某大學(xué)舊理化實(shí)驗(yàn)樓基礎(chǔ)下沉原因與加固初探

劉永行

延安大學(xué)基本建設(shè)處（716000）

某大學(xué)舊理化實(shí)驗(yàn)樓基礎(chǔ)下沉原因與加固初探

劉永行

延安大學(xué)基本建設(shè)處（716000）

通過現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)踏勘、檢測(cè)分析，判斷該樓基礎(chǔ)下沉、外墻裂縫產(chǎn)生原因，制定切實(shí)可行有效加固方案。

舊樓；下沉；加固；大學(xué)

0 引言

某大學(xué)舊理化試驗(yàn)樓位于老校區(qū)中心地段，前蘇聯(lián)建筑風(fēng)格，始建于20世紀(jì)60年代中期，三層磚混結(jié)構(gòu)，平面為“工”字形，青磚墻體，窗臺(tái)以下為當(dāng)?shù)囟绺獗砉艠愕溲?，美觀大氣，為該大學(xué)標(biāo)志性建筑，經(jīng)歷了大學(xué)發(fā)展、建設(shè)、壯大。房屋使用已50年之久,進(jìn)入老齡化和各種病害頻發(fā)階段。勘察設(shè)計(jì)資料完整，應(yīng)及時(shí)維修更換管線，維護(hù)修繕，方可延續(xù)使用壽命。

該樓地基下沉，墻體裂縫，必須對(duì)進(jìn)行全面檢測(cè)鑒定查清損傷病態(tài)、隱患和病因，為維修加固提供科學(xué)依據(jù)。否則，該樓會(huì)發(fā)生坍塌事故，師生員工心里產(chǎn)生恐懼之感。因此，必須予以加固補(bǔ)強(qiáng)，防止事故發(fā)生。

1 基礎(chǔ)墻體總體現(xiàn)狀

供熱管道老化破裂，大量熱水滲漏，地溝內(nèi)積水嚴(yán)重，沿地溝的縱橫墻地基不均勻沉陷，內(nèi)外縱墻產(chǎn)生多條正“八”字或倒“八”字斜裂縫，門窗開啟困難，門窗洞口處裂縫較嚴(yán)重，建筑物正立面、側(cè)立面有應(yīng)力集中現(xiàn)象，地坪呈凹凸形狀，感觀明顯。

2 基礎(chǔ)墻體裂縫產(chǎn)生原因

2.1 外力因素

兩個(gè)采暖器，供熱管道破裂，大量熱水滲漏，地溝內(nèi)積水嚴(yán)重；一層樓部分地面安裝試驗(yàn)設(shè)備基礎(chǔ)時(shí)，位置選擇不當(dāng)，破壞了地溝底面。

2.2 地基因素

建筑物建設(shè)在二級(jí)濕陷性黃土地區(qū)，屬新近堆積，壓縮變形大，工程性能差，對(duì)地基滲水比較敏感。當(dāng)年地基處理沒有完全消除濕陷性，由于歷史條件所限和當(dāng)時(shí)國(guó)家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，試驗(yàn)樓主要承重構(gòu)件安全儲(chǔ)備偏小,所用建筑材料強(qiáng)度偏低，沒有抗震設(shè)防措施，隔層設(shè)置圈梁，使用功能要求為大空間，橫墻布置少，豎向剛度較小，主體部分為縱橫承重，基礎(chǔ)又采用剛性毛石砌體材料，地基壓力分布不均，地圈梁載荷很小，主筋6Φ8，箍筋6@300，高度150 mm。材質(zhì):混凝土標(biāo)號(hào)150，墻身標(biāo)號(hào)為75號(hào)青磚，混合砂漿標(biāo)號(hào)25號(hào)以上標(biāo)號(hào)沿用原設(shè)計(jì)標(biāo)注方式。

3 加固方案

3.1 結(jié)構(gòu)加固原則

本工程結(jié)構(gòu)加固綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、安全型、使用性、耐久性、可靠性，以及盡量不損傷原結(jié)構(gòu)為原則。首先，加固方案考慮總體效應(yīng)。對(duì)房屋采取了可靠性鑒定，考慮房屋的總體效應(yīng)，全面詳細(xì)分析整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)的受力狀況。其次，荷載取值及承載力驗(yàn)算。復(fù)核原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載力，驗(yàn)算實(shí)際承載力，加固計(jì)算新舊部分協(xié)同工作狀況及新增部分應(yīng)力、應(yīng)變的滯后特點(diǎn)，還應(yīng)考慮原結(jié)構(gòu)的損傷、缺陷、荷載偏心、加固結(jié)構(gòu)的重量增大等。再次，本樓原設(shè)計(jì)時(shí)未考慮抗震設(shè)防,為了保證房屋結(jié)構(gòu)的安全，加固時(shí)結(jié)合抗震規(guī)范的要求進(jìn)行，統(tǒng)一考慮結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性。最后，加固設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于因地基不均勻沉降、凍融等原因造成的結(jié)構(gòu)墻體損壞，提出相應(yīng)對(duì)策，與加固一并處理。

3.2 地基加固方案

3.2.1 理論技術(shù)原理

依據(jù)地質(zhì)報(bào)告描述的地址剖面，采用預(yù)制混凝土靜壓樁加固地基，樁端置于微風(fēng)化基巖0.5 m，100%對(duì)地基持力層，預(yù)計(jì)樁身10 m以上。施工方法，在現(xiàn)有條基下挖大小導(dǎo)坑，形成作業(yè)空間，用千斤頂將鋼管灌混凝土樁依次壓入地基土中，直至進(jìn)入圓礫。單樁承載力特征值為300 kN，壓樁時(shí)，對(duì)地基土有一定的擠密作用，形成復(fù)合地基。托換完全后，房屋原地基持力層退出工作，全部荷載由靜壓樁承載，其變形逐漸趨于穩(wěn)定。

施工嚴(yán)格控制壓樁至堅(jiān)硬土層時(shí)，千斤頂壓力表讀數(shù)應(yīng)達(dá)到單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值的1.5倍，且持續(xù)時(shí)間不小于3 h。用專用傳力架頂升托換，壓樁動(dòng)能不得釋放，樁頂與基礎(chǔ)翼緣板結(jié)合處梯形鋼板楔焊接牢固,然后拆除傳力架澆筑導(dǎo)坑內(nèi)混凝土。導(dǎo)坑內(nèi)鋼管樁撤除傳力架后，在基礎(chǔ)梁底安裝固定4根直徑200 mm管道,外露至地面以上10 cm并加工2個(gè)漏斗，注漿管與排氣管各2根間隔布置。導(dǎo)坑內(nèi)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求85%以上時(shí)，注漿設(shè)計(jì)壓力3.5 MPa，反復(fù)注漿多次直至注滿為止，漿體為C30微膨脹早強(qiáng)混凝土。

3.2.2 壓樁工藝流程

首先，在被加固基礎(chǔ)一側(cè)挖工作導(dǎo)坑，并將基礎(chǔ)鑿一個(gè)缺口，在基坑內(nèi)放入樁體，樁頂安置驅(qū)動(dòng)千斤頂及測(cè)力傳感器。其次，按承載力設(shè)計(jì)要求驅(qū)動(dòng)千斤頂壓樁。最后，當(dāng)壓樁力和壓樁深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)取出千斤頂，用C30微膨脹早強(qiáng)混凝土將樁和基礎(chǔ)澆筑成整體即封樁。

3.2.3 壓樁順序

建筑物立面為正“八”字形裂縫時(shí)，先壓中間后壓兩端；為倒“八”字形裂縫時(shí)，先壓兩端后壓中間；若為數(shù)道大致平行的斜縫時(shí)，先從離地面最低點(diǎn)開始?jí)簶叮罡唿c(diǎn)處結(jié)束；若斜縫無規(guī)律時(shí)，先從離地面最厲害處開始?jí)簶?，最輕微處結(jié)束。

3.3.墻體裂縫修復(fù)

鑿除墻面粉刷層，露出內(nèi)墻混凝土砌體，順裂縫走勢(shì)，沿高400～600 mm留孔Φ50 mm，清水浸潤(rùn)透墻體，加入適量膨脹劑素水泥，高壓灌注后，用環(huán)氧膠泥填充已出現(xiàn)裂縫的灰縫，使灰縫密實(shí)。用環(huán)氧膠粘貼碳纖維布?jí)γ嫘扪a(bǔ)平整，并在灰縫處纖鉚釘釘牢固，墻面清除粉塵后，分層粉刷。

4 結(jié)語

科學(xué)評(píng)估病害，加固全過程采用信息化監(jiān)控門窗洞口裂縫寬度、觀測(cè)地基變化；對(duì)新老結(jié)構(gòu)連接問題，從施工工藝和施工順序詳細(xì)考慮，本著加固恢復(fù)原狀的原則施工?，F(xiàn)該樓已加固施工三年，未發(fā)生任何變化，達(dá)到結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)耐用、保護(hù)文物的效果。

[1]JGJ 29-2002,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

[2]焦章保.房屋檢測(cè)、鑒定與加固[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.

[3]唐岱新,文鳳來.土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定與加固改造新進(jìn)展及工程實(shí)例[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2006.

[4]王鑫,劉永行.探析舊建筑加固[J].山西建筑,2011(1):31～32.