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岩土研究院

静压生石灰桩加固危楼地基

317 2022-05-27 09:27:39

(一)工程和地质概况

江阴市三房巷小学教学楼平面为"Z"字形组合单元,见图 8-25。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探,加之建筑体系和结构欠合理,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 3cm 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,同时将厢配楼从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。经鉴定,该楼为危险房屋,需拆除重建。


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加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。


经补勘表明,该楼坐落在层厚变化极大的软弱地基上,土层自上而下分别为;


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(1)素填土。软塑状,厚度为1.1~1.5m。

(2)粉质粘土。可塑状,厚度为0.6~3.0m。

(3)黑色粉质粘土。含有机质、软塑状,厚度为0~1.6mn,有部分区域缺这层。

(4)青灰色淤泥质粉质粘土。该层又分两个亚层,其中上层含有机质,处于流塑状;下层含少量有机质及云母片,处干软溯状。上下层厚度变化很大,此层最大厚 6m 以上。目两亚 层间局部范围内还夹杂有泥炭层,重度仅 12kN/m²,干重度仅9.1kN/m³,最厚的地方约 1m。

(5)青灰色粉质粘土。含少量有机质及氧化铁,呈可塑状,厚度 0.7~1.3m。

(6)黄灰~灰黄色粉质粘土。呈可塑状,埋深在 3.3~11.0m 以下。尤其在南、北教学楼的中间地带水平层理变化较大。


(二)地基加固

考虑到石灰桩的吸水膨胀特性和挤密充填作用,为了减少地基的不均匀沉降。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,决定选用石灰桩加固地基。考虑到建筑物已发生了开裂倾斜,为了防止采用振动沉桩可能造成的进一步倾斜;所以决定采用静压生石灰桩方案进行加固。


生石灰桩采用由南京建筑工程学院设计的最大压桩力可达 30t、最大压桩长度可达7m、并能在 60°~90°范围内调整压桩角度的静力压桩机施工。


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,以满足地基压缩层的强度和变形要求。为了增强加固效果。减轻不均匀沉降,根据地质状况沿外墙基础布置了不等桩长的石灰桩群,见图8-26。石灰桩原设计分别距教学楼外墙基础3.0、2.6、2.0. 1.7m,桩径 30cm,桩间距平均为100cm,分与水平面成 60°倾角的7m 长斜桩77 根和 6.5m 长斜桩 41根及直桩 78根。由于施工中围墙等障碍物的影响,减少了一些加固地段,同时根据沉降观测数据对原设计方案作了局部修改,增加了 4.3m长的直桩和 4.3m、5.0m 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 8-26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;自下而上分别采用140kg、160kg、180kg、200kg 和 220kg作为控制指标。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。


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2.沉降观测

沿教学楼周围共设置了20个沉降观测标点(见图 8-26)在三个半月里共观测了七次。最后一次是在压桩施工完成后第 55 天测试的。


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。


江阴三房巷小学教学楼经加固恢复使用后不到一年,江苏常熟发生了5.6级的地震,震中距教学楼仅 40km,教学楼未发生任何异常,表明地基加固取得了圆满成功。