锚杆静压桩在加固改造工程中的应用

2015-09-08 128 0

   【摘要】目前,有大量的工程项目因为当初建设的规模大小和成本控制原因,渐渐不能满足人们的使用要求。也有部分项目因发生较大的位移变形不适宜继续承载,必须进行加固才可继续使用。当涉及基础的加固问题时,由于上部建筑已施工,不能采用新建建筑基础的施工方法。锚杆静压桩在基础加固中使用范围很广,解决了很多工程难题。本文先简单介绍了锚杆静压桩的工作原理,然后探讨了建筑发生倾斜的原因以及纠偏工程的步骤,最后以一个工程实例为例,说明其在工程中的应用。
 
  1.引言
 
  当前的加固改造类项目中,有很多属于改造后建筑物荷载增加导致原有基础承载力不足或者原有基础变形过大,导致建筑物继续使用存在安全隐患。这些工程中结构物已投入使用,不能采用新建工程项目的地基处理方法。锚杆静压桩则是相对比较好的地基处理施工方法。该方法对现有结构的影响很小,因此得到广泛使用。
 
  2.锚杆静压桩工作原理
 
  锚杆静压桩使用锚杆将基础与压桩架相连,将压桩架牢牢固定,再使用千斤顶将预制桩逐步压至持力层[1]。施工过程中,建筑物自重可提供压桩反力,免去大型机械的入场以及减少施工过程中对地基土的扰动,并且可实现在不卸除结构荷载的条件下的施工,施工质量有保障,工程成本较为合理经济。
 
  3.建筑倾斜的原因及纠偏步骤
 
  造成建筑物倾斜的直接原因就是地基的不均匀沉降。然而造成地基不均匀沉降的原因则有许多,需要根据具体情况进行判断属于哪一类。通常是由以下几类原因造成的。
 
  3.1场地和外部条件
 
  不利的场地条件有:溶洞、塌陷等地质,造成部分地基在在长期荷载作用下的突然塌陷;地震造成的地基土液化,伴随喷水冒砂导致地基的下陷和建筑的倾斜开裂;滑坡、泥石流对地基的冲击作用;地表水位的变化,当其水位变化不均匀时,地基土的有效应力发生改变,导致沉降不均匀;室内或室外的局部堆载造成沉降不均;相邻基坑等的开挖造成的土壤扰动;
 
  3.2上部结构
 
  包括结构荷载偏心导致沉降不均匀;建筑布置复杂,造成荷载分布不利,地基反力分布严重不均;施工技术不当,如大规模的地下工程项目,应采取措施,降低其对上部结构的下沉影响。
 
  3.3地基基础
 
  勘探资料有误导致设计错误,地基实际承载力不足;地基土尚未完成固结,长期沉降变形;地基土严重分布不均,差异性较大;结构荷载超过原有设计值,造成地基承载力不足;膨胀性土、冻土等不均匀沉降的影响;
 
  3.4纠偏步骤
 
  当建筑的倾斜超过国家或地方危房标准时,或造成使用者恐慌情绪时,即应考虑采取措施进行纠偏。通常纠偏工作应按照以下步骤进行[3]~[4]:
 
  (1)检测建筑物的沉降倾斜,不均匀沉降是否仍在进行。如果结构的沉降量已基本稳定,倾斜度在规范值范围内时,可经鉴定后继续使用。若沉降倾斜仍在增长,则必须进行纠偏加固处理。
 
  (2)由地质条件、周围建筑、地下管线分布、上部结构等情况,分析建筑物倾斜原因。对于因上部结构的不均匀荷载分布引起的倾斜,应进行荷载的重分布布置。对因地基的承载力不足造成的倾斜,应采取加固措施。
 
  (3)提出纠偏方案并进行可行性研究。就施工难易程度、纠偏效果、施工成本等综合考虑选择最佳施工方案。一般来说,优先选择迫降纠偏而不是顶升纠偏。纠倾措施有掏土纠倾、降水纠倾、荷载纠倾、卸载牵引纠倾等方法。
 
  (4)考虑对上部结构进行必要的加固处理,并考虑纠偏对结构的不利影响进行纠偏前的加固。避免结构在加固过程中发生损坏造成财产损失和人员伤亡。
 
  (5)进行纠偏设计,包括纠偏施工阶段内力分析,纠偏的步骤,监测方案及安全措施。
 
  (6)实施纠偏。施工前再对工程周围环境考察并做好文字记录。注意建筑的变形和受力变化,防止建筑物在施工时发生损坏。注意控制纠偏速度,不可过快。
 
  (7)纠偏完成后继续进行观测,考察纠偏的效果,防止建筑发生后续的不稳定变形。
 
  4.工程实例
 
  贵州省某住宅小区房屋建筑建于2002年,原基础为筏形基础,持力层为软弱性土,部分有溶洞。该建筑出现明显的倾斜现象,居民已不敢在此继续居住。建设单位在2015年对该建筑进行现场测量,测量结果见表1。从表中可以看出最大倾斜量127mm,倾斜率超过了0.3%,该建筑应该进行加固处理。一方面应对建筑进行纠偏,改变建筑倾斜率;另一方面应对地基基础进行加固,防止地基基础出现新的不均匀沉降和倾斜。
 
  针对该建筑的倾斜情况,以及该建筑整体刚度较好的现有条件,确定施工方案为部分顶升部分迫降的施工方案。在建筑沉降较小的一侧钻孔取土,促使建筑物在该方向的沉降;在沉降交大的一侧挖出部分土壤,以减小地基附加压力,并在基础全范围内采用锚杆静压桩进行基础加固。
 
  根据《锚杆静压桩技术规程》(YBJ227-91)、上部荷载、地质条件、压桩设备以及便于施工等综合考虑,确定静压桩为锚杆静压桩,断面为240mm×240mm的方桩。桩身采用构造配筋,配4φ14纵向钢筋,两端350mm范围内配φ6@50的箍筋,中间配φ6@200的箍筋。根据压桩处的净高、运输和起重能力等施工条件综合考虑,确定单根桩的长度取为2.0m。按规范要求进行试桩(单桩静载试验),确定锚杆静压桩的单桩承载能力设计值为260kN。根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)附录C规定,对于以桩身承载力控制极限承载力的工程桩,压桩力取1.5倍单桩允许承载力,即:260×1.5=390KN。建筑物总荷载为64220.12KN,单桩承载力估算约有260KN,桩数n=642220.12/260=247(根),实际布桩还需考虑到原基础作为桩基承台抗弯、抗剪、抗冲切能力及桩位对称的要求。
 
  经过4个月的施工后,该建筑的倾斜得到了及时纠正。经过纠偏后的房屋倾斜率控制在0.6%,结构的沉降量在施工后即达到很小值。

  结论与小结
 
  (1)现有建筑的纠偏方案应进行研究后制定。在充分掌握了建筑上部结构条件、地基基础、地质条件之后再综合经济性确定合适的施工方案。
 
  (2)实践证明,锚杆静压桩能成功应用于既有建筑物的地基加固处理,适用于持力层为粉土、黏性土、淤泥质土等地基的加固补强。
 
  (3)纠偏工程应注意设计与施工的联合管理,在施工中注意实时监测。设计图纸应根据沉降观测数据进行及时调整。

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