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      房屋糾偏

      天津既有建筑高位基礎加固及頂升糾傾施工

      通過分析天津某房屋開裂、沉降和傾斜原因,結合房屋的體型、結構體系和基礎類型等因素,提出了在地下1 層樓板面采用高位基礎加固和高位頂升糾傾的方案。通過對靜壓樁承臺、錨桿靜壓樁、頂升牛腿和支撐系統等構件、體系的設計、施工,并在頂升糾傾中運用了信息化施工手段,順利完成了房屋基礎加固和頂升糾傾,使其沉降和傾斜滿足了規范和使用要求。

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              通過分析天津某房屋開裂、沉降和傾斜原因,結合房屋的體型、結構體系和基礎類型等因素,提出了在地下1 層樓板面采用高位基礎加固和高位頂升糾傾的方案。通過對靜壓樁承臺、錨桿靜壓樁、頂升牛腿和支撐系統等構件、體系的設計、施工,并在頂升糾傾中運用了信息化施工手段,順利完成了房屋基礎加固和頂升糾傾,使其沉降和傾斜滿足了規范和使用要求。


               1 工程概況


                天津某5 層現澆混凝土框架結構住宅,設2 層地下室,其中底層地下室為架空層,基礎采用預應力管樁,總建筑面積約1 491m2,于2010 年交付使用。至2011 年該房屋出現了墻、梁、柱等構件開裂現象,2011 年6 月對房屋進行了沉降和傾斜觀測。結果表明,房屋出現了不均勻沉降,其中西南角沉降更大,3 個月累計沉降量達16.5mm,房屋向西南角傾斜,至2011 年10 月更大傾斜率達11.84‰,大于《危險房屋鑒定標準》JGJ125—1999 中規定的危險臨界值7‰,且裂縫開展、沉降和傾斜趨勢未見收斂,因此急需進行加固處理。


                根據補充勘察資料(見圖1),并結合設計圖紙和樁基施工記錄,房屋構件開裂、不均勻沉降和傾斜的主要原因是:場地內地層差異大、部分管樁樁端未進入設計持力層,小區綠化景觀要求的大面積堆土加劇了房屋傾斜和裂縫的發展。


                2 基礎及糾傾加固方案選擇


                2. 1 基礎加固


                建(構)筑物的糾傾、增層和加固改造與地基基礎有著密切關系,基礎加固的核心是處理方法的正確選擇和實施,處理時需綜合考慮各種影響因素如建筑物的體型、剛度、結構受力體系,荷載大小、分布和種類,基礎類型、布置和埋深,施工工藝對既有建筑附加變形的影響等因素。本工程綜合考慮了上述因素后,決定采用錨桿靜壓樁對既有建筑基礎進行加固處理。


                 錨桿靜壓樁是錨桿和靜壓樁結合形式的樁基

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               圖1 地質剖面


               施工工藝。它是通過基礎上埋設錨桿固定壓樁架,以既有建筑的自重荷載作為壓樁反力,用千斤頂將樁段從基礎中預留或開鑿的壓樁孔內逐段壓入土中,再將樁與基礎連接在一起,從而達到提高基礎承載力和控制沉降的目的。


               2.2 糾傾加固


               既有建筑糾傾加固可分為迫降糾傾和頂升糾傾兩類。迫降糾傾是從地基入手,通過改變地基的原始應力狀態,強迫建筑物下沉;頂升糾傾是從建筑結構入手,通過調整結構自身來滿足糾傾目的。


                迫降糾傾可分為:掏土糾傾法、堆載糾傾法、降水糾傾法、地基加固糾傾法和浸水糾傾法等方法。迫降糾傾法工期長,地質條件復雜時迫降沉降量不能準確控制,難以達到理想的糾偏效果,但所需施工人員少,樓房安全性較高,造價較低。


                頂升法糾傾適用于建筑物的整體沉降及不均勻沉降較大,以及傾斜建筑物基礎為樁基礎等不適用采用迫降糾傾的建筑糾傾。頂升糾傾可根據建筑物基礎類型和糾傾要求,選用整體頂升糾傾和局部頂升糾傾。頂升糾傾所需的勞動力多,需將豎向構件脫離使建筑物荷載全部由頂升點支撐,水平約束剛度減小,風險性較大;但工期短,頂升量能準確控制,糾傾效果理想。


               綜合考慮了上述因素后,本工程決定采用整體頂升糾傾法對既有建筑進行糾傾加固。


               3 基礎加固


                因地下架空層內均為回填土,若從原承臺地梁位置( - 6.600m) 開始補樁加固,則土方開挖量較大, 工期較長, 故決定在地下1 層樓板面( -3.300m)進行高位錨桿靜壓樁基礎加固處理。


             3. 1 柱底荷載計算


               計算出不考慮風荷載及地震作用時恒荷載和活荷載作用下的內力組合。在設計托換結構時選用荷載的基本組合,確定單樁豎向抗壓承載力時選用標準組合。經計算, 底層柱總荷載標準值26316kN,更大荷載標準值1865kN。


              3.2 高位壓樁承臺設計


               根據各節點內力結合現行的《混凝土結構加固設計規范》對地下1 層樓板面的框架梁采用增大截面加固法進行處理,壓樁承臺大樣如圖2 所示。

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             3.3 錨桿靜壓樁設計及布置


             采用250mm ×250mm 錨桿靜壓樁,樁端持力層為全風化或強風化砂巖,單樁豎向抗壓承載力特征值400kN,壓樁力≥700kN,因場地內持力層埋深變化較大,壓樁時以壓樁力控制為主,樁長控制為輔。根據柱底荷載、場地地質情況并結合沉降規律,共布設了38 根錨桿靜壓樁,平面布置如圖3 所示。


             3.4 基礎加固施工流程


             地下1 層樓板切割→地下室架空層土方平整→地下1 層樓板面補樁承臺及梁加固→壓樁→封樁。


             4 糾傾加固


             因地下架空層內均為回填土,故決定在地下1層樓板面進行高位整體頂升糾傾加固處理。


              4.1 頂升點荷載計算


               計算出不考慮風荷載及地震作用時恒荷載作用下框架柱頂升點標準值。經計算,柱頂升點總恒載標準值20 220kN,更大恒載標準值1 397kN。


              4. 2 高位頂升節點設計


               根據各頂升點框架柱內力,采用增大截面法對頂升點上下增設牛腿,如圖4 所示。為減少框架柱橫向變形,在各框架柱間布設臨時支撐系統,以增加切斷框架柱后頂升系統的橫向剛度。

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               圖4 高位頂升節點大樣


              4.3 頂升量計算


               頂升糾傾的目的是使室內樓面結構層標高趨平,使建筑物的整體傾斜控制在規范規定的范圍內和滿足使用要求。根據房屋的沉降、傾斜規律,取東北角框架柱為參考點,根據傾斜率計算出每個頂升點的頂升量,各個頂升點的頂升量按式(1) 計算,各頂升點頂升量如圖5 所示,其中西南角頂升點更大頂升量為230mm。


              式中: hi 為頂升點i 的頂升量;β 為建筑物的傾斜率;Li 為頂升點i 到參考點的距離。


               4. 4 糾傾監測


               糾傾工程風險極大,除了合理的設計和周密的施工組織外,實時監測是必不可少的。糾傾監測包括頂升力監測、托換系統應力應變監測、頂升位移

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               注:方框中上方數字為頂升量(mm);下方 表示各頂升點配置頂升千斤頂類型及個數 圖5 頂升系統及頂升量分布監測、房屋整體傾斜率監測,監測信息要及時到位,指導頂升施工,實現信息化頂升糾傾。


               本工程采取了以下3 種監測方法:①壓力表,百分表監測 在每個千斤頂上安裝壓力表,以控制每臺千斤頂的頂升力;在每個框架柱及縱橫墻交叉的關鍵頂升點處安裝百分表,以控制各頂升點的頂升量。②水準儀、經緯儀監測 在框架柱和關鍵縱橫墻上貼坐標紙,觀測各框架柱的位移量;在房屋周邊設觀測點,用經緯儀觀測房屋的實時傾斜量。③吊錘、直尺監測 在屋頂檐口處布設吊錘,底部放直尺,觀測糾傾效果。


              4. 5 頂升糾傾施工流程


               框架柱牛腿澆筑(混凝土墻體千斤頂機位鑿除)→千斤頂安裝、頂緊→上牛腿水平鋼支撐安裝→框架柱(墻體)切割分離→分級頂升糾偏→高強灌漿料澆筑養護→千斤頂撤除→托換牛腿鑿除。


             5 基礎加固及糾傾效果


              在本工程基礎加固和糾傾加固結束后,房屋整體傾斜率為0.85‰,滿足規范和使用要求。


               目前,該建筑物完成基礎加固和糾傾加固已1年有余,經多次沉降和傾斜觀測,房屋沒有出現沉降和傾斜變形,達到了安全使用要求。


             6 結語


              1)認真分析了房屋構件開裂、沉降和傾斜原因,并結合房屋體型、結構體系和基礎類型等因素,提出了采用錨桿靜壓樁對基礎進行控沉加固和整體頂升對房屋進行糾傾加固的方案。


               2)因本工程地下室架空層內填滿了回填土,為節省工期,降低成本,采用在地下1 層樓板面進行高位基礎加固和高位頂升糾傾。加固施工中采用了多種監測手段的信息化糾傾施工,保證了糾傾加固工程的順利完成。經高位基礎加固和高位頂升糾傾后,房屋沉降和傾斜滿足了規范和使用要求。


              參考文獻:


               [ 1 ] 徐至鈞,易亞東,李景. 建(構)筑物移位糾傾增層改造加固實用手冊[M]. 北京:機械工業出版社,2008.


               [  2 ] 葉書麟,韓杰. 地基處理與托換加固技術[M]. 北京:中國建筑工業出版社,2000.


                 [ 3 ]?。剩牵剩保玻场玻埃保?既有建筑地基基礎加固技術規范[S]. 北京:中國建筑工業出版社,2012.


                [ 4 ] 劉麗萍,李向陽,王德偉,等. 預壓托換樁加固及頂升糾偏工程實踐[J]. 巖石力學與工程學報,2005,24(15):2795?2801.


                 [ 5 ] 鄭俊杰,張建平,劉志剛. 軟土地基上建筑物加固及綜合糾編[J]. 巖石力學與工程學報,2001,20(1):123?125.


               [ 6 ] 盧銳,段忠飛,殷倫,等. 某混凝土框架結構建筑頂升糾偏的設計與施工[J]. 工程勘察,2012(8):27?31.


                 本文轉載自“施工技術《既有建筑高位基礎加固及頂升糾傾施工》,作者:史 軍,黃林偉等”,僅用于學習分享,如涉及侵權,請聯系刪除!


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