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岩土研究院

【加固纠偏工程案例】用掏沙纠倾法处理基础不均匀下沉倾斜房屋

65 2023-09-11 10:00:00

在冲积平原和江河三角洲地区兴建的浅基础结构房屋,由于基础的设计或施工处理不妥而造成不均匀沉降的现象很多。要做到投入较少的人力物力财力进行危房维修,“掏沙纠倾”是一种比较行之有效的方法。


1、地质及工程概况


广东省高明县城为近年兴建的新城区,位于珠江堤岸西侧的冲积洼地,一般地质情况自上而下为:第一层耕植土厚约0.4m,第二层软塑粘土厚1.2~l.4m,第三层淤泥厚3m左右,第四层淤泥质土厚9~11m,再下是亚粘土等。由于该地区是明显的软质土地表结构,加上新县城的市政排水系统不健全,城市的废水得不到集中排放,只能向地下渗透,致使地下水位很高,地面下挖20~30cm便可见水,所以该城区不少未打桩的2~3层房屋均出现不均匀沉降,房屋倾斜现象严重。

该县城某厂内,有2座4层砖混结构宿舍,平面呈矩形,坐北向南。其中一幢的建筑面积为1000m2,高14m,采用纵横钢筋混凝土闭合式条形基础,条形基础宽度最大3.2m,最小1.5m,纵横墙连成整体,在转角处及楼梯间设有混凝土构造柱。基础设计要求由原地面下挖2.6m,在离外墙边2m范围内换土,密实铺1.2m厚粗砂。另一幢建筑面积1100m2,情况大体相同。这2座宿舍在施工中和建成后整个地基下沉,且出现不均匀沉降。建筑物向北倾斜,倾斜率最大达1.85%,楼地面明显南侧高、北侧低,基础最大沉降差15.2cm(南北向),并引起三、四楼层东西端的窗台下和部分砖墙出现斜裂缝,个别楼板产生45。角裂,严重影响住户的使用和安全。


2、事故原因分析及处理方案的选定


根据调查与勘察,这起工程质量事故的主要原因有以下几点:

(1)换土厚度不够是引起普遍下沉的直接原因。粗砂垫层施工不符合设计要求,厚度仅0.8~1m(设计要求1.2m)。填砂的密实度也不均匀,使地基士的相对变形加大。

(2)建筑物的形心与重心不重合,重心偏向北侧,产生较大偏心力矩(约5000kN.m),致使基础底面产生的最大压力差达30kN/m2,造成明显的不均匀下沉。

(3)排水系统不健全,地下水位过高,在施工中和施工后都对基础产生不利影响。由于建筑物的整体刚度尚好,这是纠倾技术安全实施的基本前提,基础底部采用了换土处理方案,是实施掏挖处理的必要条件。因此决定采用“掏沙纠倾”,法,就是掏挖基础下的沙垫层,利用房屋本身的自重使其复位。


3、纠倾的准备与实施


3.1、观测

施工前和施工中,采用以下方法对房屋的沉降进行观测,以便校核、调整控制每个步骤具体的掏沙量。

(1)在建筑物四个大角及南北外墙中间处挂垂球,观测倾斜数值。

(2)用水准仪在建筑物外墙上扫描一水平线作为掏沙前的基准线,并用于控制纠倾时的水平变化。

(3)在首层外墙内侧或外侧大角处设辅助水平测量的连通管,以水准器随时监测沉降。

(4)用水平尺测量楼地板的倾斜角度。每天开工前、下班后两次定时用水准仪全面测量各墙柱下沉量和各大角垂球的倾斜值、连通水管水位,并列表记录。

3.2、掏挖

掏挖主要在南侧进行(即原沉降少的一侧)。将每条轴线的条形基础沿轴线1m左右划为一段,以使基础恢复水平为原则,计算每段下的掏沙总量。并注意每段由高到低顺序间隔掏挖。每次的掏沙厚度不能过大,约分10个循环完成,每个循环周期控制为2~3d。掏挖时在条形基础底板两侧向内挖进,沙钩和插管(钢钎)平插。每段要均匀,并注意基础底板的底面(朝下的一个面)不能完全架空或掏成一个孔洞,以防基础因应力集中而突然下沉导致破坏。务必保持各轴线基础按线性比例平稳下沉,尽量避免使整个结构由于地基反力不均匀而产生过大弯矩及扭矩。

经过以上纠倾工作,当建筑物的倾斜率符合地基设计规范规定的允许值(0.25%~0.3%)时,停止掏挖。掏挖后基础下的空隙必须立即填塞石料,并利用房屋自重压实地基,继续向垂直位置恢复。


4、结语


从完成掏沙纠倾的观察数据分析,建筑物由1.85%的倾斜度纠正成小于0.3%的符合规范规定的倾斜率,效果是明显的。从用纱纸封贴的裂纹观察,房屋调正后,裂纹不但没有发展,而且还有部分合拢。2座宿舍采用“掏沙纠倾”,法,施工工期分别为12d和7d,纠倾和修复的费用共6.5万元,占2座宿舍总造价的16.3%。