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岩土研究院

工程实例-某办公楼地基水玻璃加固

321 2022-01-24 11:04:28

一、工程概况

该办公楼为四层内框架结构,底层为食堂,墙厚一砖半,并设有附壁柱。为减轻结构白重,2一4层内墙多采用胶合板结构,整个建筑物刚度较弱,外墙抵抗不均匀沉降能力也较差。基础采用爆扩桩,桩顶由承台梁连接。爆扩桩大头直径为1.0m及1.2m 两种、扩大头埋深大部分为5m左右,南侧外墙下为 7m,均未穿透非自重湿陷性黄土层。外纵墙以一柱一桩为主,个别柱下为2~3桩,室内中间柱下则为6桩。

该建筑物东侧及南侧墙外约2r处,阳近居民在地下埋设水管,无任何防护措施。该水管在25号桩位附近断裂漏水.未及时发现,待外墙明显开裂且裂缝发展较快时才断水,漏水已历时 4~5天。墙体裂缝宽约 5mm,由北向南呈 40°左右的斜裂缝,并由底层向上发展至顶层。 由干建筑物严重变形。门窗启团困难。距裂缝北侧约15mn 处的沉降缝明显张开透亮,表明建筑物东南侧下沉较大。断水后不均匀下沉即停止发展。东侧23~26号桩下沉严重,南侧桩下沉较轻微。由于没有沉降观测资料及竣工时的承台梁高程资料,各桩的绝对下沉量无从知晓。

本工程原设计、施工完成于 20世纪 70年代初,由于未作详细的工程地质勘察,因而上部结构及基础类型的选定没有考虑地基土的湿陷性。另外、从该建筑物使用不久外墙即有细小裂缝来看,1m.直径扩大头的爆扩桩承载力按每根 300kN 取值是偏高的。

二、工程地质条件

该办公楼地处渭河一级阶地前缘,表层杂填土厚约 5m,其下为晚更新世 Q3黄土,层厚5~7m,埋深5~12m,为非自重湿陷性黄土。该层土在9m以上天然孔隙比及含水量均较高,有大孔及虫穴、蜗牛壳、钙斑,盐酸反应强,具有湿陷性及高压缩性。桩长 5m 的爆扩桩大头位于Q;黄土顶部。9m 以下土性较好,块状结构,层底含疆结石,硬塑,属非湿陷性黄土,压缩性中等偏低(见表4.8-9及图4.8-9),12m 以下为粗粒土。

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该楼场地原为古老居民区。在本次加固过程中发现多处枯井,个别深达 10m 充填物为碎砖夹土,有的枯井在 3~5m 深度处仍保持完好,没有塌陷。

事故发生一年后测定土的含水量为24%~26%,表明地基土虽经历一年时间,含水量仍未降低。

该楼南侧毗邻一厨房,一度因水管破裂造成水渗入地基中,土的含水量达27%~37%,致使厨房二层小楼严重开裂,但办公楼在此处外墙未产生严重开裂现象,仅发现有细小裂缝。分析其原因是,南侧爆扩桩深度 7mn。扩大头下部湿陷性土层厚度仅 2m.而9m 以下十层工程性质较好,故外墙未产生严重开裂。

三、加固方案选择

研究加固处理方案时,曾考虑过扩大基础并与承台梁相连接的方法,但因承台梁位于杂填土上。杂填土力学性质很差,施工难度较大;后又考虑将桩头托起的办法,也因湿陷性黄士承载力低,开挖深度将超过 5m,施工安全及场地条件均不允许;也曾考虑用高压喷射水泥浆方法,但设备问题一时难以解决。经反复研究,最终决定采用硅化法加固方案。

四、注浆试验

为了掌握施工工艺并确保加固质量,在施工前选择了类似场地进行注浆试验。先用螺旋钻成孔,将注浆管插至孔底,然后用水玻璃、氯化钙双液法加压注浆,4天后用轻便触探进行检查,并开挖观察土体受浆情况。图 4.8-10及表4.8-10为开挖及检验结果。除个别部分受浆不太均匀外,总的效果良好。对于不加压自渗方法也进行过试验,但影响半径仅0.2m左右。单液因成本较高而未采用,最后采用双液单管加压注浆方法施工。以轻便触探大于 30击确定为已注浆土体,按当时有关规范确定地基承载力大于220kPa。

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五、设计与施工

加固设计是通过两个方案的试验比较后确定的。

(一)由墙体内外分别打两个斜孔(见图4.8-11a)。用锤击法成孔,双液加压注浆,约一个月后再用锤重 28kg 的动力触探检查,土的强度可提高 10%~140%,其中多数提高幅度为50%~70%。取样检查注浆效果,注浆不均匀的或注浆跑满的共占 20%.未注人浆液的占30%;中等程度的占50%,效果不佳。

(二)用振动钻机成孔。由于振动钻机打斜孔倾角可随意改变,遂选用钻机最小允许倾角60°,并由墙内一侧成孔,三排六孔(见图 4.8-11b)。注浆管间距采用0.8m,经检查加固效果良好,确定为主要施工方案。

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此外,对于一些因场地限制,个别不能打单侧三排60°孔的情况,而用先打垂直孔后打斜孔的办法,经检验效果较差。

六、加固效果检验

采用单侧三排倾角60°的双液单管加压注浆施工后,经过一个月进行测试,测试结果如图4.8-12所示。该图为加固前后动力触探击数的对比,由图可见、加固后土的强度提高幅度大多为80%~200%,个别可达400%以上,最低的两个为 50%及80%,均位于上部刚开始注浆处,可能与跑浆现象有关。此外,在两个注浆孔搭接处强度提高也较少。

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在作动力触探检验时曾计划取样作无侧限抗压强度试验,但因挖掘困难,而靠钻机取样因加固后土体既硬又脆,无法取到完整土样,所以没有无侧限抗压强度试验数据。