波法检测采用美国地球物理公司(GSSI)的SIR-2000型地质雷达,对该综合楼的地下室及其地基进行检测。重点检测该建筑筏板及地基梁受损情况,地基土密实、挡墙后填土脱空、富水情况等。
结论为:地基欠密实,部分充水严重[5]。
2.3 倾斜现象
根据该建筑的裂缝规律等情况,推测该建筑可能有倾斜情况发生,故使用全站仪(蔡司C20A型)对该建筑的部分外墙角点进行了垂直度检测。
检测发现,靠近基坑一侧外墙转角上部砖砌体26m高度范围的墙体倾斜量最大为54mm,见表 2.1。
自身建筑物地基存在软弱层,局部充水较为严重外,临近项目大面积基坑开挖、人工挖孔桩大量抽取地下水,改变了周边建筑地基的土体应力、含水状态,导致土体重新固结沉降,从而使得该综合楼的地基基础产生不均匀沉降,房屋发生倾斜。
三 加固方案
在分析各种裂缝产生的成因的基础上,提出了该综合楼加固设计思路。对该综合楼进行加固时,首先加固地基基础,增强基础抵抗变形的能力,提高整体刚度;然后,针对综合楼底部框架空间刚度变化不均匀,加固框架结构;对于上部砌体结构,依据裂缝出现位置及严重程度,采用圈梁及构造柱加固,加强砌体结构整体稳定性。
3.1 地基加固
地基采用高压喷射灌浆悬孔桩加固方法[6],由于筏板下部地基土富水,上阶筏板下地基土的部密实现象对上部建筑的影响更大,故主要对该建筑两个端部上阶筏板下部的地基进行加固处理,以增强其密实度,减小端部基础不均匀沉降的可能性。
3.2 框架加固
由于综合楼底部框架结构的刚度不均匀性,适当增设剪力墙[7],对部分纵向框架增设腹杆,把框架变为桁架,以增强框架结构的抗震性能和纵向整体性。
3.3 砌体加固[8]
对上部砌体结构,部分增设构造柱和纵向水平拉梁,特别是原有拉裂现象区域和薄弱区域,以增强上部建筑的纵向整体性;对砌体结构部分预制板支座有错动的增加支座宽度。
四 结论
本文以重庆市某既有综合楼工程为例,对其房屋进行了异常检测鉴定,分析了裂缝及房屋倾斜的成因,得到以下几点结论:
1)该综合楼平面刚度变化不均匀,抵抗不均匀沉降的能力差,检测出地基欠密实,部分充水严重,虽然采取筏板基础处理,但主次地基梁交界区域欠密实。
2)临近拟建新项目工程大面积基坑开挖,大量抽取地下水,改变了地基的土体应力状态,导致土体重新固结沉降,筏板基础的整体性优点未能充分发挥。
3)通过对底部框架结构、上部砌体结构及地基基础加固处理,投入使用至今三年,尚未发现房屋裂缝和倾斜等异常现象,说明加固处理效果佳。
参考文献
[1]敖斌.基坑开挖对邻近建筑物的影响[D],硕士学位论文,合肥工业大学,2009.
[2]李进军,王卫东,邸国恩等.基坑工程对邻近建筑物附加变形影响的分析[J],岩土力学,2007(28):623-629.
[3]建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)[S]. 北京: 中国建筑工业出版社,2002.
强夯法常用来加固砂土、粘性土、杂细土等各类地基,可提高地基的强度并降低其压缩性,并改善其抗振动液化能力和消除土的湿陷性。在雨水充沛的广东地区1个新建500KV变电站的地基加固中,采用强夯法来加固新回填粘土的地基,尚属首次。由于用强夯法加固新回填粘土地基,其加固效果存在一些质量缺陷。在进行了原因分析后,结合工程的实际情况,提出了切实可行的处理方法。
地基基础缺陷的处理应综合考虑下列因素:一、地基基础缺陷的种类及其对建筑物使用、安全、耐久性等方面的影响;二、上部结构的整体性、安全度、使用要求等具体情况对地基基础变形的适应性;三、地基基础变形、结构变形的数值,发展速度和趋势;四、地基基础缺陷和加固上部结构的可能性和经济性。
地基基础处理的措施有:对上部结构进行维护;对上部结构进行加固或减荷,基础加固、地基加固。上述几种措施有时不单独采用,有时需多种措施综合采用。这些措施的选择,往往需要对上部结构和地基基础作全面的考虑,提出不同的方案,进行经济和技术上的比较,从而选择合理的方案。必要时还应对缺陷形成的原因及现实,从使用和维护上采取相应的防范措施。
地基基础缺陷处理的一般原则如下:当地基基础的变形已经趋于稳定时,一般可不作地基或基础的加固。当地基不均匀沉降尚未趋于稳定时,一般考虑“等待沉降稳定”、“加速沉降稳定”和“制止沉降”三种方法处理。
等待沉降稳定的目的是不对地基基础进行处理,而仅对上部结构进行修补,从而减少地基处理费用,并避免上部结构的再度处理造成浪费。
加速地基沉降的目的和适用条件基本上与等待地基沉降稳定的方法相同,但可以缩短消极等待沉降稳定所需的时间。一般适用于独立基础下的地基处理,具体做法是临时的增加载荷,人为的有控制的进行地基浸水等。
制止沉降的目的是终止地基和上部结构的发展。具体做法是上部结构减荷或加固,基础加大底面积,地基加固等。这些措施的单独采用或综合采用应根据有关措施的适用条件并做经济比较后予以选定。
采用减少上部荷重的措施时,应考虑生产和使用条件的具体要求,并通过地基强度、地基变形的验算确定减荷的具体数据。在地基强度破坏丧失稳定以及上部结构严重损坏威胁安全的情况下,减荷亦可作为紧急情况下的安全措施后加固施工期间的安全措施。
上部结构加固是当上部结构安全度不足时采取的必要措施。而在地基基础加固比较困难时,亦可考虑用上部结构加固替代或配合地基基础的加固。其具体方法有增设圈梁等措施。
基础扩大底面积的加固,适用于地基承载力不足等情况。增大底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降,变形过大时,采用增大基础底面积的加固,主要由地基变形计算来加以确定。
在建筑结构修缮中,地基加固常用的方法有;分批分段更换病弱地基土、加桩加固、用挖钻孔灌桩加固、压力灌浆加固(包括硅化法加固地基)等。地基加固方法的选定应充分了解地基范围内的地质情况。地基加固工作是在建筑物存在情况下进行的,因而施工比较困难。它既应保护地基的加固质量,收到极地加固的效果,又应采取措施保证上部结构的安全。
更换地基和震动打桩加固都可能引起地基附加沉降,上部结构变形会有新发展。采用此类方法应对生产附加地基沉降有所估计,必要时采取相应措施,挖钻孔灌桩,压力灌浆加固地基不使用权地基避免受到附加影响,但施工也比较复杂。地基加固后应做必要的质量检查,如贯入度实验等。加固前加固后都应作好沉降的观测记录工作。
更换病变的地基是基础加固中比较直观的一种。它适宜病变地基土层分布较浅,厚度较小的情况下采用。这种方法加固可导致地基的进一步沉降和破坏。因此加固施工的组织应视具体情况分期分段逐步进行。挖除软弱土层后常用砼、砖砌体或碎石夯实等材料加以填充。
打桩加固地基的设计原理有的是在打桩时使周围土壤加密,有的是用桩承重,也有两者同时采用的。被打入的桩可为木桩、钢管桩、钢筋砼桩等。在加固量较大时宜将桩拔出重复使用,而在桩孔内填实粗砂、砼、石灰等材料。
挖钻孔桩加固地基的原理相似于打桩加固地基。挖孔桩的典型方法是石灰灌桩,它用挖孔代替了打桩拔桩成孔,用生石灰吸水膨胀的原理是周围土加密。生石灰熟化吸水也不降低地基的含水量,该方法适用于加固湿陷性黄土地基及含水率较高的软弱地基。
压力灌浆加固地基是将某种液体灌入地基基础中,填塞孔洞,缝隙,胶结土壤颗粒,从而达到减少增大强度的目的。压力灌浆加固地基基础的具体方法很多,应用十分广泛。其中硅化法加固已有建筑物的地基效果很好,但费用较高,一般仅用于重要部位的加固,其原理是将硅酸钠等溶液压入到地基中,发生化学反应,产生硅胶,将土的颗粒胶结起来,从而增大地基的强度,减少其压缩性和透水性。硅化适用于粉质土和有一定渗透系数的粘质土。视土纸渗透性的大小可选用三种方法:一、压力双液硅化法;二、电动双液硅化法;三、压力单液硅化法。压力双硅化法是将水玻璃与氯化钙轮流压入土中,适用渗透系数为0.1—80米/昼夜以下的各类土加固。压力单液硅化法是将水玻璃压入土中,适用渗透系数为0.2—2.0米/昼夜的地下水位以下的湿陷性黄土和粉沙土加固。硅化法不适用于为沥青、油脂、石油化合物所浸透的土壤以及PH值大于0.9的土壤。施工前须作出硅化加固的施工组织设计,其内容包括:注液管及电相管的布置和打入深度、化学溶液浓度和用量、注液方法、灌注速度以及硅化后的加固效果的估计等,必要时硅化设计前应先做实验。
0 前言
贵州省贵阳绕城高速公路西南段大河边特大桥位于贵阳市金竹镇大河边村,桥长632m,于高速公路里程K24+570~K25+190之间,横跨贵阳市饮水源阿哈水库库尾。
桥址区地处云贵高原中底山丘峰峡谷地段,所要跨越的阿哈水库位于里程K24+690~K24+860之间,宽约170m,库区水体较深,库岸两侧地形陡峭,自然坡度约为35°高速公路,海拔为1103.6~1215.2m,相对高差111.6m;在K24+275~K24+690之间为二叠系地层,主要表现为强烈地剥蚀构造类地貌,属陡斜反向坡地形。区内植被较发育。
大河边特大桥1#主墩设计承台顶标高为1112.806m,底标高1107.806m,中线桩号为K24+680m。基坑开挖后缘局部切入县道0.61m,考虑1#主墩承台基础开挖后,基坑后缘与县道公路间将形成近11米的垂直临空面,且岩层顺坡向、易滑动,在县道公路与承台的施工时将造成边坡不稳定;另外,在1#主墩桩基开挖过程中,标高在1109m时出现山体渗水面。
鉴于此情况,先是采用改线的方式解决县道公路与承台后缘的距离,以便于承台基坑放坡,因山体岩层产状为顺坡向,已造成改线过程中山体滑坡,施工受阻。故采用钢管桩支护及加固地基的方式解决县道公路及1号承台基础后缘的稳定论文提纲格式。
1 岩土工程特征
承台与县道公路交叉点高程1117.553m,1117.553 m ~1108.5 m为碎石土,1108.5 m ~1103m为全风化泥页岩高速公路,1103 m ~1095m为强风化泥页岩,1095 m ~1086m为强至弱风化碳质泥页岩。
2 钢管桩注浆加固方案
采用钢管桩加固结灌浆相结合的施工方案,固结灌浆利用钢管桩钻孔向周边土体及强风化松散岩体中灌入水泥浆液,充填土体及松散岩体的孔隙,加固地基,钢管桩起支护边坡及稳定地基的作用,再用钢筋及混凝土基础将钢管桩连接为整体。
3 主要施工工艺
4 主要施工方法
布孔原则:距1号墩基坑后缘1.5m布设A、B、C、D线4排φ108×6㎜、@1.0×1.0m、L=27m的梅花形布置钢管桩,共142个孔。其中,A、B线的孔距为1.0m,线距为1.0m,呈梅花桩布设,其设计钢管桩A线为23个孔,主要防护承台基坑与县道交叉部分;B线为39个孔;C、D线孔距为1.0m,线距为1.0m,设计钢管桩每排40个孔。孔深为27m(需进入弱风化硅质灰岩3.0m)。钻孔直径为Φ110mm,钢管桩采用普20φ76mm×4.5mm钢管。
4.1 整平施工场地,对应施工图纸将钻孔位置在地面上进行精确放样,钻机及时就位,并保证钻机的垂直度。
4.2 钻机成孔的同时高速公路,及时调运钢管桩等施工材料并根据前期钻孔施工的具体情况对施工材料进行合理调配、适当的增减。
4.3 成孔时需注意钻孔的垂直度,避免成孔倾斜度过大出现串孔现象。所选用的钻头直径尽量保证与钢管直径一致。
4.4 及时清孔。钢管桩同样要严格控制桩底沉渣,施工时可通过压入高压空气或高压水,从孔底向上进行清理,以确保沉渣不沉积在孔底以及钢管桩中,避免因为沉渣破坏桩底混凝土与基岩的胶结程度、影响钢管桩的嵌固效果。
4.5 下钢管桩。钢管按50cm间距布置梅花形注浆孔;出于安全考虑,一次下管长度应不超出塔吊高度,接头处需用电焊焊接连接,焊缝强度、长度等需满足相应的施工规范要求。
4.6 钢管桩灌浆论文提纲格式。可直接将带有规定压力的水泥浆渗透固结压浆,即沿钢管桩灌入,钢管水泥浆液受压由下而上,充填钢管桩、桩底岩层裂隙以及钢管桩与钻孔之间的空隙。灌浆浆液采用PO42.5普通硅酸盐水泥,配合比为1:1~0.75,灌浆压力0.5~1.0MPa,压力由小到大。当压力稳定10分钟可停止,灌入水泥浆要求强度M20。钢管桩成孔灌浆需分序进行。
4.7 补浆。水泥浆液在凝固过程中有一定比例的收缩效应,且可能在固结过程中渗入钢管下端的岩缝,所以钢管桩顶部水泥砂浆顶面会下降,需进行补浆高速公路,避免钢管桩顶部出现空洞。
4.8 沿钢管桩开挖坑槽,距钢管顶部0.1m沿横桥向焊接双层Φ16mm钢筋对钢管桩进行横向连接,沿纵桥向间隔3.0m焊接双层Φ16mm钢筋对钢管桩进行纵向连接,再浇筑0.3×0.3m的C25混凝土条型基础,完成钢管桩加固方案施工。
5结语
采用钢管桩注浆加固方法,时间短,见效快,施工工期仅一个月,同时不影响县道通车,也不影响大桥施工工期,非常实用。
【参考文献】
[1]公路工程质量检验评定标准JTJ071-2003,[S]北京:人民交通出版社,2003。
1 前言
深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种方法,它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。深层搅拌法处理地基可增加地基承载力、减小沉降差、提高边坡稳定性及挡水等。深层搅拌法处理后的地基承载力提高1~1.5倍。
深层搅拌法是相对于浅层搅拌而言,浅层搅拌法主要用于路基,冻涨土和边坡稳定的处理。深层搅拌分水泥系深层搅拌和石灰系深层搅拌。下面介绍的是水泥系深层搅拌法及其工程应用实例。
国外自二次大战以来开始研制用于深层搅拌桩的深层搅拌机械,到70年代,已广泛应用深层搅拌法处理地基,我国从70年代末开始进行深层搅拌的室内试验和搅拌机械的研制工作,1979年在塘沽新港进行机械考核和搅拌工艺试验,并获得成功。80年代初推广使用深层搅拌法,至今在上海、南京、连云港、唐山、昆明及内陆部分地区得到了广泛应用。我们在某写字楼(筏基)工程的地基处理中采用了深层搅拌法,取得了良好的技术经济效果。
2 水泥加固土的原理
软土与水泥采用机械搅拌加固的原理是基于水泥土的物理化学反应过程,它与混凝土的硬化机理有所不同。在水泥加固土中,由于水泥的掺量很小(占被加固土重的7%-15%),水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质--土的围绕下进行,硬化速度缓慢且作用较复杂,所以水泥加固土的强度增长过程也比较缓慢。
2.1 水泥的水解和水化作用
硅酸盐水泥的主要成分是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫组成,而这些氧化物又分别组成了不同的水泥矿物;硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应,生成氢氧化钙、含水硫酸钙、含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物。其中,硅酸三钙在水泥中含量最高(50%左右),是决定强度的主要因素;硅酸二钙含量较高(25%),主要产生后期强度;铝酸三钙占水泥重量10%,水化速度快,能促进早凝;铁铝酸四钙占水泥重量10%,能提高早期强度;硫酸钙占水泥重量3%,能和铝酸三钙一起与水发生反应,生成一种水泥样菌,对高含水量的软土强度增加有特殊意义。
2.2 粘土颗粒与水泥水物的作用
离子交换和团化作用。通过离子交换,较小的土颗粒结合可形成较大的土团粒;土团粒的进一步结合形成水泥土的团粒结构,并封闭各土团之间的空隙,形成坚固的联结,也就使水泥土的强度得到大大提高。
凝硬反应。随着水泥水化反应的深入,逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。这些化合物在水中、空气中逐渐硬化,增加了水泥土的强度,而且其结构也比较密实,水分不容易侵入,从而使水泥土具有足够的水稳性。
2.3 碳酸化作用
水泥水化物中的氢氧化钙,吸收水中和空气中的二氧化碳发生碳酸化反应生成不溶于水的碳酸钙。这种反应能提高水泥土的强度,但速度较慢,幅度较小。
3 工程实例
3.1工程概况
某写字楼建筑面积近一万平方米,层数九层,结构型式为框架结构,柱网尺寸为6.3m×7.2m(纵向)、6.3m×3.6m(纵向)、2.4m×7.2m(纵向)、2.4m×3.6m(纵向),所处场地为浏阳河冲积平原、地表土层为1.9m~2.0m厚的人工填土,以下为第四纪沉积层,地层从上到下分别为:第①层粉土,湿至很湿,疏松到稍密,承载力标准值fk=115KPa ,压缩模量平均值Es=11(MPa)、层厚3.9~4.0m;第②层粘土夹粉土,饱和,软塑至可塑状,承载力标准值fk=110KPa ,压缩模量平均值Es=7.0(MPa)、层厚2.3~3.7m;第③层粉土,很湿,中密,承载力标准值fk=120(MPa),压缩模量平均值Es =15.42(MPa ),层厚1.0~1.3m;第④层粘土饱和,可塑至硬塑状,承载力标准值fk=120KPa ,压缩模量平均值Es=6.5(MP a),层厚3.5~3.8m;第5层粘土,饱和,硬塑状,承载力标准值fk=140KPa ,平均压缩模量Es=7.5(MPa ),本层揭示最大厚度4.2m。场地地下水属孔隙潜水类型,地下隐定水位14.5m,但由于粘性土的隔水作用。上部土体已达饱和状态。经检测,地下水无侵蚀性。
3.2 加固方案的比较
灌注桩。因场地土呈软塑~流塑状态,成孔很困难,需要有较高施工技术水平来保证施工质量,且造价高、工期长。 转贴于
(2)碎石桩。工期短,施工简单,造价低;因受场地条件的限制而不能采用。
(3)预制桩。能较好地满足所需要的承载力,但工期长,施工噪音大影响周围居民的正常生活;其造价经测算约54万元。
(4)深层搅拌桩。施工速度快,工期短,施工方便,能较好地保证施工质量,造价约23万元,仅是预制桩的42.6%。
经方案比较,决定选用深层搅拌桩处理地基。地基处理后的承载力标准值F=250KP 。
3.2 深层搅拌桩的施工
3.2.1 室内试验
软土地基深层搅拌加固法是基于水泥对软土的加固作用,而目前这项技术无论设计计算方法,还是施工工艺都不太成熟,因此,应特别重视水泥土的室内外试验。试验步骤:1)为保证试验准确性,将现场挖掘的天然软土立即封装在双层厚塑料袋内,基本保持天然含水量;2)根据施工要求的试验程序、配方,分别称量土、水泥、外掺剂和水,放在容器内搅拌均匀,按要求进行振动,制成试块后,盖上塑料布,防止水份蒸发过快,并按要求进行养护。本工程经过室内试验得出如下结论,水泥土的容重比原状土仅增加2.7%,因此,其加固部分对于下部未加固部分不会产生过大的附加荷重,水泥土的无侧限抗压强度为2.12MP ,大于设计要求的F =2.0MP 的要求,满足设计要求。
3.2.2 施工要求
目前,对深层搅拌法加固质量的检验缺少简便可靠的办法,因此,我们要求施工单位严格按照建筑地基处理技术规范有关要求进行施工,并提出以下要求:(1)每根桩均应确保均匀和足额的喷灰量,送灰时要密切注意电子称计量变化,如发现喷灰量不足,应及时采取复喷或补喷等措施,每根桩应保证送灰连续、均匀、不得间断;(2)考虑到与基础接触部分的搅拌桩顶部受力较大,因此,要求对桩顶1.5m范围内复搅、复喷。因设计时考虑桩端承载力,因此,应确保桩端质量,除应复搅、复喷外,钻头至桩底时,应原位旋转1~2分钟,以便叶片对土的压实及水泥的充分拌和,并以慢档提升0.5~1.0m。
4 结语
写字楼投入使用一年多,经观测基础沉降基本稳定,总沉降量为5.9cm,完全满足使用要求,从施工情况看,在含水量较高的软土地区, 深层搅拌法处理地基比较适合,且施工简单,经济合理,效益好。
参考文献
深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种方法,它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。深层搅拌法处理地基可增加地基承载力、减小沉降差、提高边坡稳定性及挡水等。
深层搅拌法处理后的地基承载力提高1~1.5倍。深层搅拌法是相对于浅层搅拌而言,浅层搅拌法主要用于路基,冻涨土和边坡稳定的处理。深层搅拌分水泥系深层搅拌和石灰系深层搅拌。下面介绍的是水泥系深层搅拌法及其工程应用实例。
国外自二次大战以来开始研制用于深层搅拌桩的深层搅拌机械,到70年代,已广泛应用深层搅拌法处理地基,我国从70年代末开始进行深层搅拌的室内试验和搅拌机械的研制工作,1979年在塘沽新港进行机械考核和搅拌工艺试验,并获得成功。80年代初推广使用深层搅拌法,至今在上海、南京、连云港、唐山、昆明及内陆部分地区得到了广泛应用。我们在嘉兴某写字楼(筏基)工程的地基处理中采用了深层搅拌法,取得了良好的技术经济效果。
一、水泥加固土的原理
软土与水泥采用机械搅拌加固的原理是基于水泥土的物理化学反应过程,它与混凝土的硬化机理有所不同。在水泥加固土中,由于水泥的掺量很小(占被加固土重的7%—15%),水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质——土的围绕下进行,硬化速度缓慢且作用较复杂,所以水泥加固土的强度增长过程也比较缓慢。
(一)水泥的水解和水化作用
硅酸盐水泥的主要成分是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫组成,而这些氧化物又分别组成了不同的水泥矿物:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应,生成氢氧化钙、含水硫酸钙、含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物。其中,硅酸三钙在水泥中含量最高(50%左右),是决定强度的主要因素;硅酸二钙含量较高(25%),主要产生后期强度;铝酸三钙占水泥重量10%,水化速度快,能促进早凝;铁铝酸四钙占水泥重量10%,能提高早期强度;硫酸钙占水泥重量3%,能和铝酸三钙一起与水发生反应,生成一种水泥样菌,对高含水量的软土强度增加有特殊意义。
(二)粘土颗粒与水泥水物的作用
1、离子交换和团化作用。通过离子交换,较小的土颗粒结合可形成较大的土团粒;土团粒的进一步结合形成水泥土的团粒结构,并封闭各土团之间的空隙,形成坚固的联结,也就使水泥土的强度得到大大提高。
2、凝硬反应。随着水泥水化反应的深入,逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。这些化合物在水中、空气中逐渐硬化,增加了水泥土的强度,而且其结构也比较密实,水分不容易侵入,从而使水泥土具有足够的水稳性。
(三)碳酸化作用
水泥水化物中的氢氧化钙,吸收水中和空气中的二氧化碳发生碳酸化反应生成不溶于水的碳酸钙。这种反应能提高水泥土的强度,但速度较慢,幅度较小。
二、工程实例
(一)工程概况
嘉兴市某写字楼建筑面积近一万平方米,层数九层,结构型式为框架结构,柱网尺寸为6.3m×7.2m(纵向)、6.3m×3.6m(纵向)、2.4m×7.2m(纵向)、2.4m×3.6m(纵向),所处场地为浏阳河冲积平原、地表土层为1.9m~2.0m厚的人工填土,以下为第四纪沉积层,地层从上到下分别为:第①层粉土,湿至很湿,疏松到稍密,承载力标准值fk=115KPa,压缩模量平均值Es=11(MPa)、层厚3.9~4.0m;第②层粘土夹粉土,饱和,软塑至可塑状,承载力标准值fk=110KPa,压缩模量平均值Es=7.0(MPa)、层厚2.3~3.7m;第③层粉土,很湿,中密,承载力标准值fk=120(MPa),压缩模量平均值Es=15.42(MPa),层厚1.0~1.3m;第④层粘土饱和,可塑至硬塑状,承载力标准值fk=120KPa,压缩模量平均值Es=6.5(MPa),层厚3.5~3.8m;第5层粘土,饱和,硬塑状,承载力标准值fk=140KPa,平均压缩模量Es=7.5(MPa),本层揭示最大厚度4.2m。场地地下水属孔隙潜水类型,地下隐定水位14.5m,但由于粘性土的隔水作用。上部土体已达饱和状态。经检测,地下水无侵蚀性。
(二)加固方案的比较
1、灌注桩。因场地土呈软塑流塑状态,成孔很困难,需要有较高施工技术水平来保证施工质量,且造价高、工期长。
2、碎石桩。工期短,施工简单,造价低;因受场地条件的限制而不能采用。
3、预制桩。能较好地满足所需要的承载力,但工期长,施工噪音大影响周围居民的正常生活;其造价经测算约54万元。
4、深层搅拌桩。施工速度快,工期短,施工方便,能较好地保证施工质量,造价约23万元,仅是预制桩的42.6%。
经方案比较,决定选用深层搅拌桩处理地基。地基处理后的承载力标准值F=250KP。
(三)深层搅拌桩的施工
1、室内试验
软土地基深层搅拌加固法是基于水泥对软土的加固作用,而目前这项技术无论设计计算方法,还是施工工艺都不太成熟,因此,应特别重视水泥土的室内外试验。试验步骤:1)为保证试验准确性,将现场挖掘的天然软土立即封装在双层厚塑料袋内,基本保持天然含水量;2)根据施工要求的试验程序、配方,分别称量土、水泥、外掺剂和水,放在容器内搅拌均匀,按要求进行振动,制成试块后,盖上塑料布,防止水份蒸发过快,并按要求进行养护。本工程经过室内试验得出如下结论,水泥土的容重比原状土仅增加2.7%,因此,其加固部分对于下部未加固部分不会产生过大的附加荷重,水泥土的无侧限抗压强度为2.12MP ,大于设计要求的F =2.0MP 的要求,满足设计要求。
2、施工要求
目前,对深层搅拌法加固质量的检验缺少简便可靠的办法,因此,我们要求施工单位严格按照建筑地基处理技术规范《JG79—91》有关要求进行施工,并提出以下要求:(1)每根桩均应确保均匀和足额的喷灰量,送灰时要密切注意电子称计量变化,如发现喷灰量不足,应及时采取复喷或补喷等措施,每根桩应保证送灰连续、均匀、不得间断;(2)考虑到与基础接触部分的搅拌桩顶部受力较大,因此,要求对桩顶1.5m范围内复搅、复喷。因设计时考虑桩端承载力,因此,应确保桩端质量,除应复搅、复喷外,钻头至桩底时,应原位旋转1~2分钟,以便叶片对土的压实及水泥的充分拌和,并以慢档提升0.5~1.0m。
三、结语
写字楼投入使用一年多,经观测基础沉降基本稳定,总沉降量为5.9cm,完全满足使用要求,从施工情况看,在含水量较高的软土地区,深层搅拌法处理地基比较适合,且施工简单,经济合理,效益好。
中图分类号:B032.2文献标识码:A
近年来,我国经济的快速发展使得建筑工程成就显著,同时也带来了不少工程质量问题,其中地基基础方面的问题占很大的比重,尤其是砖混结构的老旧房屋。由于砖混结构房屋抗剪强度低、抗震性能差,工程中易出现沉降不均匀,倾斜、开裂等问题,造成建筑物不能满足安全、适用、耐久的要求。城市建设规模的不断扩大,使得一些建筑物不得不建在不良地基上,在这种情况下又未对地质勘察、设计、施工、监测等环节加强监管,便会发生不均匀沉降、开裂、倾斜等事故。其次,我国现存的大量古代建筑,由于建造时期施工技术水平的限制,以及在长期使用中结构功能逐渐减弱,出现了倾斜、结构破坏等问题,使房屋的建筑结构需要进行加固处理。一般加固处理包括几种类型,如既有建筑在功能的改造方面的加固处理、对结构发生裂损的进行补强处理、房屋整体的结构纠偏、加固以及对单位构件截面承载力进行加固处理等。
1.纠偏加固施工关键技术分析
建筑物倾斜包括整体倾斜和局部倾斜,造成建筑物倾斜的原因很多,有上部结构、地基基础的原因,也有环境和外部干扰的原因,或者是这些共同作用的结果、建筑物倾斜发展的过程也不相同,有的是在施工过程中产生的,有的是经过长时间积累在使用多年后才暴露出来的,还有在外力作用下突发产生的。建筑物倾斜的发展趋势也不相同,有逐渐趋于稳定的,也有等速进行甚至突然趋大的。建筑物倾斜往往是地基承载力不足、变形过大、地基失去稳定性的反映,只有明确建筑物倾斜的原因,并对房屋纠编加固处理的必要性和方案的合理性进行充分研究,才能有效的进行建筑物的纠偏加固工作。总之,建筑倾斜是地基丧失其稳定性的反应,是地基不均匀沉降的结果。当沉降量超过一定的范围会造成危害。因此须对建筑物进行纠偏。纠偏技术一般有顶升(抬升)、迫降、阻沉以及综合处理等、常用的纠偏方法及特点如下:
1.1 顶升纠偏
顶升纠偏法是指在建筑物基础沉降大的部位采取顶升措施,或者在沉降大的一侧地基土中注入具有挤密加固作用或具有膨胀性的浆液的纠偏方法。
图1顶升法纠偏计算示意图
顶升纠偏法有框梁顶升纠偏法、托梁顶升纠偏法、静压桩顶升纠偏法、地基注浆顶升纠偏法及双灰桩顶升纠偏法等。
1.2 迫降纠偏
采取措施迫使建筑物沉降较小的一侧下沉,减少或消除与另一侧的沉降差,以达到纠偏倾斜建筑物的目的。
图2迫降法纠偏计算示意图
常用的迫降纠偏方法有掏土纠偏法、加压纠偏法、抽水纠偏法和浸水纠偏法。
1.3 阻沉纠偏
采用地基基础加固托换方法或改变结构形式和地基附加应力分布,减少或阻止沉降较大一侧的沉降,而让沉降较小的一侧继续沉降。使原来的沉降趋势反方向发展,从而达到纠偏目的。主要方法有:部分托换调整纠偏法、卸载纠偏法和调整上部结构纠偏法。
1.4 综合纠偏法
同时采用两种或两种以上的纠偏方法达到建筑物纠偏的目的。这数种纠偏方法有时是预先确定的,有时是在纠偏施工过程中根据纠偏情况进行方案调整而采用的。
(1)顶升、迫降法相结合
即先在沉降较大的一侧用锚杆静压桩或坑式静压桩进行顶升,以减少沉降差和基底压力;然后在沉降较小的另一侧用掏土或抽砂、抽水、浸水、加压等方法迫降,直至建筑物被纠偏扶正为止。
(2)多种迫降法相结合
为了加快沉降较小一侧沉降速度,可将两种或两种以上的迫降方法混合使用,已达到建筑物纠偏扶正的目的。
(3)卸载牵拉纠编法
对于软土地基上的贮池、贮罐等筒体结构的纠偏,可先卸载,然后利用筒体结构刚度较强的特点,用牵拉的达到纠偏扶正的目的。
1.5 桩基础纠偏法
主要有桩基水冲纠偏法、断桩纠偏法和掏土、浸水等常规纠偏方法。
(1)桩基水冲纠偏法
用高压水冲刷桩周或桩底土体,促使基础下沉,达到纠偏目的。一般情况下,
对于摩擦桩和较长的摩擦端承桩,一般冲刷桩身土;而对较短的摩擦端承桩,则常常冲刷桩底土层;端承桩不适用该方法。
(2)断桩纠偏法
断桩纠偏法是通过凿除桩顶周边混凝土,使被凿桩段的截面积减小,局部压应力增大,迫使承台下沉而达到纠偏目的。纠偏后应恢复桩顶与承台的可靠连接。当原桩承载力不足时,可对原桩进行加固。
(3)掏土、浸水等常规纠偏方法
对于桩和承台共同作用的情况,可采用浸水掏土相结合的方法,将承台底土所承受的荷载转嫁到桩顶上去,从而迫使桩身下沉,达到纠偏的目的。端承桩不适用该方法。
2.纠偏加固设计优化实例分析
工程实例:某住宅楼,砖混结构,建成于1995年,楼体发生沉降、倾斜。经勘核,大部分地基的承载力无法满足上部结构的要求。要解决沉降与倾斜问题,首先必须对承载力不足的地基进行加固,使其满足承载力的要求,然后才能进行纠偏,解决建筑物的倾斜问题。通过对建筑物检测分析结果,综合比较,反复论证,决定采用坑式托换加固法与浅层掏土纠偏法相结合的纠偏加固方法。
在该工程的维修施工过程中,将原沉降较大一侧的压桩和原沉降较小一侧的掏土纠偏同时进行,并推迟原沉降较小一侧桩的托换,既缩短了工期,又减小了桩顶的附加应力,同时房屋的附加沉降也控制在允许范围内,取得了较好的纠偏效果。
图3纠偏加固施工图
纠偏能否成功关键在于方案是否合理、施工是否得当。因此,方案设计前应进行充分的调查研究,严格按方案施工、并进行严密的监测、及时准确的反馈建筑物沉降情况。
2.1加固区坑式托换桩设计
南端基础座落在软弱地基上,必须首先对该段进行稳定加固,控制其在纠偏施工和以后的长期使用中不再产生新的沉降。因此,对南端软弱地基采用桩式托换法加固处理。
(1)桩距及桩数
在加固区条基下均匀的布置托换桩,根据/条基一疏桩基础0桩距(>6d)可确定加固区承重横墙及纵墙下的托换桩数。加固区托换桩的布置共布置33根桩,该加固方案的原理就是采用桩式托换法,使基底土得到补强加固,托换桩与土形成疏桩复合地基,共同承担上部结构荷载。
(2)单桩承载力设计值确定
根据数据可知,砖混结构住宅楼单位面积的重量为1.5t,根据加固区的总建筑面积可估算加固区建筑物的重量约为1O00t,根据桩数可知单桩承载力设计值约为300kN。
(3)极限承载力
参考工程地质勘察报告,以砾砂层作为地基持力层,则南端托换桩入土深度约为11.5m(桩长9m),北端托换桩入土深度约为6.0m(桩长3.5m)。按公式估算桩竖向极限承载力,则最南端桩竖向极限承载力为560kN;北端桩竖向极限承载力为400kN。
(4)终压力
坑式静压桩的终压力可由设计单桩承载力确定:
P压=KP
式中: P压终压力;P为设计单桩承载力标准值;K为压桩力系数。与地基土性质、压桩速度、桩材及截面形状有关。在粘性土地基中,当桩长小于20米时,K值可取1.5。
(5)条形基础受力验算
静压桩作用下对钢筋混凝土条形基础进行抗冲切、抗剪和抗弯能力验算,验算结果符合规范要求。根据设计共布置地基托换桩96根,1~33号桩的设计承载力为300kN,根据公式桩的终压力为450kN,以确保南端地基加固后建筑物不再沉降;34一96号桩的设计承载力为2OOkN,根据公式桩的终压力为3O0kN,用来加固补偿北端地基因掏土对地基稳定性的破坏。该建筑物总的建筑面积为2974.31m2,根据经验可知砖混结构住宅楼单位面积的重量为1.5t,则该楼总重为4164t。
托换桩采用钢筋混凝土预制桩,桩截面为200mm×200mm桩身混凝土强度等级为C30,内配4根直径为12mm主筋,箍筋采用直径为6mm,间距为150mm,两端预埋8mm厚钢板,用于电焊连接桩段,桩段长度有1.5m、1.2m、1.0m、0.8m、0.5m等几种。
图4预压托换桩结构图
1)上部结构加固
对上部结构刚度不满足纠偏要求的部位进行加固,填充加固抗压验算不满足要求的一层~五层(l)轴线(D)一(F)轴线卫生间与窗间的墙段,加固抗压验算不满足要求的一层(14)轴与(E)轴相交处纵墙。
2)水平向掏土,迫使基础沉降
在沉降量小的北端,选择直接在条形基础下进行水平向掏土,削弱原有的支撑面积,加大浅层土中的附加应力,迫使基础沉降。为能实现有效掏土和有效沉降,在该楼房北端承重墙两侧间隔布置掏土工作坑,每次掏土量应从北向南依次减少;基底土体被掏产生临空,地基支撑面积减小,接触应力增加,地基土产生侧向挤压变形,迫使基础逐渐下沉。
2.2坑式静压桩施工工艺
确定桩位-操作坑开挖-第一节桩就位、校正-压桩-深度及压力值记录-下节桩就位、校正-焊接接桩-压桩-压桩力达到设计要求-最终深度及压桩力验收-托换处理-承台制作-操作坑回填-地面回复。
坑式静压桩是利用建筑物上部结构自重作支承反力,用千斤顶将预制好的钢筋混凝土桩接长后逐段压入土中的施工方法。坑式静压桩是在既有建筑物基础底下进行施工作业,因而难度大且有一定的风险性,所以施工时必须严格的施工程序和具体的施工操作方法。
2.3坑式静压桩的托换处理措施
(1)加固区坑式静压桩的处理措施
由于南端地基变形过大、地基承载力严重不足,有地质勘查报告和施工日志可知南端的杂填土层较厚,且在地基基础施工时没有对杂填土进行处理。因此,为了有效的阻止南端地基的沉降变形,须对南端地基进行静压桩托换加固,静压桩穿过软弱地基层落在可靠地持力层上。为了使静压桩提供稳定持久的承载力,减少地基的压缩变形,对加固区静压桩做以下的处理措施:
l)在静压桩压桩施工前,凿除条基底部与桩接触区域的素混凝土垫层,并打磨光滑,以减小静压桩头部位与条基底部的压缩变形。
2)压桩施工压桩力达到终压力控制标准时,将液压千斤顶不卸压稳压一段时间,以提高静压桩承载力的可靠性。
3)液压千斤顶稳压后,安装托换架,用两个同型号的手动千斤顶在托换架上同步加压,直到液压千斤顶压力表读数下降时为止,量取桩头部位到条基底部的距离,用截取的钢管托换液压千斤顶,在钢管上垫上钢垫板并用钢楔打紧。
(2)掏土区坑式静压桩的处理措施
地质勘查报告显示,北端地基压缩性较小,其承载力也较高,但是在浅层掏土法纠偏过程中,掏土施工对地基土造成扰动,破坏了浅层地基土的承载结构。因此,北端地基土中静压桩即可以起到掏土纠偏完成后分担上部结构荷载的作用,又可以起到在纠偏到过程中保护上部结构,防止纠偏过大的作用。为了使静压桩能够很好的跟地基土一起承担上部荷载,并充分发挥桩的承载力,使桩产生一定量的下沉,达到桩同作用的效果。因此施工时对掏土区的静压桩做以下的处理措施:
l)压桩施工压桩力达到终压力控制标准时,将液压千斤顶不卸压稳压一段时间,避免地基土中的薄夹层对压桩力的影响。
2)压桩完成后卸掉千斤顶,并在桩顶上放置预留了一定沉降缝隙的钢管,起到建筑物沉降过大时的保护作用,对于沉降过大部位或者建筑物变形的关键部位可以在桩顶上安装大吨位千斤顶,来控制沉降。
3)当掏土施工完成后,各点沉降达到目标值后,需对静压桩进行托换处理,托换施工也采用预压托换法。由于条基下混凝土垫层的存在,当桩受力后有一定的刺入量,使得桩同作用的优越性得以发挥。
结语:
随着科学技术迅猛发展,实践积累、创新出各类改造加固的新方法,相关行业规范、标准也逐步完善,本文仅针对砖混结构旧楼改造加固工程的设计与施工中对纠偏加固技术进行分析、探讨,希望对我国老旧砖混结构房屋改造、纠偏加固工作提供一些参考。
参考文献:
【1】陈昌露.砖混房屋维修加固技术研究及工程实践[D].天津大学工程硕士学位论文2006年