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岩土研究院

【加固纠偏工程案例】混凝土地下蓄水池上浮破坏扶正加固技术

53 2023-08-28 10:04:55

合肥市某研究所新建600m3圆形混凝土地下蓄水池,由于主体工程完工后管理不善,池顶未能及时覆土,加之连将大雨,现场排水措施不当,水池西侧长时间受水浸泡后造成水池自西向东倾斜上浮。倾斜后的最大差达595m2

水池上浮后,经与设计单位研究决定,先将池内注水250 m2以阻止水池继续上浮,但由于复位工作未及时进行等原因,导致水池各部位破坏。


1、破坏情况


整个池底呈锅底状破坏,锅底状最深处下陷180mm;池底板距离池壁450mm左右的环向裂缝已基本贯通,裂缝宽度最大达7mm;池底板中间亦有纵横方向的裂缝,地下水由裂缝涌向池内。

池内有纵横各3排共9根混凝土柱,经检测,由于底板上浮使柱子出现不同方向的拉、压破坏,底板呈锅底状后中间下沉,使柱与基础交接面及柱与柱帽交接处的混凝土拉裂破坏。.

池顶盖的裂缝位置和破坏状况与底板大致相似,但损伤程度较底板轻,环形裂缝最大宽度5mm,裂缝深度未发展到板底。

距底板780mm高度范围内池内壁出现轻微的环向裂纹,其余部位未发现破坏迹象。


2、事故原因分析


施工周期长,特别是垫层混凝土施工完毕后.底板与池壁未及时施工,两者施工间隔长达10个月,使底板与垫层结合的整体作用受到影响。

雨汛期间现场排水措施不当,且由于管道安装时,将西侧进水管位置土方开挖后未能及时回填。土建主体完工后曾在池内注入800mm深的水进行养护及压重,而管道安装时将池内水排干,安装完毕后又未能重新加人,设计池顶300mm厚覆土也未能及时施工,减小了水池的抗浮能力。

各施工及协作单位之间未能密切配合,水池在没有复位的状态下,一次性注水量超载,导致事故发生。


3、事故的鉴定意见及处理方案


水池底板呈锅底状破坏,其裂缝宽度已超过了规范要求,复位中板底泥浆从裂缝中冒出,可认为底板钢筋和混凝土已不能共同工作,底板与池壁的连接已失去作用。因此,底板经处理后只能作为垫层使用。经挖开检测后确认,垫层厚度和强度均满足设计要求,也未发生上浮。底板上浮后泥浆的流入只导致底板与垫层的脱离,垫层仍可使用。

柱裂缝可认为是由于水池复位时底板和顶板的破坏,导致柱承受偏压荷载的影响而拉压破坏,其裂缝宽度已超过规范允许值,钢筋受力已达到极限状态,但考虑到每根柱承受的荷载较小,可采取“加筋外包”法加固。

顶板的裂缝亦超过规范允许值,但其位置对顶板的整体破坏影响不大,考虑到上部荷载较小,故采取柱顶上部加钢筋混凝土板带的方法,以尽量减小顶板上部荷载及满足防水要求为原则进行处理。

池壁内侧除有1道环向裂缝处,其他基本完好,轻微裂纹仍在允许范围内,钢筋还处在弹性阶段,混凝土和钢筋仍能共同工作,因此池壁保留,在裂缝位置做适当封闭即可。

根据现场实地检测与鉴定,对第一手资料进行分析及验算,为缩短修复工期和减少费用,确定除底板重新施工外,其他采取复位及加固的方案进行处理。


4、复位方案


水池复位:池底呈锅底状破坏后,池底漏水严重,加水施压已不能对池体复位起作用。待池底板与垫层之间的淤泥和流砂排除后,只能靠水池自重和外部加压的方法进行复位。复位时将水池周围的回填土方自西向东对称分层挖开,并在池体西侧距池壁3.0m远处挖一积水井,以利于开挖后池壁周围泥浆水的排出。为避免水池东侧穿过池壁的4根出水管对池壁复位的影响,复位前将管道切断。

由于水池己倾斜,为防止回填土同时开挖会导致池体产生由西向东的滑移变形,决定东侧1/3圆弧长度内的填土暂不挖除,以保证对池壁的侧压力。待池壁外侧回填土开挖后,检查底板与垫层脱离的高度和泥浆涌入的情况,然后对称地将泥砂仔细清除。采用侧面掏土与底板钻孔相结合的方法,即靠外侧的泥砂用人工掏除,其余部位在底板上按顺序钻孔后(孔按梅花形布置,间距1500mm,该孔兼作底板压力灌浆用),采用高压水泵压水冲洗。经5d时间的清洗及池顶加压,底板已基本复位(残余高差为45mm),复位效果较理想。


5、加固方案


(1)底板施工:底板复位稳定后,从底板钻孔处进行压力灌浆,采用水泥砂浆和纯水泥浆,使用425号普通水泥。施工按逐渐加密的方法进行,分2次施工,间隔时间不少于48h,反复进行至板底孔隙被压实为止,并在底板钻孔处预埋Φ16垂直插筋,以加强新旧底板之间的结合。底板所有裂缝均凿V形槽,清刷干净后用膨胀砂浆进行封闭处理,然后将底板找平,找平后的原底板作为新底板的垫层使用。

(2)新底板的设计厚度为200mm,混凝土强度等级比原设计提高1级(C23、S6防水混凝土)。

(3)池壁加固:池壁采用加钢筋混凝土内套的方法处理,其厚度为l00mm,高度为底板以上1600mm,上口做300mm高斜坡。内套混凝土须与底板混凝土一次连续浇注。

(4)柱子加固:柱子采用加钢筋混凝土外套的方法补强。外套厚度为100mm,纵向钢筋为4Φ12,下端锚入原基础混凝土内,上端穿过原顶板并做弯钩错固于新增板带内。

(5)顶板加固:考虑到上部荷载不大,顶板的损坏程度较底板轻,处理时有针对性地在裂纹部位增加混凝土板带。靠近柱列和池壁的裂缝,板带加宽到池壁外边缘和柱帽上,以利于顶板受力和防水处理。