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岩土研究院

工程实例-静压生石灰桩加固危险房屋地基

358 2022-01-06 09:46:19

3.6.1 工程概要

某小学教学楼建筑面积1500m²,平面呈"Z"字形,见图 3-21 所示。设计时北楼和厢配楼均为三层,南楼为二层。由于设计前未进行地质勘察,加之结构体系欠合理,施工时即发生北楼严重向南扭曲倾斜,墙体部分多处出现开裂,最严重的已达 3crn 多宽,且厢配楼外廊柱也产生水平断裂。为此,施工中不得不将厢配楼的楼梯间全部拆除,同时将厢配楼三层拆除卸荷降低为二层。到加固时北楼东南角向西扭曲并向南倾斜已达18cm。经有关部门鉴定,该楼为危险房屋,限期拆除重建。

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由于教育经费短缺,更主要的是因拆除重建会影响教学工作的正常开展,经研究决定对现有地坪以下地基进行如固稳定后再修复上部结构处理方案,重点是对北楼地基的加固稳定,以确保该教学楼继续安全地使用。

3.6.2 工程地质情况

经补勘查明,该褛坐落在层厚变化较大的软弱地基上,土层自上而下分别为∶一、素填土。软塑状态,厚度为1.1~1.5m。二、粉质粘土。可塑状态,厚度为0.6~3.0m。

三、黑色粉质粘土。含有机质,软塑状态,厚度为0~1.6m,有部分区域缺失此层。四、青灰色淤泥质粉质粘土。此层可分为两个亚层。上层含有机质,处于流塑状态,下层含少量有机质及云母片,处于软塑状态。上下层厚度变化很大,此层最大厚6m 以上。日在两亚层间局部范围内还夹杂有泥炭层,天然重度仅12kN/m²³,干重度仅9.1kN/m²3,其最大厚度达1m。

五、青灰色粉质粘土。含少量有机质及氧化铁,可塑状态,厚度0.7~1.3m。六、黄灰~灰黄色粉质粘土。可塑状态,埋深在 3.3~11.0m以下。在南、北教学楼的中间地带,水平层理变化较大。

钻孔布置及土层分布如图3-22 所示。地基土物理力学性指标见表 3-8。

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3.6.3 地基加固

考虑到石灰桩具有吸水膨胀特性和挤密充填作用,为了减少地基的不均匀变形,减轻北楼三层部分的南倾扭曲,并利用生石灰的吸水膨胀抬高下沉部分的建筑,决定采用石灰桩加固地基。由于建筑物已发生了开裂倾斜,为了防止因采用振动沉桩可能造成的进一步倾斜,所以采用静压生石灰桩施工工艺。压桩机的最大压柱力可达 300kN,最大压桩长度可达7m,既可压直桩,又可压斜桩。

加固设计主要考虑基底下 5m 深度范围内的软土层,使之形成硬壳层,以满足地基压缩层范围内的强度和变形要求。为了增强加固效果及减轻不均匀沉降,根据地质情况沿外墙基础布置了不等桩长的石灰桩群,见图3-23。其中7m长斜桩 77根、6.5m 长斜桩41根和7m长直桩78根,桩径均为300mm。由于施工过程中因围墙等障碍物的影响,,减少了一些

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加固地段,同时根据沉降观测数据对原设计方案作了部分修改,增加了4.3m 长的直桩和4.3m、5.0m 长的斜桩,实际共布桩 226根,累计1380.2延长米。

石灰桩压桩施工按图 3-23所示的施工顺序依次进行。填料选用新鲜的块灰,斜桩每50cm下料一次,直桩每 100cm下料一次,并根据不同的深度采用不同的投料控制量.有140kg、160kg、180kg、200kg 和 220kg。每根桩顶1.5m 的长度范围内用1∶1的碎石∶山砂封顶。地基加固实际用灰量达190余吨,加固地基土范围约 700m²,平均每平方米地基土耗用生石灰270kg。

3.6.4 加固效果

一、沉降观测

沿教学楼周围共设置了20个沉降观测标点,见图3-21,在三个半月里共观测了7次,最后一次是在压桩施工完成后第 55天测得的。

观测结果表明,各测点都呈现膨胀上抬趋势,整个三层北楼的南墙平均上抬 23mm,北墙平均上抬 9mm,该楼平均上抬18mm,加固前,由于扭曲原因,该楼东南角南倾的水平距离已发展到180mm;加固后,由于膨胀上抬减少其倾斜角度,该楼实际还南倾130mm,尽管其效果未能达到恢复原状,但也能满足建筑物的正常使用要求,该楼可在稳固地基上安全地继续使用下去。

二、静力触探试验

加固前,围绕教学楼布置了22个静力触探孔。加固施工结束,按照实际加固区域,对其中11个孔进行了静力触探试验。三个月后工程验收时,又对北墙南侧的5个孔进行了静力触探试验。三次触探试验结果一次比一次好,反映出地基土的加固效果是明显的。试验结果表明,p;值由原天然地基的392~981kPa增长到981~2943kPa,压缩模量 E、由原天然地基的1.962~2.943MPa增长到4.709~12.263MPa。其中J1和J3孔(位置见图3-21)5m深度加固范围内的 p、平均值达2943kPa,E。达12.066MPa。三次静力触探 p、曲线如图3-24 所示。地基承载力达275kPa,效果十分明显。

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由于石灰桩打设后距测试时间较短。石灰柱与周围土体的物理-化学反应尚未完全结束,石灰桩的加固作用随着时间的推移还会有所增大。

该教学楼经加固恢复使用后不到一年,附近发生了5.6级的地震,震中距教学楼仅40km.未发生任何异常,表明地基加固取得了圆满成功。