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【關鍵詞】 軟土地基 沉降變形 綜合治理
厚層軟土在珠三角地區(qū)分布比較普遍,坐落在軟土地基上的變電站往往對重要建(構)筑物采用樁基礎,如配電裝置樓,主變,構支架等,而其它較次要位置則往往采用天然地基,運行期間產(chǎn)生沉降變形的現(xiàn)象比較常見,嚴重的會影響到變電站的正常運行,而且治理起來很困難,不同部位往往要采用不同的加固糾偏措施,而且要考慮工程對周圍設施的影響、狹窄場地施工的可行性、停電運行方案等等因素。
1 工程概況
某110kV變電站位于佛山市北側(cè),主體工程于2007年3月完成,2007年8月投入運營。站址處于萬里河涌旁,建站前河涌圍繞北、東、南三面流過,站址西側(cè)為河灘淤泥地。2009年3月,由于河道治理改造,改河道從站址南側(cè)和西側(cè)通過,并對新河道進行了清淤、新修筑了河堤。
自變電站竣工運行開始,站址內(nèi)就出現(xiàn)不同程度的沉降變形現(xiàn)象,構支架區(qū)巡視小道、電纜溝、碎石地平均出現(xiàn)較大程度的沉降;站址圍墻西南角伸縮縫處開裂,開裂寬度達100mm;站內(nèi)道路明顯下沉、開裂;站外道路下沉、開裂,電纜溝變形嚴重;個別隔離開關導線、TYD導線、母線等因地面下沉出現(xiàn)明顯繃緊現(xiàn)象。嚴重威脅到了變電站的正常運行。
場區(qū)在地貌上屬于珠江三角洲沖積平原,地基土主要由填土、第四系沖、淤積土、風化殘積土和下第三系風化基巖組成,基巖為砂巖。
2 工程治理原則和目標
(1) 評估場地沉降變形危害程度,分析造成地基沉降變形的原因,預估沉降變形的發(fā)展趨勢。
(2)進行治理方案設計,造成場地沉降變形的因素得到根本遏制,傾斜的構、支架糾正到符合規(guī)范要求;變形破壞的電纜溝、地網(wǎng)、道路、排水管道修復至原狀;建筑物散水、欄桿、擋土墻等零星工程修復。
3 巖土工程分析評價
本工程于設計前進行了巖土工程專題勘察和變形觀測,分析評價結(jié)論有以下幾點:
(1)場地變形以2009年3月河道整治為界,前期以豎向沉降為主,主要由軟土緩慢固結(jié)造成,后期變形以水平位移為主,主要是河道整治引起淤泥層側(cè)向移動造成;
(2)豎向沉降變形速率呈逐漸下降趨勢,變形觀測后期接近穩(wěn)定。觀測最大沉降量為622.3mm;
(3)靠近河涌方向水平位移最大,遠離河涌位移逐漸變小,觀測到的最大水平位移為281.6mm;
(4)水平位移變形速率逐漸下降但并未穩(wěn)定。
4 方案設計
為便于說明,將站區(qū)分為A、B、C、D、E五個部分分別論述。
A區(qū)臨近河涌,在圍墻外布置防滲帷幕,采用高壓旋噴樁帷幕,樁長12~15米,樁端進入強風化砂巖,樁徑500mm,互相咬合,搭接150mm。
B區(qū)主要包括站內(nèi)道路,采用高壓旋噴樁復合地基,樁徑500mm,樁長12米,梅花形布置,樁間距1.5米。
C區(qū)為構支架區(qū),采用樹根樁法進行基礎加固,利用杯口糾偏法進行糾偏。樹根樁采用小型工程鉆機成孔,置Φ203×6無縫鋼管;
D區(qū)為進站道路,加固處理方法同B區(qū);
E區(qū)為電纜溝、地下排水管網(wǎng)、地網(wǎng)和零星修復。電纜溝采用高壓旋噴樁復合地基,樁徑500mm,樁長12米,沿走向單排布置,樁間距1.2米。地下排水管網(wǎng)已失去排水功能,拆除后按原設計恢復。地網(wǎng)僅對破損部分進行修復;
A區(qū)治理為本次整治的重點,防滲帷幕按重力式計算,計算結(jié)果見表2,計算過程略。
5 施工過程中出現(xiàn)的問題及對策
工程采用動態(tài)化設計和信息化施工模式,制定了詳細的施工監(jiān)測方案和應急預案。共布置了127個位移觀測點,分布在建(構)筑物角點或基礎上。
5.1 高壓旋噴樁對周圍構筑物的影響
施工從A區(qū)開始,自開工一周開始,監(jiān)測發(fā)現(xiàn)周圍監(jiān)測點開始出現(xiàn)明顯變形,變形以水平位移為主,豎向抬升為次。最大位移達到40mm(S27),最大抬升量20mm,影響范圍達18米。后改為分段間隔跳打,提高監(jiān)測頻率,局部將注漿壓力降低至15MPa且減小樁徑增加樁數(shù),同時放慢施工速度,多項措施并用最終完成了A區(qū)高壓旋噴樁防滲帷幕施工。
5.2 進站道路
C區(qū)為路堤式進站道路,兩側(cè)地勢較低,高差約3米,道路兩側(cè)為漿砌石擋土墻,擋土墻頂部為電纜溝,按設計擬采用高壓旋噴樁復合地基,考慮到A區(qū)實際施工效果,進站道路四周缺乏約束條件,為避免高壓水泥漿對擋土墻造成破壞,最終改用樁基礎,路面采用梁板式結(jié)構,電纜溝改為全混凝土澆筑,直接連在梁上。
5.3 零星修復隨時調(diào)整
由于沉降變形造成的附屬設施破壞情況非常復雜,雖然這些破壞對主體結(jié)構沒有大的危害,但直接影響到儀器設備的使用功能,且嚴重影響整潔美觀,因此零星部位的修復至關重要。如維護欄桿、變電站圍墻、建筑物散水和臺階、大門、綠化等,零星修復工程在主體修復工程完工后進行,并遵從如下原則:
(1)零星修復目標既要保證滿足使用功能,又要兼顧方便、美觀、整潔,并盡量符合原來的設計風格;
(2)輕度破損的位置以修復為主要手段;中度破損的位置以更換部分部件加修復為主要手段;嚴重破損的位置可考慮拆除重建。
6 治理效果
本工程于2012年11月30日完工,監(jiān)測工作持續(xù)到竣工后3個月,結(jié)果反映各監(jiān)測點變形逐漸減小,到完工時達到穩(wěn)定,見圖1。竣工運轉(zhuǎn)至今狀況良好。
7 結(jié)論
通過對某110kV變電站巖土工程綜合治理工程實例的分析,總結(jié)得出如下結(jié)論:
(1) 準確的巖土工程分析是方案設計的基礎。軟土地基上變電站的沉降變形比較復雜,要設計合理的方案,必須對變形原因和變形程度及預期后果有準確的把握,應獲取詳盡的變形監(jiān)測數(shù)據(jù),為方案設計提供依據(jù)。
(2) 應采用動態(tài)化設計,信息化施工。由于此類工程的特殊性,使施工期間經(jīng)常出現(xiàn)一些難以預見的問題,一個部位的加固修復常常對周圍構筑物產(chǎn)生影響,因此需要將施工中出現(xiàn)的異常情況及時反饋給設計并及時調(diào)整設計、施工方案。
(3)多專業(yè)多部門有效溝通,充分全面考慮各種因素。變電站沉降造成的影響涉及到巖土、結(jié)構、電氣、給排水等多個專業(yè)和多個部門,且調(diào)度運行很復雜,因此設計方案和施工時需充分考慮生產(chǎn)調(diào)度和施工工序的合理安排。
【參考文獻】
[1] JGJ123-2000,既有建筑物地基基礎加固技術規(guī)范
[2] JGJ270-2012,建筑物傾斜糾偏技術規(guī)程
【關鍵詞】巖溶地區(qū) 路基變形 整治技術
1 前言
武廣客運專線對于覆蓋型巖溶注漿的設計是基于當?shù)鼗鶐r溶較發(fā)育時,發(fā)育的溶蝕裂隙、溶溝、溶槽、溶洞中的充填物及覆蓋層(細顆粒),在地下水上下波動急驟(地下水常位于巖土界面附近,隨季節(jié)變化特別是雨季變化大)、潛蝕、真空抽吸等作用下,細顆粒流失,易形成土洞,并逐漸發(fā)展成塌陷(同時由于路基填筑材料等原因增加荷載而使溶洞頂板塌陷等)。巖溶塌陷危及路基穩(wěn)定,影響行車安全。巖溶地基采用注漿加固措施后,在巖土界面上下形成一定厚度的帷幕,避免由于地下水的長期活動影響而引起的長期蠕變(沉降)或危及路基的安全。
2 概況
耒陽站長2370m,共4股道(中間Ⅰ、Ⅱ道為正線,左為3道,右為4道),設旅客地道一座(DK1777+704.5),箱涵一座(DK1777+530)見圖。站房位于DK1777+520~+730左側(cè),站房均為鉆孔樁基礎,沖擊鉆成孔。
耒陽站平面示意圖
2.1 地質(zhì)概況
DK1777+500~+750段上覆土層為6~14m左右黏性土,上部為硬塑~軟塑,底部局部為流塑;下伏基巖為灰?guī)r,巖溶發(fā)育,溶洞、溶溝、溶槽發(fā)育,溶洞部分充填,部分半充填。統(tǒng)計385孔整治注漿孔揭示的地質(zhì)情況,55孔見溶洞,占總孔數(shù)的14%。其中DK1777+535~+565股道范圍、DK1777+570~+605右側(cè)邊坡至坡腳、DK1777+605~+685右側(cè)邊坡中部,分布不規(guī)則的巖溶溝槽,深14~38m。
2.2 原設計概況
耒陽站為填方高6~9m,原設計DK1777+500~+750段地基采用方樁、CFG樁加固,正線范圍采用2.5m的堆載預壓。路基填料,股道范圍基床底層及本體采用A、B組填料填筑。
基底巖溶采用壓力注漿,封閉土、石界面,加固基巖頂面土體,填充土洞、溶洞以及巖溶管道,形成隔水帷幕層,阻隔上覆土體中地下水與巖溶水的聯(lián)系。詳見代表斷面圖
2.3 施工概況
本段路基地基加固工程于2008年6月15日完成施工;DK1777+500~+750段路基填筑完成時間為08年7月15日(含級配碎石填筑),堆載預壓完成時間為2008年10月25日。正線I、II道無砟軌道施工完成時間為2008年12月30日,3、4道無砟軌道于2009年6月8日完成施工。
站房鉆孔樁沖擊成孔施工完成時間為2009年1月22日。
3 變形情況
2009年7月13日精調(diào)復測時發(fā)現(xiàn)DK1777+500~+753段4股道的軌面有不同程度的沉降和水平位移,豎向沉降主要發(fā)生在I、II道,最大沉降是44.6mm,3、4道沉降較小,最大沉降是17.7mm;沉降中心大致在I、II道的DK1777+630~+650,(見圖);水平位移僅發(fā)生在I、II道,最大位移在DK1777+577附近(見圖)。
發(fā)現(xiàn)軌面變形后,經(jīng)多次召開研討會,對變形原因與整治方案進行分析研究。通過對變形情況、地質(zhì)資料、和施工資料綜合分析,認為路基下沉是由于巖溶塌陷、地基土松動下陷,使地基加固樁承載能力降低所致。引起巖溶塌陷原因主要有相鄰站房鉆孔樁基大面積沖擊成樁,造成地下水的強烈波動,對地下巖溶管道產(chǎn)生過大真空負壓,對上覆土體產(chǎn)生侵蝕破壞等。
4 整治方案
耒陽站巖溶路基沉陷影響范圍主要為DK1777+500~+750段3道至右側(cè)邊坡范圍。由于巖溶塌陷已造成地基土、填土層產(chǎn)生了不同程度的擾動,復合地基承載能力降低,本著寧強匆弱、徹底根治、不留后患的原則,對巖溶進行補注漿,對擾動的地基土和填土進行補強加固。主要整治方案如下:
4.1 巖溶注漿加固
對巖溶地基采用壓力注漿進行補注漿加固,進一步封閉土、石界面,加固基巖頂面土體,填充土洞、溶洞以及巖溶管道。見圖
4.1.1 DK1777+500~+750段補注漿范圍為3道至右側(cè)路堤坡腳,補注漿頂至基巖面以上土層中不少于3m,深至巖面以下5~10m,如遇溶洞,注漿孔深應進入溶洞底以下不少于1m;補注漿孔距一般為5m,對塌陷位置及簿弱地段,適當增加補充注漿孔,并有3~5%的注漿驗證孔。
4.1.2 DK1777+400~+500及DK1777+ 750~+950兩段 進行側(cè)向補注漿帷幕加固,每側(cè)兩排注漿孔,注漿孔距縱橫向均為5m,注漿孔深進入基巖面以下不少于5m,形成減緩地下水徑流通道的側(cè)向帷幕。
4.1.3 注漿水泥為P42.5普硅水泥,水灰比1:0.8~1:1。送漿管路直徑應大于50mm,管路長不宜大于50m。一般工作壓力為0.1~0.5Mpa,最大達1.5Mpa以上。終止注漿條件:終止注漿壓力下注漿流量小于40L/min,維持30min可停止注漿。
4.2 旋噴樁加固補強
DK1777+530~+740段地基采用旋噴樁加固補強。旋噴樁的橫向樁間距為1.6~1.8m,縱向間距一般為1.6~1.7m,其中主沉降范圍DK1777+630~+670段旋噴樁的縱向間距一般為1.3~1.4m,樁徑0.6m,正方形布樁;DK1777+540~+685段右側(cè)邊坡下旋噴樁按三角形布置,排距為1.25m。
4.3 填料注漿加固
路堤下部3~5m厚填土層采用低壓注漿加固補強,注漿孔距在5m左右。
在地基加固整改過程中,對既有構筑物變形的施工控制,盡量減少整治施工中對路基中的雨棚柱基、接觸網(wǎng)立柱基礎、涵洞及旅客通道、擋土墻等既有構筑物的擾動。整改主要工程數(shù)量:注漿孔586孔─14814m;旋噴樁2166根─25578m。
5 施工效果驗證
5.1 高壓旋噴樁試樁
8月2日在DK1777+600線路右側(cè)坡腳外進行高壓旋噴樁試樁,深度8.7m,噴漿壓力20~22MPa,鉆機轉(zhuǎn)速22~23轉(zhuǎn)/min,鉆桿提升速度20~23cm/min。三天后開挖驗證樁徑,滿足設計要求。對成樁后的高壓旋噴樁取芯驗證,芯樣連續(xù)性完整性較好,在樁身上中下三個部位分別取樣做抗壓強度試驗,強度均大于2.5Mpa,滿足設計要求。
F36-5水泥土芯樣多呈長柱狀,少量短柱狀,成分主要為水泥漿膠結(jié)物,其中芯樣大于0.5m的2段,在0.5m~0.2m的17段,0.2m~0.1m的29段,小于0.1的50段,芯樣顏色均勻基本連續(xù)完整性較好強度較高,樁底與巖面結(jié)合較好。F59-8水泥土芯樣多呈長柱狀,少量短柱狀,成分主要為水泥漿膠結(jié)物,其中芯樣在0.5m~0.2m的18段,0.2m~0.1m的31段,小于0.1的51段。芯樣顏色均勻連續(xù)完整性較好強度較高,樁底與巖面結(jié)合較好。如圖所示。
5.2 巖溶注漿效果驗證
從取芯情況看來,從填土層、基底巖溶注漿所取芯樣呈柱狀,水泥漿液充填情況良好。
5.3 整治效果
從7月23日重新建立了觀測點,沉降值統(tǒng)計表明,DK1777+500~+740各觀測點沉降在補充注漿與旋噴樁整治施工完成后,隨著地基強度的增長,各觀測點沉降均開始趨于收斂。從沉降曲線趨勢看,I、II道沉降基本趨于穩(wěn)定;II站臺及II站臺雨棚沉降均在受控狀態(tài)。通過沉降變形情況分析表明,巖溶補注漿、地基高壓旋噴樁、填土層下部注漿的整治施工過程可控,施工質(zhì)量有保證,整治達到了預期效果。經(jīng)后續(xù)變形監(jiān)測、軌道靜態(tài)精測和軌檢車動態(tài)檢測,該段線路狀態(tài)穩(wěn)定,滿足設計和驗標要求。
關鍵詞 :砌體結(jié)構;裂縫分析;加固處理
中圖分類號:TU753文獻標識碼: A
0引言
在建筑結(jié)構中裂縫是不可避免的,其具有普遍性的現(xiàn)象。工程實踐表明,房屋中的許多裂縫并非由于外荷載所引起,有的屬于變形作用引起,如溫度變形、收縮或膨脹變形、地基差異沉降或膨脹等因素。對已有裂縫的建筑,為了了解結(jié)構的安全性和耐久性是否滿足要求,需要對結(jié)構進行檢測、鑒定,對其可靠性做出正確評價,然后進行維修處理或加固,以提高結(jié)構的安全性,延長其使用壽命。
1砌體結(jié)構常見裂縫分析及加固
砌體輕微細小裂縫影響外觀和使用功能,嚴重的裂縫影響砌體的承載力,甚至引起倒塌。在很多情況下,裂縫的發(fā)生與發(fā)展往往是大事故的先兆,對此必須認真分析,妥善處理。
1.1裂縫分析及預防
(1)、地基不均勻沉降引起的裂縫。不均勻沉降過大是造成建筑物傾斜和產(chǎn)生裂縫的主要原因,影響因素一般有地基土質(zhì)不均勻、建筑物體型復雜、上部結(jié)構荷載不均勻、相鄰建筑物的影響、相鄰地下工程施工的影響等。預防地基不均勻沉降引起裂縫的主要措施有:合理設置沉降縫;加強上部的剛度和整體性;不宜將建筑物設置在不同剛度的地基上。
(2)、溫度差引起的裂縫。當砌體長度過長,砌體伸縮在上層較大而在基礎處受約束較小,從而引起開裂;此為,由于混凝土屋蓋,混凝土圈梁與砌體的溫度膨脹系數(shù)不同,在溫度變化時會使墻體產(chǎn)生裂縫。防止溫度變化引起裂縫的主要措施:根據(jù)建筑物實際情況設置伸縮縫;施工過程留好施工帶,盡量避開高溫施工。
(3)、地震作用引起的裂縫。砌體結(jié)構在地震作用下,由于墻體受到反復作用的剪力,導致墻體出現(xiàn)“X”形裂縫;當內(nèi)外墻咬槎不好的情況下,墻體容易產(chǎn)生豎向裂縫,甚至整個縱墻外傾或倒塌。砌體結(jié)構在地震作用下做到“大震不倒”是可能的,采取的措施主要有:按結(jié)構抗震設計規(guī)范要求設置圈梁及構造柱。
(4)、因承載力不足產(chǎn)生的裂縫。如果砌體的承載力不足,則在荷載作用下,將出現(xiàn)各種裂縫,以致出現(xiàn)壓碎、斷裂、坍塌等現(xiàn)象。這類裂縫的出現(xiàn),可能導致結(jié)構失效,所以應認真分析原因,及時采取有效措施。
1. 2砌體的加固方法
當裂縫是因為強度不足引起的,或地基沉降引起導致已有倒塌先兆時,必須采取加固措施。
若建筑物產(chǎn)生不均勻沉降導致建筑物傾斜或產(chǎn)生裂縫,首先要搞清楚不均勻沉降發(fā)展的情況,然后再決定是否需要采取加固措施。通常情況下,當不均勻沉降尚在繼續(xù)發(fā)展時,通過基礎加固,如采用錨桿靜壓樁或其他樁式托換、或采用地基加固方法來遏制沉降繼續(xù)發(fā)展。當沉降基本穩(wěn)定后,可根據(jù)傾斜情況決定是否需要糾斜,如采用迫降糾傾法、頂升糾傾法或綜合糾傾法。
對上部結(jié)構出現(xiàn)的裂縫可視裂縫情況采用下述處理方法:(1)、修補裂縫:常用方法可在裂縫內(nèi)填入膨脹水泥或環(huán)氧粘結(jié)劑或其他化學漿液,表面抹平,重做面層;(2)、局部修復:部分鑿除,重新澆筑或砌筑;(3)、結(jié)構補強:外包鋼板或高強纖維或鋼筋混凝土;(4)、其他處理方法:如改變結(jié)構方案、改變使用條件或局部拆除重做等。
2工程實例分析
一、平面示意圖
二、造成裂縫的原因及整治措施
、的東南角,圖中陰影部分,與南北向墻體出現(xiàn)較規(guī)則的豎向裂縫,處二次加蓋的房屋,墻體本身無接槎,且無拉結(jié)筋。處墻為一次施工,也出現(xiàn)較規(guī)則的豎向裂縫。
造成上述部位裂縫的原因:
1)、主要是2011年施工龍門大道時,距民宅外墻700~800mm下開挖2m左右鋪設市政管網(wǎng)的地溝,市政管網(wǎng)施工完畢后,沒有按要求認真回填。
2)、小區(qū)污水管或明溝與城市污水管網(wǎng)接口處沒有連接好,造成污水泄露浸泡地基,民宅基礎產(chǎn)生不均勻下沉,從而導致住宅墻體出現(xiàn)裂縫。
整治措施:
、先找出污水管的漏水點,采取可靠措施使污水管不再漏水。
、待房屋沉降穩(wěn)定后,在墻體裂縫左右各800mm范圍鑿除墻身表面粉刷層,并沿鑿除范圍縱橫布置梅花型Φ8間距200mm的孔,對Φ6@150或Φ4冷拔焊接鋼筋網(wǎng)進行兩面掛。
、對墻身兩面充分濕潤24小時后,采用1:2.5水泥砂漿壓力噴漿法進行噴射,并用木模子抹平,保證其厚度不小于20mm。
、加強養(yǎng)護,且養(yǎng)護時間不小于7天。
、待1:2.5水泥砂漿干燥后進行粉刷。
、縱橫墻均出現(xiàn)較規(guī)則的豎向裂縫,尤其是與和與兩家共用的山墻,裂縫較為嚴重。
造成墻體裂縫的主要原因是地塊原有地基沒有處理好,靠北側(cè)水槽及明溝漏水對地基土浸泡。施工龍門大道時采用震動壓路機對附近的房屋產(chǎn)生的影響僅僅是誘導因素。
整治措施:
1)、基礎整治措施。首先,對水槽改造或做防水處理,確保其不再漏水,然后對原有地基進行加固。加固前先用洛陽鏟沿縱橫墻邊作探孔,判斷每層圖的含水量,從而確定采用灰砂樁還是灰土樁。
2)、墻體裂縫整治措施參做法。
說明:當在H高度內(nèi),土的含水率在20%以內(nèi)時,采用三七灰土樁,如示意圖(一);當在h高度內(nèi)土的含水率大于24%時,h范圍內(nèi)采用4:6或5:5灰砂樁(視土質(zhì)而定),其上采用三七灰土樁,如示意圖(二);當在H高度內(nèi),土的含水率大于24%時,采用4:6或5:5灰砂樁(視土質(zhì)而定),如示意圖(三)。
3結(jié)束語
掌握事故處理的基本知識和方法,能夠?qū)σ蛟O計和施工的失誤或管理不善而引起的事故,作出科學的事故原因分析和殘余承載力判斷,并提出有效的修復加固措施是非常有必要的。
參考文獻
[1]江見鯨,王元清,龔曉南等.建筑工程事故分析與處理.北京:中國建筑工業(yè)出版設,2006
[2]李國勝.建筑結(jié)構裂縫及加層加固疑難問題的處理―附實例.北京:中國建筑工業(yè)出版設,2006
【關鍵詞】地基注漿加固;水塔糾偏;塔身監(jiān)測。
一、工程概況
根據(jù)業(yè)主方提供的由中鐵西南科學研究院完成的《成都市青羊區(qū)市政設施養(yǎng)護處瀝青炒料場水塔安全性鑒定報告》,該位于成都市青羊區(qū)光華大道與導航路交匯處,瀝青炒料場的東北角,塔容積約為:30m3,塔身總高為:20m。該水塔主體結(jié)構為磚砌體圓形水塔塔身,鋼筋混凝土結(jié)構儲水箱體,修建年代和設計施工資料均不詳。據(jù)瀝青炒料場現(xiàn)場人員介紹,2014年夏季,因附近地鐵4號線施工,造成水塔圍墻外水渠倒灌進入院內(nèi),致使水塔周圍地基土軟化,水塔產(chǎn)生不均勻下沉導致傾斜。經(jīng)中鐵西南科學研究院于2014年8月至10月檢查、鑒定和觀測,確認塔頂傾斜值為140mm,超過《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》(GB50144-2008)規(guī)范的規(guī)定。
2014年9月,為勘查該水塔塔身基礎現(xiàn)狀,對塔身基礎進行了開挖檢查,確定塔身基礎上部為磚基礎,無混凝土圈梁。經(jīng)勘查,未發(fā)現(xiàn)塔身基礎和塔身墻體有明顯變形情況,可判定地基下沉是造成塔身傾斜的主要原因。
二、施工方案
根據(jù)中鐵西南科學研究院完成的《成都市青羊區(qū)市政設施養(yǎng)護處瀝青炒料場水塔安全性鑒定報告》中的有關資料。本項目的修復工作分為地基加固和主體糾偏兩部分完成。
(一)地基加固方案:因相關資料缺失,故本工程項目先假設該水塔基礎形式為條形磚基礎,下設鋼筋混凝土筏板,埋深位于自然地面下2.00米;參照周邊正在施工的建筑物地基開挖斷面情況分析,該水塔基礎基底持力層位于稍密卵石層,地基承載力特性值假定為150KPa。經(jīng)分析比較,本項目采用注漿微型鋼管樁加固地基方法。該方法近年來在成都市多個地基加固項目中廣泛采用,具有安全可靠、工程造價低、工期短等特點,通過向地基土注漿后的擠密和固結(jié)土體的雙重作用,在原塔身基礎下形成復合地基,提高其承載能力,防止地基再次下沉。注漿微型鋼管樁平面布置和樁深示意詳見圖1。
1、注漿微型鋼管樁主要施工工藝流程如下:
平整場地---注漿鋼管制作焊接---測量放線---孔距定位---小型鉆孔機就位鉆孔---清孔---注漿機安裝---安裝下放鋼管---安裝注漿管----拌制水泥漿---注水泥漿---二次加壓注漿---三次加壓注漿直至上口翻漿。
1.1平整場地,測量、放線定位等工作按一般施工作業(yè)進行。
1.2微型樁鉆孔機采用小型柴油動力專用鉆機,其特點是體積小、移動方便、能滿足在狹小場地和室內(nèi)作業(yè)要求。啟動鉆機,慢慢鉆進,每進深2m需要接長一次鉆桿,直至設計深度。
1.3注漿微型鋼管應事先制備。其如同端部應采用6mm鋼板封閉,并在下部1.0米范圍鉆出出漿孔,直徑10mm,間距200mm,出漿孔呈梅花型交錯布置;采用膠帶封口,得到一定壓力后自動開封。注漿微型鋼管長度可根據(jù)現(xiàn)場情況接長或截短使用。
1.4清孔:在注水泥漿前,要對樁孔進行清孔,使孔內(nèi)泥漿全部排出,要求孔底沉渣厚度不大50mm;注漿微型鋼管安裝就位后,管壁外側(cè)間隙采取適當措施填塞封閉。
1.5注漿機安裝:在現(xiàn)場指定位置固定注漿機。用不小于1m3的槽罐攪拌和儲備水泥漿,然后由注漿機注漿。注漿管需裝設壓力表,注漿壓力為0.5Mpa,水灰比控制在0.45~0.5之間,注漿后暫不拔管,直至水泥漿從管外流出為止,拔出注漿管,密封鋼管端部,加壓數(shù)分鐘,待水泥漿再次從鋼管外流出為止。
1.6多次加壓注漿:因一次注漿難以得到?jīng)_盈系數(shù)要求,得到注漿壓力為0.5Mpa,需要多次間隙注漿,一般為三到五次,只至翻漿為止。
1.7微型樁施工中,應仔細測量孔深、鋼管長度及注漿管長度,避免出現(xiàn)假樁斷樁現(xiàn)象。樁位偏差不得大于50L,垂直度不超過1%。
1.8施工過程中必須隨時檢查施工記錄,并對照規(guī)定的施工工藝對每根工程樁進行質(zhì)量評定,檢點是水泥用量、樁長、注漿、壓力、水泥漿級配等。
2、微型樁施工質(zhì)量控制措施
2.1成孔:成孔前為保證樁的垂直度,需有水平尺前后、左右調(diào)整好鉆機的平整度,為控制樁位偏差,成孔前先用儀器精確定出樁位,每個樁位上定上筷子,開鉆時,鉆頭中心對準筷子頭方可開鉆。并做好施工記錄。
2.2注漿管制作:注漿管采用48mm×3.8mm鋼管。注漿鋼管下部1米范圍為內(nèi)每隔200mm梅花型布設出漿孔,出漿孔直徑10L,可用電焊機直接點孔,注漿下管前用透明膠帶封孔。
2.3水泥漿液配制要求:水泥漿液要嚴格按照0.5:1的比例配置,配置時水泥以每袋50公斤計算,水的用量在水箱內(nèi)畫上刻度線,水泥漿在攪拌桶內(nèi)至少攪拌3分鐘后才可以開始注漿,從而達到攪拌均勻。如果因設備出故障或其它原因致使?jié){液攪拌時間超過30分鐘,為不影響樁身質(zhì)量把漿液廢棄。
2.4施工檢查:施工過程中對每個施工班組及時檢查,檢點是樁長、水灰比、水泥用量。樁長可直接量注漿鋼管長度;水灰比可直接用比重計現(xiàn)場監(jiān)測;每注完10根樁以后,要及時核實水泥實際用量,如果以上不符合設計要求要及時調(diào)整,并對已施工過的樁進行補灌.
3、微型樁安全控制措施
3.1微型樁施工之前,對每個班組進行技術交底和安全交底,使每個工人都牢固樹立質(zhì)量和安全意識。
3.2注漿時注漿管不彎折纏繞,時刻注意壓力表,以免壓力過高管炸傷人。
3.3每根樁注漿結(jié)束后,注漿管要保持壓力3分鐘,等壓力消散之后拔掉注漿管,這樣既有利于注漿效果和保證樁身質(zhì)量,也避免了壓力過高造成安全事故。
(二)塔身糾偏
塔身糾偏是該次工作的最終目的,能否順利將塔身扶正,是衡量本次工作質(zhì)量的好壞、水平高低的尺度。這就要求在糾偏過程中精心組織,精心安排,精心施工,加強預測,認真測量,日夜監(jiān)守。本項目塔身糾偏采用液壓千斤頂頂升塔體的機械糾偏方法,通過托升塔身沉降一側(cè)的墻體,達到扶正塔身的目的。
1、液壓千斤頂頂升塔體糾偏施工主要工藝流程如下:
測定塔基和塔頂水箱底板的幾何中心點---確定糾偏頂升方向---制作塔身頂升基座---安裝液壓千斤頂---實施頂升作業(yè)---對頂升后脫離的墻體實施灌漿封閉---觀測糾偏效果---拆除臨時的糾偏設施設備,完成糾偏作業(yè)。
確定糾偏頂升方向是實現(xiàn)真確糾偏的第一步。要想確定糾偏頂升方向,首先需要確定現(xiàn)在塔身(圓形)室內(nèi)底層和頂層水箱底板形心位置,再通過從頂層形心位置吊一根錘球鉛垂線(或投影),來實地測量與塔身室內(nèi)底層形心位置的偏差,從而作為確定塔身頂升方向和校核頂升后塔身糾偏效果的依據(jù)。見附圖一
制作塔身頂升基座主要工作包括:新混凝土支墩、新設內(nèi)外圈梁、新設頂升橫梁等設施。因原塔身為磚砌體,其整體性較差,基礎頂面又沒有圈梁,故需要在塔身內(nèi)外重新制做出一圈內(nèi)外對應的圈梁,將原有塔身墻體夾住,從而形成一個可以承受整個頂升作業(yè)的托盤。再通過頂升與托盤連接的頂升橫梁,來實現(xiàn)塔身糾偏作業(yè)。圈梁和托梁安裝高度應以現(xiàn)場實際情況確定,以適當?shù)陀谑彝獾仄簽橐恕R妶D2。
圖2
1.1安裝液壓千斤頂:安裝方式見圖3。安裝時,千斤頂上下均需設置鋼墊板和墊木。根據(jù)初步計算,計劃采用六臺60噸千斤頂進行頂升作業(yè),為保證頂升作業(yè)質(zhì)量,本工程采用PLC液壓同步控制系統(tǒng)完成頂升作業(yè)工作。
1.2實施頂升作業(yè)。頂升作業(yè)前,應會同有關單位做好記錄和觀測工作,完成土建加固和基座梁安裝養(yǎng)護、千斤頂效驗準備工作。因理論頂升高度不大,力爭本次頂升作業(yè)一次性完成。
計算理論頂升值:塔身高度20米,塔身直徑3.45米,塔頂傾斜的水平距離140mm。根據(jù)塔身傾斜情況和千斤頂安裝位置,假設塔身墻體的另一面為支點;1#千斤頂理論頂升高度為:H=3450*140/20000=24.15mm;2#千斤頂理論頂升高度為:H=2900*140/20000=20.30mm;實際作業(yè)時,安裝三支百分表隨時測量千斤頂是實時工作情況(塔身抬升量)并做好記錄,同時也是調(diào)整各千斤頂壓力的依據(jù)。
1.3實施灌漿封閉:千斤頂開始頂升作業(yè)產(chǎn)生一定行程后,塔身墻體和基礎墻體斷裂分離,根據(jù)理論計算,最大間隙為24.15mm。為加快施工進度,本項目采用CGM-1型高強度無收縮灌漿料加壓灌注封閉,24小時,其抗壓強度≥20Mpa,完全滿足本工程要求
2、塔身糾偏作業(yè)質(zhì)量控制措施
2.1確定塔身糾偏頂升方向是本工程成敗的關鍵,在進行塔身先下形心比對時,因認真校核測量數(shù)據(jù),力求準確。糾偏過程中,考慮到塔身后繼回傾量,頂層形心位置吊一根鉛垂線(或投影)應偏過塔身室內(nèi)底層形心位置20mm左右為宜。
2.2支墩、橫梁、圈梁等新增混凝土受力構件強度達到設計要求后,方可對塔身進行糾偏作業(yè)。
2.3頂升作業(yè)施工前,應校驗每臺千斤頂工作狀態(tài)和行程,確保與現(xiàn)場情況相匹配;為保證糾偏時不致因千斤頂失效而造成水塔傾覆,現(xiàn)場應放置2臺千斤頂備用;PLC液壓同步控制系統(tǒng)應由專業(yè)人員進行調(diào)試和試頂。
3、塔身糾偏作業(yè)安全控制措施
3.1施工作業(yè)前,應向作業(yè)人員詳細介紹糾偏過程、方法、步驟和需注意的安全技術問題,進行安全技術交底。
3.2糾偏作業(yè)時,天氣應無雨、無雪,風力不超過4級。
3.3應有專人用經(jīng)緯儀觀測塔身垂直度變化。
3.4千斤頂必須用墊木墊好,防止移。
(三)頂升糾偏監(jiān)測工作
頂升過程應及時分析監(jiān)測資料,并根據(jù)實際情況對施工方案進行調(diào)整。監(jiān)測工作包括兩部分。
其一是整體變形監(jiān)測,包括千斤頂及塔身位垂直移監(jiān)測、沉降監(jiān)測、建筑物表面變形、裂縫監(jiān)測、建筑物傾斜觀察四個方面。因為該項工作專業(yè)性較強,故委托專業(yè)機構配合完成,監(jiān)測周期應從糾偏作業(yè)施工開始前五天開始,頂升作業(yè)中全天觀測、頂升作業(yè)完成后一年內(nèi),每月觀測一至二次。
其二是施工單位的糾偏觀測,在水塔室內(nèi)地坪示意圖(見圖1)。A2為糾偏前水塔塔頂中心點在室內(nèi)地坪的投影;A1為水塔塔底理論中心點;糾偏結(jié)束后,A1、A2點應重合(實際要求小于20mm)。施工完畢后,開始變形觀測,在現(xiàn)場每天觀測3次,至一周后未有變化,頂升施工人員撤離現(xiàn)場,開始其他修復性工作。
三、結(jié)論
該水塔糾偏和地基整治工程于2014年11月開始施工,工期一個月。自竣工至現(xiàn)在四個月,觀測資料表明,塔身垂直偏移量當月發(fā)生15mm,此后未再發(fā)生偏移。由此說明,本方案是成功的。不但加固了水塔地基,而且糾正了水塔塔身。
參考文獻
Abstract: The key to the quality of housing construction to lay a solid foundation is not strong, design and construction process in the embodiment of seriousness, the quality of housing construction and people's lives is a combination of, the bottom of the foundation refers to the building load-bearing components in contact with the ground, Its role is to pass the foundation building the upper part of the load. Therefore, the foundation must be strong, stable and reliable. Uneven settlement of some houses, the causes of cracks in the analysis related to the investigation done, and made a number of relevant preventive measures.
【關鍵詞】房屋建筑;沉降;裂縫;預防措施
Keywords: housing construction; settlement; cracks; prevention measures
引言:提高房屋的建筑質(zhì)量,是建筑行業(yè)的責任,作為建筑業(yè)的技術人員,保證地基基礎的質(zhì)量是一項艱巨的任務,也是對人民安全的保障,由于房屋建筑的基礎不均勻沉降導致房屋變形,開裂,傾斜等造成房屋破壞,如何解決這些問題,下文進行了具體的分析并做出了相關的預防措施。
一、房屋建筑產(chǎn)生不均勻沉降的原因及對房屋的影響
地基承載著房屋的全部重量,由于在施工前地基處理的不好,對地下的一些地質(zhì)勘探不認真,沒有及時發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì),或者沒有對地基進行分析處理。如果房屋地基土層分布不均勻,土質(zhì)差別大就會出現(xiàn)較明顯的不均勻沉降。在施工過程中,可能是砌筑墻體時,灰縫不飽滿,砂漿強度偏低,偷工減料,砌磚時組砌不恰當,拉筋不按規(guī)定標準設置,斷磚集中使用等等造成地基的不均降。建成后在使用的過程中由于大量的地面堆載引起局部下沉地基下沉的現(xiàn)象。由于排水設置不夠完善,大量的積水也會導致房屋建筑地基沉降,在房屋高低相差較大或載荷差別較大時,未留設沉降縫時,也容易在高低或重輕的地位產(chǎn)生較大的不均勻沉降。
房屋建筑產(chǎn)生不均勻沉降會使房屋的墻體結(jié)構中產(chǎn)生剪切和彎曲應力引起不必要的應力,如果沉降超過一定的限度時,墻體內(nèi)產(chǎn)生的拉應力將超過砌體的抗拉強度,使墻體出現(xiàn)裂縫。嚴重時,就可能導致房屋建筑破壞或者倒塌[劉鑫:《 關于對建筑工程地基基礎的不均勻沉降的分析和處理》.中國科技博覽;2011(24)]。
預防房屋建筑沉降的措施
房屋建筑的沉降在很多情況下是可以避免的,如:在地質(zhì)勘察方面,地質(zhì)勘察人員應該認真嚴格的勘察房屋建筑的土質(zhì),根據(jù)不同的土質(zhì),設計相應的措施,在遇到不良的地質(zhì),要及時反應出來,做好勘察地質(zhì)報告,設計人員根據(jù)地質(zhì)勘察報告做出相關的設計。地基加固方案采用單面加寬方案,為了使新加寬部分與原基礎有很好的連接,將原基礎表面鑿毛,并在澆混凝土時在接縫處刷界面劑處理[ 王磊:《房屋建筑不均勻沉降與整治》.鐵道建筑;2003(8)]。
在結(jié)構設計中,應盡量減小建筑物自重,采用輕質(zhì)材料或構件,如加氣磚、多孔磚、空心樓板、輕質(zhì)隔墻等;采用輕型結(jié)構,采用自重輕、覆土少的基礎型式。
在設計時,應根據(jù)不同的地質(zhì)做出不同的設計方案,在地基土的壓縮性有顯著不同處或在地基處理方法不同處設置沉降縫。建筑應簡單,規(guī)則整齊,盡量避免形狀復雜,陰角太多。考慮在適應部位設置沉降縫,對于高低相差較大或載荷差別較大時,要在其轉(zhuǎn)折處,高低相差處或荷載顯著不同的部位設置沉降縫。
如果相鄰建筑,如果是軟弱得地基時,其壓縮性很高,兩房屋建筑物之間距離較近時,常常會造成鄰近的反誣建筑開裂損壞或產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象,設計建筑時,需要對軟弱地基上的房屋建筑物基礎之間要保持一定的距離,這樣就可以避免相鄰房屋出現(xiàn)地基不均勻沉降[ 張懷剛:《相鄰建筑物基礎的處理方法》.安徽建筑;2005(4)]。相鄰的新舊房屋基礎處理,基礎采用獨立鋼筋混凝土柱基,新舊基礎連接的地方采用單梁承重。
建筑房屋的過程中,墻體施工質(zhì)量不合格也會導致房屋沉降,有的可能是在砂漿攪拌的過程中,砂漿攪拌不均勻?qū)е律皾{強度偏高或偏低,有的因為材料量太少,在配料時,如果砂配的偏多砂漿強度就會低,水泥配多了其強度就會高。所以在施工過程中,砂漿的配置應根據(jù)科學的依據(jù),進行測量,進行配置。在利用半塊的磚時,應將半磚分散砌于墻中,同時也要滿足搭接1/4磚長的要求。施工中,加強沉降的檢測,每建筑一層,必須按照標準埋設沉降觀測點和專用水準點。建筑完工后,沉降定期進行沉降觀測。
建筑完成后,房屋建筑周圍應該設有專門排水溝,以防積水過多導致地基沉降,同時在,同時在基礎的兩側(cè)與底部填砂石料,并設置排水管將滲透過來的水排除。 在已建成建筑物周圍堆放大量的土方或建筑材料,常常致使其堆積荷載引起建筑物的附加應力,繼而產(chǎn)生附加沉降。碰到這種情況應該及時處理,把周圍堆放的建筑材料及土方,清理掉,使其原籍房屋建筑物,來減少因附加的載荷對房屋的引起的沉降。
房屋建筑因沉降出現(xiàn)裂縫的預防措施
為了防止地基不均勻沉降,在設計中不但使地基加固處理,而且應該將地基與建筑物的結(jié)構處理相結(jié)合,這樣可以有效的避免房屋因地基沉降導致房屋出現(xiàn)裂縫,具體預防措施是:合理設置沉降縫,房屋建筑物的地基處理各有不同,針對不同的房屋都應該從地基開始設置沉降縫,來減少裂縫的產(chǎn)生。
除了設置沉降縫之外還應該加強上部結(jié)構的剛度和強度,在砌磚的時候,嚴格按照規(guī)定,提高砂漿的強度和飽滿度,采取磚澆水潤濕,可以提高墻體的抗剪強度等預防措施。