某底框結(jié)構(gòu)的糾偏加固分析

陳映棠 俞 清

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

1 工程概況

某辦公樓位于山西省介休市新建路北，客運(yùn)站附近，建于20世紀(jì)80年代，是一幢5層底框結(jié)構(gòu)，局部6層(位于建筑西部)，地下1層及地上2層為框架結(jié)構(gòu)，上部4層為磚混結(jié)構(gòu)，建筑外包尺寸為:長(zhǎng)×寬=38.8 m×12.6 m，建筑面積約3 000 m2。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，地基土構(gòu)成及地基承載力特征值見表1。

表1 土層分布

建筑場(chǎng)地現(xiàn)狀西北側(cè)地基土浸水，土體濕陷性部分消除，承載力降低，而建筑東側(cè)地基土尚維持原狀，土層深度在8.5 m以上仍具濕陷性，且地基土承載力相對(duì)較高;根據(jù)GB 50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，處于中、低壓縮性土層的框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)傾斜率允許值為0.21%。

業(yè)主在裝修該建筑物時(shí)，發(fā)現(xiàn)樓板找平厚度過大，鑒于這種情況，業(yè)主要求立即進(jìn)行房屋的糾偏加固施工。我院對(duì)該建筑物進(jìn)行了沉降觀測(cè)，測(cè)點(diǎn)布置見圖1。表2為最初三次沉降觀測(cè)值。由于建筑物已使用有三十余年，下部土體濕陷基本消除，糾偏前南北最大傾斜率遠(yuǎn)低于規(guī)范要求，即目前建筑物沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定。由于采用條形基礎(chǔ)且基礎(chǔ)寬度較大，整體性較好，建筑物墻體和梁板未出現(xiàn)裂縫，具備糾偏的條件。

圖1 建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)

表2 本次糾偏前房屋沉降觀測(cè)結(jié)果mm

2 房屋傾斜的原因分析

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的分析，房屋出現(xiàn)傾斜的主要原因如下:

1)建筑物北面地基防水處理不當(dāng)，長(zhǎng)期遭受雨水及管道污水的侵蝕。2)地基土南硬北軟。南面的三七灰土明顯比北面的厚、硬。由于北側(cè)土的壓縮性比南側(cè)土高，因此房屋向北側(cè)傾斜。

3 糾偏措施

通過對(duì)房屋傾斜原因的分析，制定如下措施:在南側(cè)鉆孔掏土促使其沉降，在北側(cè)打灰土樁限制其沉降，這樣北側(cè)沉降得以減緩，南側(cè)沉降適當(dāng)加大，房屋傾斜得到基本糾正，達(dá)到可以繼續(xù)使用的要求。如果僅從糾偏考慮，可以僅加固北側(cè)地基，但當(dāng)荷載再次增加，造成荷載重心和灰土樁重心出現(xiàn)較大偏離，這時(shí)房屋可能出現(xiàn)反向傾斜，即北向南傾斜。另外為防止鉆孔掏土?xí)r發(fā)生突沉，在鉆孔掏土到一定程度時(shí)，在南側(cè)掏土后形成的基坑部位砌筑磚垛，且磚垛之間以及磚垛頂與基底間預(yù)留空隙，之后采用局部注水的方法，解除部分地基應(yīng)力，迫使地基土中應(yīng)力重新分配，引發(fā)注水孔周圍地基土的變形，進(jìn)而促使南側(cè)緩慢下沉，達(dá)到糾偏的目的，見圖2。

圖2 基坑砌筑磚垛

4 糾偏施工

1)灰土樁的制作。北側(cè)室內(nèi)及室外打灰土樁加固地基，見圖3，圖4，采用洛陽鏟挖取直徑200 mm深5 m的樁孔，采用三七灰土拌制均勻，考慮到房屋西北側(cè)長(zhǎng)期受雨水及生活污水浸濕，生石灰盡量采用塊狀，因?yàn)樯遗蛎浛梢愿玫臄D密地基。

采用跳打灰土樁的方式依次加固北側(cè)室內(nèi)及室外地基。

2)掏土并局部注水。北側(cè)地基加固完成后，開始在南側(cè)進(jìn)行掏土迫降。首先沿著基礎(chǔ)放腳邊緣垂直向下掏土，之后往基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)掏土(見圖3中粗實(shí)線與粗虛線所圍區(qū)域)，進(jìn)尺為300 mm的倍數(shù)遞增，掏土間隔施工，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)掏土深度，直至圖中所示深度，采用直徑50 mm的洛陽鏟向內(nèi)側(cè)掏土至橫墻底部或底框柱根部，圖3中箭頭示意掏孔位置及方向。掏孔完畢后，以房間為單位，向孔內(nèi)間隔注水，并跟蹤監(jiān)測(cè)控制注水?dāng)?shù)量及速度。

圖3 灰土樁布置圖

3)掏土孔回填。2010年1月6日，沉降監(jiān)測(cè)表明，不均勻沉降達(dá)到設(shè)計(jì)要求，停止注水，采用壓力灌漿的方法，將之前砌筑磚垛周邊的空間填實(shí)，防止建筑物有過大的附加沉降，如圖4所示，最后采用三七灰土回填基坑并且恢復(fù)原先地面。

圖4 灰土樁加固地基

4)糾偏監(jiān)測(cè)結(jié)果。從掏土孔的開設(shè)、掏土順序的安排、掏土量的控制以及掏土孔的回填，均需要以沉降監(jiān)測(cè)作為依據(jù)。糾偏施工宜慢不宜快，且為了防止突沉現(xiàn)象發(fā)生，本工程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用掏土與局部注水結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了迫降，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)掏土速度必須嚴(yán)格控制，其快慢由沉降速率控制，一般控制在1 mm/晝夜～2 mm/晝夜。本工程速率多數(shù)都控制在2 mm/晝夜。最大為3 mm/晝夜，只出現(xiàn)2次，且不是連續(xù)出現(xiàn)。在糾偏過程中，對(duì)房屋各特征點(diǎn)的沉降進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表3。

各位置的傾斜率變化情況如表4所示。表4中數(shù)據(jù)表明，糾偏后改善了房屋傾斜的現(xiàn)狀。建筑東側(cè)糾偏比較理想，原因在于建筑東部重量較輕，中部及西部其傾斜量減小，可以預(yù)見，房屋最終傾斜率將會(huì)達(dá)到規(guī)范要求。

表3 糾偏施工期間房屋沉降觀測(cè)結(jié)果

表4 房屋傾斜量結(jié)果(南朝北傾) %

糾偏竣工一年后，經(jīng)到實(shí)地多次檢查，該辦公樓使用狀況良好。

5 結(jié)語

1)利用灰土樁止降，即對(duì)建筑物地基沉降量較大一側(cè)打灰土樁進(jìn)行加固，可以使建筑物傾斜率得到有效控制。2)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是糾偏的重要環(huán)節(jié)。本工程采用掏土注水的方法進(jìn)行糾偏，為防止糾偏過正，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以很有效的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工工作。3)在掏土一側(cè)基底砌筑磚垛對(duì)于防止出現(xiàn)突沉以及反向傾斜十分重要。當(dāng)掏土施工過快以及后續(xù)注水過多時(shí)，特別是在夜間無法利用光學(xué)儀器進(jìn)行沉降觀測(cè)時(shí)，極可能導(dǎo)致建筑物突然下沉。一旦出現(xiàn)該情況，糾偏將很難進(jìn)行下去。所以掏土一側(cè)增設(shè)磚垛，既是結(jié)構(gòu)加固的需要，也是施工安全性的要求。

［1］JGJ 123-2000，既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］張永鈞，葉書麟.既有建筑地基基礎(chǔ)加固工程實(shí)例應(yīng)用手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版杜，2002.

［3］張新民，張立敏.建筑物傾斜糾偏成套施工技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2007，37(S1):89-92.

［4］賴允瑾，周生華.上海某多層磚混結(jié)構(gòu)的傾斜分析和糾偏加固［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2007，37(S1):111-115.