摘要:以上海某文物保護建筑的基礎(chǔ)糾偏及加固工程為例,介紹了錨桿靜壓樁加固地基配合掏土糾偏法在大傾斜文物保護建筑物糾偏中的應(yīng)用。
1工程概況
該工程位于上海市,為一幢三層磚木結(jié)構(gòu)房屋,建于20世紀初,該建筑平面呈矩形,建筑面積約2500m2,由于其歷史功能,被列為區(qū)級文物保護單位。該建筑室內(nèi)外高差為600mm,底層層高為4.05m,二層為4.05m,三層為3.30m,室外地坪至屋脊的高度為15.50m。
基礎(chǔ)形式采用墻下碎石混凝土剛性條形基礎(chǔ),磚砌大方腳,下設(shè)有三合土墊層。地基土層情況如表1所示?;A(chǔ)在柱下的寬度為990mm,在墻下的寬度為600mm,剛性基礎(chǔ)厚度為550mm,基礎(chǔ)埋置深度為1250mm。條形基礎(chǔ)基地應(yīng)力為88MPa~112MPa之間[1],因基礎(chǔ)擱置于回填土上,故地基承載力不滿足規(guī)范要求;基礎(chǔ)未見明顯開裂等損壞,其構(gòu)造滿足規(guī)范要求。該房屋向東向北傾斜最大,最大傾斜率達到18.7‰,遠大于規(guī)范規(guī)定的地基變形允許值[1],且超過了《危險房屋鑒定標準》(JGJ125-99)[2]規(guī)定的要求,因此,該建筑物的治理措施是:采取適當?shù)募庸檀胧┲浦钩两导觿?,另一方面選取有效的糾偏方法扶正建筑物,并進行防復(fù)傾加固,只有這樣才能保證該建筑物扶正不再傾斜[3、4]。
2糾偏及加固的設(shè)計
2.1地基糾偏設(shè)計
掏土糾偏是錨桿靜壓樁和掏土技術(shù)的有機結(jié)合[5],在軟土地基危房糾偏中得到日益廣泛的應(yīng)用。掏土糾傾技術(shù)是用工程鉆機反復(fù)掏取和擾動基礎(chǔ)下一定深度范圍內(nèi)土體,利用建筑物自重使建筑物原沉降小的一側(cè)迫降,達到糾傾目的。對建筑物采用工程鉆機斜孔掏土技術(shù)進行迫降糾傾,迫降糾傾布孔在建筑物南側(cè)每1.5m一個,孔徑為Φ150mm,孔斜為45~60。糾傾控制指標為糾傾后房屋向北平均傾斜率不大于4‰[1]。
設(shè)計采用錨桿靜壓樁對地基進行加固。錨桿樁為預(yù)制砼小方樁,根據(jù)設(shè)計,錨桿靜壓樁共102根,截面250×250mm2,單節(jié)長度2.5m,采用角鐵焊接接樁,錨桿采用M25II;據(jù)房屋沉降傾斜狀況及場地工程地質(zhì)條件,單樁樁長15米,樁尖進入⑤第層土,樁單樁承載力設(shè)計值約為150KN。現(xiàn)場可在房屋的四個角點布置四個靜力觸探孔,進行靜力觸探試驗,以最終確定錨桿靜壓樁樁長和掏土深度。
2.2基礎(chǔ)加固設(shè)計
根據(jù)基礎(chǔ)加固設(shè)計圖紙及行業(yè)標準,基礎(chǔ)的加固方案為對原基礎(chǔ)進行外包混凝土圍套,沿基礎(chǔ)每2.5m增設(shè)肩梁。所有外墻基礎(chǔ)按JC-3方案進行加固,及軸基礎(chǔ)按JC-1方案進行加固,軸基礎(chǔ)按JC-2方案進行加固。
3加固及糾偏施工
3.1施工前的準備工作
3.1.1對上部結(jié)構(gòu)的臨時加固
考慮到該建筑物為文物保護單位,要保證上部結(jié)構(gòu)安全且保持原貌,基礎(chǔ)糾偏前需對上部結(jié)構(gòu)進行臨時加固支撐措施。橫向利用14#槽鋼做剪刀撐雙面與木柱連接,剪刀撐交點處用φ16螺桿對穿;縱向利用6#槽鋼做剪刀撐與外墻磚柱相連,沿全長全高布置;屋頂用φ48鋼管縱向斜撐在屋脊檁條上,沿全長布置。
3.1.2對該建筑附樓的處理及圍護
為避免糾偏對附樓造成影響,對附樓搭建在主樓上的建筑進行了拆除,留出安全空間;對附樓與主樓的走道進行了局部切割,二層切割寬度200mm,三層及屋面均為300mm;在主樓與附樓的基礎(chǔ)之間布置一排水泥攪拌樁。
3.2基礎(chǔ)加固的施工
基礎(chǔ)加固的工藝流程:基槽開挖→地基土夯實→基礎(chǔ)墊層混凝土澆筑→原基礎(chǔ)表面處理→基礎(chǔ)圍套及肩梁混凝土澆筑。按照軸線劃分單獨施工段,分批、分段,間隔進行流水施工;基槽挖土應(yīng)控制寬度,留足工作面即可,不宜多挖,嚴禁超挖,嚴禁擾動持力土層;地基土應(yīng)按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-
2002的要求進行壓實;為了保證新老結(jié)構(gòu)的粘結(jié)性能,在基礎(chǔ)混凝土澆筑以前,將原基礎(chǔ)鑿毛并洗刷干凈,涂混凝土界面劑一道;基礎(chǔ)墊層及混凝土澆注前應(yīng)預(yù)留好樁孔位置;肩梁開洞宜采用取芯或切割施工,盡量減少對老墻體的損傷。
3.3錨桿靜壓樁施工
施工流程按照軸線劃分單獨施工段,分批、分段,間隔進行流水施工;施工中開鑿樁孔尺寸上口≥250×250mm,下口≥300×300mm,樁孔應(yīng)盡量靠近柱和基礎(chǔ)梁。壓樁前用小鉆桿探明地下有無障礙物,保證樁能壓下去,如遇特殊情況樁壓不下去則需進行引孔;先壓沉降較大的一側(cè),后壓沉降較小的一側(cè),根據(jù)糾偏進度和監(jiān)測結(jié)果適當調(diào)整(優(yōu)化)壓樁順序;基樁樁尖就位時保持垂直,嚴禁偏心受壓,樁段就位后必須加以校正,保持與上節(jié)樁在同一軸線上,垂直偏差不超過1.5%的樁長;壓樁應(yīng)一次到位,嚴禁超時停頓;壓樁達到設(shè)計樁長或壓樁樁頂反力超過設(shè)計要求的單樁極限承載力時壓樁終止;
錨桿靜壓樁壓樁至設(shè)計要求時,以C30微膨脹早強混凝土進行封樁[6],封樁前應(yīng)清洗孔壁和排水,采用φ16交叉鋼筋與錨桿焊接,保證樁與基礎(chǔ)連接可靠后封樁。
3.4糾偏的施工與監(jiān)測
3.4.1糾偏的施工
鉆機掏土工藝流程:挖掏土溝→鉆孔就位→起吊鉆桿→鉆桿定向→鉆進→鉆桿定向調(diào)整→取土→移位。
取土采用Ф120的麻花鉆頭,采取多向鉆進取土,各掏土點含三孔,呈三叉形分布。掏土順序為先中間孔,再分叉孔。掏土順序從南向北,掏土量和掏土頻率依次減小。嚴格控制一次掏土量,每孔掏土量控制在0.2方。掏完第一遍后,按原來順序掏第二遍,以此類推。鉆孔定向一般與地面呈30度至45度。鉆進時,一般應(yīng)以低速、大扭距的檔位進行,以保證取土效果。在沉降指標達到設(shè)計要求后應(yīng)對掏土孔進行回填。
由于建筑物掏土側(cè)環(huán)境比較復(fù)雜,為避免持續(xù)掏土對建筑物造成損傷,掏土應(yīng)盡量緩慢進行,每天的掏土糾偏量應(yīng)不大于6mm。
3.4.2糾偏監(jiān)測
掏土糾偏前,先做好沉降觀測點的觀測工作。掏土糾偏期間,每天測量1次沉降,每3天測量1次傾斜;壓樁期間要求每3天對房屋沉降進行監(jiān)測,每7天對房屋傾斜進行監(jiān)測。
糾偏施工結(jié)束后應(yīng)繼續(xù)跟蹤監(jiān)測房屋的沉降,前1個月內(nèi)每7天測量一次沉降,每14天測量1次傾斜;以后每月監(jiān)測1次,連續(xù)監(jiān)測12個月。
4加固及糾偏效果分析
糾偏施工從2009年8月29日底開始,同年11月底結(jié)束,工期短。糾偏施工完成后對建筑物進行了為期半年的沉降觀測,沉降觀測記錄表。2010年6月6日的最新一次測量結(jié)果,與2010年4月14日2次測量結(jié)果對比,新增沉降量不足1mm。說明建筑物基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。平均傾斜率:南向北傾3.4‰,滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002的要求。加固糾偏費用較低,且基本保持了該文物保護建筑的原貌,取得了各方滿意的效果,目前建筑物已投入正常使用。
5結(jié)論
1)采用錨桿靜壓樁對地基土為較厚的軟弱土層的傾斜建筑的加固糾偏是可行的,從實施效果看,具有工期短、安全可靠、經(jīng)濟合理、施工方便、容易控制等優(yōu)點。
2)掏土糾偏時間快,效率高,對地基土為較厚的軟弱土層的傾斜建筑物來說其糾偏效果較好。
3)掏土糾偏施工可能會對上部結(jié)構(gòu)及周圍建筑造成較大的影響,所以施工前應(yīng)對上部結(jié)構(gòu)及周圍建筑進行加固。
4)掏土?xí)r建筑物沉降反應(yīng)敏感,掏土施工過程中應(yīng)嚴密監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測結(jié)果隨時調(diào)整掏土施工順序和掏土數(shù)量,做到信息化管理,動態(tài)化施工。
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