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磚混結構糾偏設計案例分析研究

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磚混結構糾偏設計案例分析研究

發布日期:2020-03-13 作者: 點擊:

房屋基礎下部存在土層分布不均勻的軟弱土層時,會導致房屋不均勻沉降及傾斜。本文介紹了一幢由于地基變形大導致傾斜的磚混結構房屋,主要論述對比各種糾偏方案的優劣,房屋糾偏的主要途徑:頂升法、阻沉法、迫降法,最終選取迫降法中的堆載加壓方案,聯合采取掏土糾偏,以達到方便、快速的糾偏效果。   

 1工程概況    本工程為昆明市某辦公樓,建造年代不詳,持續使用至今大約20年。房屋平面呈矩形,二層磚混結構,長約57m,寬約13.8m,建筑總高約5.8m。240mm厚實心粘土磚承重墻體上方均設有圈梁,墻下為毛石條形基礎,埋深約1.5m。在房屋使用過程中,發現其有不均勻沉降,房屋的東南角最大傾斜率達到了17‰,已遠超出國家規范《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2012)建筑地基變形允許值4.0‰。  

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2場地工程地質條件    該房屋地基所在區域的土層條件較為復雜,地層結構屬多層型。除地表為人類近期活動形成的地層外,根據沉積環境按成因類型劃分為沖洪積相、湖沼相、沖湖積相等四個不同類型的單元層,整個場地土被評定為中軟土。其中主要以雜填土、湖沼相的淤泥質粘土、泥炭質土等軟弱土對房屋穩定極為不利,具體特征如下:    

①雜填土:褐灰、深灰色,由粘性土混含碎石、磚頭及瓦片等組成,結構松散,稍濕,局部區域存在,平均厚約1.1m。

②淤泥質粘土:淤泥質粘土埋深1.1-3.8m,厚度0.5-2.6m,平均厚度1.5m,軟塑狀,孔隙比1.38,壓縮系數1.05MPa-1,壓縮模量2.26 MPa,承載力特征值70kPa。

③泥炭質土:埋深3-5.5m,厚度3.5-5.1m,平均厚度4.29m,軟塑-流塑狀,孔隙比5.73,壓縮系數8.88MPa-1,壓縮模量0.60 MPa,承載力特征值50kPa。

④粉土:埋深5.5-12.0m,厚度0.3-4.3m,平均厚度1.48m,稍密-中密狀,孔隙比0.87,壓縮系數0.31MPa-1,壓縮模量3.0MPa,承載力特征值120kPa。    

3 房屋傾斜現狀及原因分析    2013年對該辦公樓進行檢測,現場采用全站儀對該房屋整體傾斜進行測量,測量結果表明,房屋南北方向向南傾斜7‰~11‰,東西方向向東傾斜13‰~17‰。2016年再次對2號樓進行測量,用水準儀對室內地坪進行水準測量,測出結果如圖1所示。    17/B軸角點(即17號點)假設為水平點(±0.000),12/D角點(即17號點)測出值為-0.1250m,12/A角點(即11號點)測出值為 0.1135m,兩點相差0.2385m。兩次測量結果均表明:該樓總體沿短軸線方向向東南側傾斜,最大差異沉降約24cm,房屋向東南方向傾斜率約17.7‰。    

引起房屋向東南方向傾斜的原因:①房屋基礎多數處于泥炭質土層強度低,土質壓縮性高,房屋易沉降,以及土層在該地段分布不均勻,導致房屋地基基礎沉降量大;②房屋東南側的周邊建筑施工時擾動了該側土體,引起該側沉降量大。以上原因導致房屋東南側沉降大,引起房屋在短軸方向上向東南側傾斜,傾斜率已遠遠超出國家規范《建筑地基基礎設計規范》地基變形允許范圍4.0‰、國家規范《危險房屋鑒定標準》地基變形允許范圍7.0‰,已構成危險;并且在使用過程中,東南側靠窗辦公的人明顯感覺辦公桌四角不齊平,工作久后,非常不舒適。為了保證建筑物今后的安全及正常使用,需要對該建筑物進行糾偏處理。    

4 房屋糾偏設計方案對比    建筑糾偏技術有:頂升法、阻沉法、迫降法。    

4.1 頂升法 頂升法,通過在建筑物沉降大的部位將建筑物基礎與上部結構沿一特定位置進行分離,采取頂升設備,調整建筑物沉降量來達到糾偏的目的?;蛟诔两荡笠粋鹊牡鼗林凶⑷刖哂袛D密加固作用或具有膨脹性的漿液,促使膨脹劑反應產生較大的膨脹力把建筑物一側頂起,從而達到糾偏的目的。   

頂升法的缺點:

①頂升時必須均勻遞變,防止快速頂升對建筑物造成破壞;

②頂升法的糾偏效果一般,糾偏不大,有擾動地基土的危險,實行困難。優點則是頂升糾偏通過恢復或提高建筑物原來的設計標高,避免了建筑物標高降低后的其他影響。    

4.2 阻沉法 阻沉法,通過加固托換沉降較大一側的地基基礎或減小該部位地基附加應力,阻止了該部位的沉降,沉降較小側則繼續沉降,從而減小與沉降較小一側的沉降差異,可使建筑物傾斜得以糾正。主要方法有:托換基礎加固法、卸載糾偏法、上部結構調整糾偏法。    

組沉法的缺點:

①托換基礎加固糾偏法和卸載糾偏法有其局限性,糾偏效果不大,只適合作為輔助措施;

②上部結構調整糾偏法施工時妨礙建筑功能的正常使用,而且還引出地基基礎的承載力問題。優點則是卸載糾偏法對于傾斜量小的建筑,方便易行。    

4.3 迫降法 在建筑物沉降小的一側采取措施迫使該側下沉,適當增加該側的沉降量,用以減小與沉降大一側的沉降差異,從而達到糾偏的目的。主要方法有:堆載加壓、掏土糾偏、浸水或抽水糾偏等。    迫降法的缺點:

①糾偏效果強烈,具有突變性,不易控制;

②由于糾偏速度快,會導致房屋墻體出現開裂現象,以及水管、電管拉壞,這些都需要在完成糾偏后進行修補。

優點:

①在施工過程中,不影響建筑物部分使用功能,可以繼續用來辦公;

②可以快速減小建筑兩邊不均勻沉降差,預計3到6個月可取得明顯的效果;

③相對頂升糾偏等方法,費用更加經濟、施工操作更為簡單易行。    根據該房屋的傾斜狀況、沉降發展趨勢、基礎形式,而且考慮到地質條件,房屋基底部位多為淤泥質土和泥炭質土,往下5.0m左右位置多為粉土和粘土層,綜合考慮下采用迫降法中的堆載加壓聯合掏土糾偏方案?;诜课菹驏|南方向傾斜現狀,考慮在建筑物沉降小的一側(1-17/A-C軸一側)堆載沙包等臨時加荷設施,加大該側地基附加壓力,迫使該側沉降加大,用以減小建筑物兩邊不均勻沉降差。    

5 房屋糾偏設計施工要點    堆載沙包壓重時,考慮到底板下的土體承擔了一部分荷載,導致基礎附加應力增加不大,短期內達不到明顯沉降效果,因此,在一層底板處,掏空土體,在基礎上直接搭建預制或現澆混凝土板,在板上堆載臨時荷載,使荷載由板直接傳至基礎,不使該部分土體分擔荷載,以增加基礎直接受力,加快側邊的沉降,快速減小建筑物兩邊不均勻沉降差。。    

①查明地基土層的土層性質和基地壓力大小,估算沉降量,用PKPM建模,計算所需要施加壓力的大小。計算結果:未堆載加壓前地基變形達到100mm,當堆載量約30kN/m2后,地基變形達到220mm,基底承載力能滿足要求。    

②先鑿除沉降小一側(西北側)一層房間基礎上的頂板(不包含樓梯間、衛生間),挖除條形基礎頂板上的覆土,暴露出基礎;在基礎上搭建現澆混凝土板(厚約150mm)。    

③在該側(西北側)沿墻內外(不包含樓梯間、衛生間)堆載沙包加重,墻內12個房間堆滿,墻外堆出2m寬度,堆載量約30kN/m2。堆載量根據房屋西北側沉降量的大小做出變動調整,沉降小處,堆載量大,沉降略大處,堆載量??;加載過程必須分級加載,根據嚴格監測的數據,進行動態調整。    

④在該建筑糾偏前,要編制監測方案,布置傾斜監測點、沉降監測點、裂縫監測點;在施工過程中,每天監測不少于2次,根據沉降的情況再進行堆載荷載的大小調整,實施動態調整;在糾偏完成以后的半年內,仍要繼續監測房屋的傾斜及沉降情況。    

⑤該棟建筑物糾偏后,其糾偏合格標準應符合《建筑物傾斜糾偏技術規程》(JCJ270-2012)的要求,即    Sh≤0.004Hg    Sh:建筑物糾偏頂部水平變位設計控制值    Hg:自室外地坪算起的建筑物高度    該建筑物糾偏頂部水平變位不大于23cm。    

⑥在該建筑糾偏完成以后,要對房屋經行修補處理,如堆載加壓中拉壞的水管,墻體出現的裂縫。   

①本文通過結合工程實例,武漢新盛建筑根據對該房屋的檢測和檢查結果,對比各類糾偏方案的優劣,迫降法中的堆載加壓方法可成為當中最為可行性的參考,它最為經濟,方便,安全。②目前該房屋正在用此方案進行糾偏,已歷時60d,房屋傾斜率為10.3‰,糾偏效果明顯,但還未滿足國家規范要求。糾偏仍在進行中,直到房屋的沉降趨于穩定。

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