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岩土研究院

工程实例-旋喷桩用于既有建筑物地基加固与纠偏工程实例

323 2022-03-17 10:05:37

一、工程概况

广州郊区某7层综合大楼,在全楼建成并基本装修完工后,突然发生下沉,北轴基础全部下沉,最大下沉量一天达10mm,南轴基础则基本保持稳定,局部甚至还有微量上升,从而造成该建筑物倾斜,形势较为危急。为保证该建筑物的安全使用,必须迅速制止北轴基础下沉,要做整体纠偏。

该建筑物基础为φ480mm 锤击沉管灌注桩,共计87根,其中南轴27 根,北轴22 根。根据打桩记录,桩长一般18m,部分19m。和地质图相比,部分桩吊脚2~2.5m,这可能是北轴下沉的主要原因。

二、地质情况

该区基岩为白垩纪红层,主要为粉砂岩、泥质砂岩或粉砂质泥岩,上覆基岩风化残积土及第四纪粉细砂—砾砂、粉质粘土、淤泥等。经地质钻探查明;

第I层为人工填土,土质为粉质粘土,稍具粘性,层厚1.3~3.0m。第Ⅱ层为耕土,灰黑色,湿、松软或软塑,含植物根茎,厚0.4~1.2m。

第Ⅲ层为淤泥,灰黑色,饱水,流~软塑,粘性较强,局部夹有少量粉砂,厚0.45~2.15m。而该幢楼宇淤泥除该层外,下而还夹有一层透镜体状淤泥层于砂层中,厚达6.0m。

第Ⅳ层为粉细砂,浅灰色或浅灰黄色,饱水,松散,厚1.8~10.6m。第V层为含砾中砂,厚2.3~14.1m。

一般残积层面,埋深20m左右,局部21m。最外柱中心距32.2m×9.1m,各楼层均有悬挑阳台,特别是二、三层前后左右悬出达2~3m。全楼建筑总而积约2400m²。

三、北轴基础下沉的处理该工程下沉处理有两个特点;

1.危害发生时间较晚,且下沉速度很快;

2.北侧全而下沉,各测点沉降相近,大面积产生加固效果后才能制止下沉。

由于这些特点的存在,该建筑物达到完全稳定期需时较长,要在工程全面竣工以后才能达到。

下沉处理采用旋喷桩共 22根,即北轴每承台2根,桩长 21.0~25.6m,按北轴静、活荷载50%由新桩承担设计。加固后北轴迅速稳定,使用1年再无下沉。

四、整体转动纠偏

北轴进行加固以后,经近3个月的观察,楼宇保持完全稳定。在此期间,曾在南轴和中轴间的一楼地面堆放水泥。目的是想通过超重雄压南轴和中轴的沉降,以达到纠偏的目的。但实践证明,堆载未产生效果。

经对该建筑物1~7层楼面的全而抄平检测,发现各层楼面的各个轴线沉降差基本相同,大体上是南、北轴间沉降差140mm左右,沉降是比较均衡的。

该建筑物纠偏采用沉降法,设计时以北轴承台基础等效承力中心轴线为不动轴,希望整幢楼围绕该不动轴均衡协调转动0.8度。具体做法是∶

1.先将南轴和中轴沿最外侧承台边间的土体完全挖出,深至承台底0.8m,将南轴和中轴承台完全暴露出来。

2。检查承台和承台底桩头的质量情况,若发现承台或桩头有裂纹或断桩等缺陷,则要先行加固。

3.凿低桩头。根据沉降的需要,在承台下 200mm处将桩切断,切出一段,切出的高度视沉降需要的沉降量而定。该工程南轴各桩切出 130~150mm;中轴切出 80mm.凿切工艺是边凿边垫,每凿出桩身而积的1/3后,便用120mm×120mm×10mm钢板将缺口塞紧,然后再继续凿,每个桩凿完以后,用两堆钢板在缺口顶严,以便桩柱继续受力。

该工程南轴各承台的桩全部切断(27根),中轴将靠南的一半桩全部切断(19根),整幢楼的 87根桩中,共凿断 46 根,占全部桩数的53%。

这一工序的关键在于开凿与顶垫技术,46 根桩切凿与支顶完成以后,南轴承台最大下沉量为9.0mm,可见凿切时,基本不会影响承台以上的梁、桩、板各承力结构的内力。

在开凿和凿好以后的整个沉降过程中,曾经历了1991年7号、8号、9号台风和台风带来的大暴雨,实践证明,台风对工程没有影响,也未产生附加下沉,可见支顶(垫)是牢靠的。

4。沉降(转动)。进行纠偏的方法是使各承台(柱)均匀、协调沉降,沉降的方法是按顺序抽出预垫在各已凿桩头切口处的钢板,由于每块钢板厚度仅 10mm,因此,只要能保持每次抽出-块钢板,则在同承台各支桩间或相邻各承台间每一沉降循环的沉降差为10mm左右,便可保证梁、柱各受力结构和每一承台的各根桩间不再产生较大的次生应力,从而保证结构整体的安全。在钢板的抽换程序上,采用的方法是∶

(1)在纵轴方向,是先抽降南轴的中间承台(楼梯间相对应的承台),然后逐步向侧边进行,目的是使整个纠偏沉降过程中,中间先降,使各构件多数处于受压状态,以适应钢筋混凝土构件受压强度远大于受拉强度的特点。

(2)在横轴方向,是先南轴,后中轴。在某列南轴承台抽降以后,要接着抽降该列的中轴承台,使横向的梁、板不致产生悬挑状态。

(3)对同一承台的各桩间,最好是同步抽降,做不到时,要先抽降受力大的桩。判别桩的受力大小,主要是凭施工经验,但从开凿时混凝土的反弹情况、声音的清脆、接触面的压实等,都可以进行定性判断。

(4)为了保证沉降均匀,对各柱的沉降情况必须随时进行测量,一发现不均匀要立即补救。在每顺序抽降一个循环以后,要严格检查纵、横各方向沉降是否协调一致。做到完全协调一致后,要暂停沉降 2~3d,以使各构件应力进行新的平衡、调整。按经验,在每一循环沉降好以后,至下一循环开始前的3d中,柱的下沉量最大为 4mm,一般为1~2mm。如果超过 4mm,则必须检查支(垫)的工艺系统,并严格检查有否不安全因素产生。

5,接桩。当楼房转动至完全满足设计要求以后.要进行一一次全面检套、验收,确认全面达到预期的目的后,便进行接桩、固封。其固封的方法是;①将剩留在切口处的钢板点焊成整体;②将切断的原桩柱钢筋笼钢筋焊驳好;③将承台底清理干净;④在桩切口的上段(承台下部分)加钢筋箍;⑤在钢筋箍与切口下面新加的钢筋箍间用8根 φ14mm的纵向短钢筋电焊相连;⑥在切口下400nmm 至承台底灌注 1000mm×1000mm小承台。混凝土采用微膨胀水泥配方,从而使基础的受力系统自下而上变成∶少480mm桩→1000mm×1000mm小承台→原大承台→柱。

6. 基坑回填。将承台加固好以后,便进行基坑回填。回填料;承台间使用原挖出土体,分层夯实;承台底空隙灌注中、粗砂,注水振实。

五、纠偏效果

纠偏前各楼层楼板南北倾斜度为 15%,和楼房墙体立面的斜率相同。经纠偏后,目前楼板水平,7层楼墙体的斜率为0.16%。,并且该值还是计划预留的,目的是预计在较长时间以后,南轴可能还会有少许的下沉。

经这样大的纠偏以后,梁、柱、板未产生新的裂缝,原已有的二楼楼板裂缝也未见延长和加宽;加固前已产生的地梁裂缝,纠偏完成以后也已全部闭合;外墙的玻璃马赛克饰面,二楼以上的也未见有任何脱落,因此,纠偏是成功的。

取得这样好的效果,主要是沉降比较均匀协调,表10.6.14所示是不同时期南轴各柱的下沉值。

从表10.6.14中可以看到,任何下沉过程中。同一轴的任何一根柱,其沉降差都不超过该轴的平均沉降值±10;任何两相邻柱,其沉降差同样不超过土10。可见,就纵向而言,确确实实是保证了均匀协调,完全达到了纠偏设计意图。

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