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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-08-20 17:35 熱度:
摘要:利用深層攪拌(干法)樁做止水帷幕,減緩建筑物沉降;利用錨桿靜壓樁最終對建筑物地基基礎進行加固,從而達到建筑物沉降控制目的。本文結合具體的工程實踐,闡述了對建筑物沉降控制、基礎加固的方法及利用沉降觀測資料控制施工,其成功的工程實踐應用也證實了該方法的可行性、經濟性,并取得了較好的社會效益,可應用于其他類似的工程處理中。
關鍵詞:深層攪拌樁、錨桿靜壓樁、沉降、加固、沉降觀測。
0前言:
近幾年,國家經濟飛速發展,建筑業更是突飛猛進。在建筑業繁榮的同時,有的工程存在設計不合理、施工不規范的問題,也留下了許多工程隱患。加上建筑密度的增大,在施工過程中不注意保護已有建筑物,這也給已有建筑物造成損壞。為解決已有建筑物出現的問題,保護工程安全使用,防止出現群體事件,必須對這些建筑物進行處理,以達到安全使用的要求。
1、深層攪拌(干法)樁止水帷幕控制沉降的機理:
建筑物的沉降是由于土中應力引起土體或地基的變形。當土體或地基的變形過大時,會影響建筑物的正常使用。土中應力按土骨架和土中孔隙的分擔作用可分為有效應力和孔隙應力兩種。地下水位升降,使地基土中自重應力相應發生變化。在軟土地區,由于地下水位長期大幅度下降,使地基中有效自重應力增加,從而引起建筑物沉降的嚴重后果。[1]為防止地下水位由于周邊在建建筑物基坑開挖、管線施工、樁基施工大量排水而引起已有建筑物沉降,在兩個建筑物(已建和在建)之間用深層攪拌(干法)樁做止水帷幕以減緩或控制已有建筑物的沉降。
2、錨桿靜壓樁加固地基基礎的機理:
錨桿靜壓樁是錨桿和靜力壓樁的結合。它是通過在基礎上埋設錨桿固定壓樁架,以建筑物所能發揮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,再將樁與基礎連結在一起,從而達到提高基礎承載力和控制沉降的目的。[2]
3、工程實例:
3.1.工程概況:
某4#住宅樓,六層磚混結構,幾何尺寸12.24×53.26m2。工程于2002年元月開工,2003年元月竣工后交付使用,原設計采用壓密注漿加固地基,注漿深度為6m,復合地基承載力特征值為150kpa。據住戶反映,該工程于2003年2月以后陸續發現墻體和地面裂縫。2005年9月,建筑物沉降加劇。2005年9月20日開始對建筑物進行沉降觀測,觀測點編號布置見圖1,觀測結果顯示:到2006年6月22日,建筑物沉降主要發生在西側及西北側。
4#樓沉降觀測點布置示意圖1
5#觀測點累積沉降量為8.0mm,累計沉降速率為0.03mm/d。(見表1),建筑物加固處理前5#、8#、4#、3#、2#觀測點的沉降量仍較大,影響了建筑物的正常使用。
2006年6月22日沉降觀測數值統計表(施工前)表1
備注:負值為下沉,正值為上升。
3.2.場地巖土工程條件:
場地地層自上而下依次為:
①層雜填土:主要碎石、碎磚、灰渣組成,松散、層厚1.40~2.80米。
②層淤泥質粉質粘土:流塑、飽和,含有機腐植質,層厚12.00~17.00米,地基承載力特征值fak=70KPa,壓縮模量Es(1-2)=4.0MPa。
③層粉質粘土:可塑性,厚度不大,層厚0.80~2.90米。地基承載力特征值fak=150KPa,壓縮模量Es(1-2)=7.5MPa。
④層粉質粘土:硬塑狀,含鐵、錳質核,該層埋深大,一般在地表下14.0米。
3.3.沉降原因分析:
根據現場場地周邊環境情況及建筑沉降觀測數據分析,在本建筑物西側15m左右原來是一水塘,后經人工回填。沉降速率加劇的時段,西側場地正在進行人工挖孔樁施工,北側正在進行另一幢住宅樓基礎施工,由于大量抽排地下水,造成4#樓地下水位降低,同時,由于4#樓在原設計時采用的是壓密注漿地基,可能存在嚴重的不均一性,因此造成4#樓沉降不均勻,引起住宅樓的開裂,影響了本住宅樓的安全使用。
3.4.沉降控制及基礎加固設計:
根據以上原因分析,本住宅樓沉降控制采用如下設計:
1、采用深層攪拌(干法)樁在樓北側和西側設置止水帷幕,樁徑500mm,樁間距400mm,搭不小于100mm,材料采用32.5級礦渣硅酸鹽水泥,每米水泥用量50~55kg,平均樁長10m,以進入③層粉質粘土為準,減緩或控制建筑物的沉降。
2、建筑物基礎加固采用自錨式預制靜壓樁,樁截面200×200mm2,樁身強度C30,共設計41根,焊接樁,設計單樁承載力200KN,平均樁長12m,壓樁按1.5倍~2.0倍承載力控制。壓密注漿層采用鉆機引孔,孔徑300mm,深度6.5m。用錨桿靜壓樁對建筑物地基基礎進行加固,最終控制建筑物沉降。
3.5.施工過程中沉降控制:
1.在深層攪拌樁施工過程中,在西北側位置,因回填土內含大量磚石無法鉆進,西側位置存在下水道及箱涵基礎,都必須開挖清除才能繼續施工,由于箱涵距4#較近,基礎埋深1.5~2.0米,為防止開挖對建筑物產生新的影響,分段開挖,即挖而填,跟蹤觀測,確保建筑物不因此產生新的沉降。至帷幕施工結束,未產生新的沉降。
2.錨桿靜壓樁施工,堅持信息化:以沉降觀測為指導,來確定施工順序和進度。根據8月5日觀測數據(見表2):6#、7#點本次沉降為零,所以錨桿樁先施工,首先選擇6#、7#點附近樁位施工:引孔、壓樁但不封樁。施工中加強沉降觀測,根據各點沉降觀測數據進行調整。如果出現大的沉降,則移至其附近部位間隔施工相應樁位,并隨壓隨封。
2006年8月5日沉降觀測數據統計表表2
施工中,調整順序,5#點、8#附近間隔施工并隨壓隨封效果明顯。(見表3、表4)
2006年9月30日沉降觀測數據5#點(封樁前)表3
2006年10月10日沉降觀測數據統計表5#點(封樁后)表4
2006年10月20日沉降觀測數據統計表(8#點封樁后)表5
3、10月25日根據以上沉降觀測數據對所有未封的錨桿靜壓樁進行封樁。封樁后,地基基礎應力再次進行調整,各點都出現不同程度的下沉。11月5日,封樁完成。到12月29日,所有點已經均不再下沉,沉降均已控制(見表6、7)。
2006年11月13日沉降觀測數據統計表表6
2006年12月29日沉降觀測數據統計表表7
4、結論:
1、采用深層攪拌(干法)樁做止水帷幕減緩已有建筑物的沉降,阻隔或延長既有建筑物地基地下水與外界的水力聯系,防止因地下水位降低而引起地基基礎有效應力增加而引起建筑物沉降是可行的。
2、采用錨桿靜壓樁提高基礎承載力和控制沉降效果非常明顯。
3、錨桿靜壓樁在施工過程中,由于地基土應力重新調整分配,可能產生附加沉降,但堅持信息化施工,是可以控制的。
4、控制建筑物沉降后,進行基礎和上部結構補修,可以達到建筑物安全使用的要求,取得較好的社會效果。
5、基礎加固、建筑物原裂縫修補后后至今,未出現新的裂縫,建筑物沉降控制是成功。
參考文獻:
[1]東南大學,浙江大學,湖南大學,蘇州科技學院會編《土力學》(第二版)。北京:中國建筑工業出版社,2005.12
[2]葉書麟,韓杰,葉觀寶編著《地基處理與托換技術》(第二版)。北京:中國建筑工業出版社,1994.12
文章標題:深層攪拌樁與錨桿靜壓樁在建筑物沉降控制中的應用
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