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1.軟土地基簡介
隨著經濟的發展,市政道路的施工進行的如火如荼,市政道路的施工質量與人們的日常生活息息相關,我國的幅員遼闊,地質條件也較為復雜,尤其在內地的湖河沉積地區以及沿海地區軟土地基的分布情況十分廣泛,在市政道路的施工過程中也常常會遇到軟土地基的問題,這種地基的含水比大、承載力差、壓縮比高,空隙比約為1.0,容易受到外界因素的干擾變大,難以滿足現階段市政道路施工的要求。為了保證市政道路的施工質量,必須采用相關的方式加強軟土地基的穩定性,防止沉降問題的發生。目前,我國國內在處理市政道路軟地基的加固方面已經取得了良好的成效,下面就針對軟土地基的加固技術進行進一步的介紹。
2.市政道路軟土地基的處理原則
對于市政道路軟土地基的處理,首先要遵循經濟性的原則,即在條件允許的范圍內,要優先使用天然的材料進行加固,如工業廢料、建筑垃圾等符合加固標準的材料進行加固,但是在材料的選擇中要避免選擇具有腐蝕性或者有機含量較高的垃圾,防止地基的加固難以達到規定的標準;其次,要遵循目的性的原則,即軟土地基的處理必須要達到減小下滲、改善抗剪性、動力性的目的,防止地基出現變形以及液化的情況,將地基的壓縮性控制在標準范圍內,保證市政道路的后續使用質量。
3.市政道路施工中的軟土地基加固技術
3.1 換填法
換填法是軟土地基常用的加固方式,即在實地調查的基礎上,將固定深度和范圍內的軟土地基挖出,進行換填,換填的材料需要選擇穩定性高、強度好的材料,如石灰、砂石等等,在選擇的過程中要遵循三個標準:
3.1.1 因地制宜的原則
在選擇換填材料時,要根據施工場地的實際情況選擇適宜的材料,以保證材料可以滿足當地道路建設的需求,并做好材料中石頭含量、粒徑以及配級的檢驗,確定好材料之后,就可以將淤泥軟土使用挖掘機挖除,用天然的材料進行置換,一般,開挖深度宜控制在2m以內,使用分層填筑、壓實和檢測進行施工,以便提高地基的承載力。
3.1.2 逐層加固的原則
在進行換填的過程中,為了保證壓實的質量,必須對置換材料進行逐層壓實,在換填的前期,需要對換填的面積和深度進行計算,再進行下階段的換填和加固的工作,在第一層換填完成后,用機械碾壓法將其反復壓實,再進行逐層換填。
3.2 排水固結法
3.2.1 袋裝沙井固結法
排水固結法包括袋裝沙井固結法以及砂墊層處理法,袋裝沙井固結法就是將符合標準要求的砂裝入具有透水性的編織袋中,再利用輔助設備將沙袋侵入軟土地基之中,這種固結的方法比較適宜用在厚度大于5m的軟土層中、且地基承載力小于路堤建筑自重的情況中,具備施工效率高、施工費用低、用料少的特點,也是軟土地基加固的常用方法之一。
3.2.2 砂墊層處理法
砂墊層處理法就是在軟土地基的表面鋪設好砂層進行排水的方式,令軟土地基中的水分在上層荷載的影響下排水,從而達到地基加固的目的,使用這種加固方法時要注意,要保證排水固結的速度與路基填筑速度保持一致性,保證在填筑的過程中可以有效的實現排水,同時,避免上層荷載過大導致路基遭到破壞。
3.3 機械碾壓加固法
機械碾壓加固法是利用土壤中水分的特征來進行加固的一種方式,由于土壤中的水分是與以多種多樣的形式存在,但是不管何種形式的水分在外力的作用下,也會被排擠出來,使用機械碾壓就可以有效的排除地基中多余的水分,起到地基加固的作用。在進行加固的過程中,要根據實驗數據來決定碾壓的工藝,確定好碾壓的力度、次數以及范圍,在具體的工作過程中,要先使用小噸位碾壓機進行碾壓,進而使用大噸位碾壓機進行碾壓,碾壓完成后再使用光輪碾壓機進行碾壓,在碾壓過程中要遵循邊線大到中的碾壓原則,以1/3重疊的方式進行遞進式碾壓。
3.4 化學加固法
化學加固法就是利用化學材料對軟土地基進行固結的處理方法,目前常見的化學加固法包括深層水泥加固法、石灰攪拌樁法以及灌漿法三種。
3.4.1 深層水泥加固法
使用深層水泥加固法對軟土地基進行加固可以在短時間內得到需要的地基強度,使用該種方式加固后的地基具有變形小、無公害的優點,在北歐、日本、芬蘭等國家已經得到了廣泛的應用,在我國國內雖然應用時間較短,但是也取得了良好的社會效益和經濟效益。
3.4.2 石灰攪拌樁法
石灰攪拌樁加固法是依靠石灰和土之間的物理反應形成所需的強度,應用在不同的地基中會產生不同的加固效果,加固的深度可以達到20m。在加固的過程中要通過機械攪拌的方式,在機械鉆進時向地基內噴射壓縮空氣,在鉆進要適度的標高后,要將鉆頭進行反向旋轉,將生石灰輸送至地基內,讓土體和石灰進行充分的攪拌,形成具有水穩性、整體性以及一定強度的石灰樁。由于石灰樁具有膨脹擠密的作用,因此,在設計石灰樁是要遵循密布樁和小樁徑的原則,樁間距和加固的深度應該按照沉降驗算和穩定驗算來確定,在驗算完成后再進行施工。
3.4.3 灌漿法
灌漿法就是利用液壓、氣壓以及電化學的原理,將一些可以固化的漿液注入到軟土地基中,以便改善地基物理力學性質。在灌漿工程中,使用最廣泛的漿材就是水泥,水泥的力學強度好、無毒、使用壽命長、材料價格低,但是在沉淀析水的影響下具有穩定性差的弱點,為了克服這些缺點,可以在水泥漿中加入砂、粘土以及粉煤灰等材料,或者摻入附加劑來改善漿液的性質。
4 結語
軟土地基的加固是市政道路施工的關鍵性因素,關系著市政道路的施工質量以及使用壽命,目前,對軟土地基的加固技術較多,需要根據施工地的實際情況以及周圍環境進行綜合判斷和選擇,保證軟土地基加固的效果。
參考文獻:
[1]張紅梅.淺談市政道路施工中軟基加固技術[期刊論文],科學之友,2012(06)
關鍵詞:建筑,樁基沉降,處理措施
0.引言
地基基礎是建筑物的根基,又屬于地下隱蔽工程,它的勘察、設計和施工質量,直接關系到建筑物的安危。據統計,世界各國建筑工程事故中,以地基基礎工程事故居首位。而且一旦發生地基基礎事故,因位于建筑物下方,補救非常困難,甚至造成災難性的后果。因此,正確地認識地基基礎不均勻沉降的危害,對預防和治理不均勻沉降有著重要的意義。
1. 工程背景概況
某建筑的主建筑占地空間為309m×125m的矩形地塊,建筑的柱基采用樁承臺基礎,基樁為500mm的鉆孔灌注樁,樁長32.6m,由于生產工藝對地面平整度要求較高,該建筑地面采取了無縫設計,地面板為連續的鋼筋混凝土結構整板,結構層厚250mm,面層厚40mm,雙層雙向配筋。地面地基選用粉噴樁復合地基:粉噴樁樁徑500mm,樁長15m,樁間距1.2m。在柱基承臺部位,設計采用了搭接方式處理。該建筑交付使用的第三年經過我單位的勘察監測,發現地面和結構均發生不均勻沉降的現象。
2. 沉降發生的理論分析
本建筑原來設計采用了粉噴樁復合地基對地面地基進行了加固處理。粉噴樁復合地基承載力提高的主要因素,取決于粉噴樁樁體水泥土的質量和置換率。但是由于飽和軟土的塑性指數較高,用攪拌機械進行強制攪拌時,不易攪碎,很難和水泥粉均勻混合形成滿足要求的水泥土。同時,在實際施工中,粉噴樁的成樁質量受人為因素的影響很大。現場施工人員不嚴格按施工規程進行操作,如施工時噴粉過少,不僅不會使地基土得到加固,反而擾動了原狀土,降低了地基承載力。從現場調查結果也可以看出,該工程中粉噴樁復合地基沒有達到設計的要求。
該建筑建筑主體結構的沉降主要是指柱基的沉降,柱基沉降由樁端持力層和下臥層的沉降兩部分組成。但是從柱基沉降的現狀看,柱基的沉降以及差異沉降超過了設計計算值。造成這種現象的主要原因是地面板的沉降量大于柱基的沉降量,而地面板與承臺的連接采用搭接方式,使得地面板的沉降在承臺處受到限制。當地面板的沉降超過一定的限度后,就會把地面的一部分荷載施加給柱基,加劇柱基的沉降,當柱基自身荷載加上地面荷載大于柱基所能承受的極限承載力時,會導致主體結構的破壞。而建筑地面實際對每根柱基施加的荷載并不一致,這樣就造成主體結構的不均勻沉降。
3. 施工控制措施探討
3.1 主要施工技術工藝
經過多方面的查閱研究資料,對該建筑的沉降做出了使用TSC樁成樁的施工技術來進行處理,為了驗證TSC樁成樁工藝在主建筑地基土中成樁的可行性和成樁質量的可靠性,我們在建筑內選定了一塊空閑場地進行了TSC樁的成樁試驗,試驗樁數5根。經過試樁檢測發現,效果完全滿足預想的加固設計,所以經過多方協定后決定使用該方法對該多層建筑的基礎進行處理,主要施工技術工藝如下。
(1)地面板開孔
樁位測放后,用金剛石鉆進在地面板開孔,鉆頭選用150mm的金剛石鉆頭,鉆進深度大于地面板的厚度(290mm)。論文參考。
(2)旋噴鉆頭鉆進
地面板開孔完成后,將工程鉆機就位,安裝旋噴鉆頭,啟動高壓注漿泵開始鉆進。為使鉆進順利進尺,確保鉆進效率,鉆進進尺應和注漿泵的泵壓和泵量相匹配。現場試驗結果,當泵壓(5-10MPa)、泵量(120-150L/min)時,鉆進效率較高。旋噴鉆進深度達到要求后,停鉆準備壓灌粉煤灰砂漿。
(3)壓灌粉煤灰砂漿成樁
鉆孔達到設計深度后,用循環液清孔,并檢測孔徑和孔底沉渣是否滿足要求。提出鉆桿換上注漿鉆頭放入孔底,自下而上壓灌粉煤灰砂漿成樁。為保證成樁的完整性,鉆桿的提升速度應水泥砂漿的泵送量相適應,以保持注漿鉆頭在漿液面lm以下。結合現場試驗結果,室內確定的砂漿配比能夠滿足泵送要求,具體的工藝參數為:泵壓≤2MPa,泵量≥150L/min,鉆桿提升速度≤lm/min。
(4)TSC樁與地面板的連接
相關研究資料表明,當托換樁與地面板形成剛性連接時,能夠獲得較好的托換效果。因此,要使地面荷載通過TSC樁傳到地面下較好的土層,必須讓地面板和樁頭形成很好的連接。TSC樁成樁后,在樁內放入一根127mm的無縫鋼管,使TSC樁板地面板形成剛勝連接。論文參考。為了避免后續抬升注漿對TSC樁產生影響,TSC樁頭與地面板的連接選擇在抬升注漿結束以后。
3.2 地面抬升試驗
(1)地面抬升平整度控制標準
地面板面積較大,柱與柱之間高程不一致,很難制定整體平整度控制標準。為此,我們根據現場實際情況,制定了以下平整度控制標準,以便指導施工作業。
為確保地面抬升的均勻性,根據建筑平面布置圖將地面劃分為112個抬升地塊,每個地塊范圍為18×150;每地塊承臺處現地面標高程為地面平整度測量的基本依據,即將承臺處現地面高程視為不變高程;四角承臺現地面高程的平均值為抬升基準;每地塊內最終高程差異不大于±20mm;對差異沉降較大的相鄰承臺,連續地塊實現平滑過渡,抬升基準以相鄰承臺地面之間的連線為基準,地塊內各點以兩側承臺連線形成的連線為基準。
(2)注漿孔的布設及要求
為減少對混凝土地面的破壞,注漿孔布設時應避開地面板45°線,而且孔的直徑應盡可能的小,現場采用的鉆孔直徑為63mm。現場試驗時,根據設備、堆載以及生產情況,對注漿孔的布設進行了相應調整。
(3)抬升注漿修復過程中的抬升觀測
在注漿抬升的過程中為隨時準確地反饋地面變形值,采用量程為50mm的百分表進行觀測,并隨時提供抬升數據,當抬升量達到設計抬升高度時,停止注漿。注漿同時,應對注漿區附近貨架及設備基礎進行觀測,發現異應立即停止注漿并進行及時處理。抬升注漿結束,待漿液完全凝固后,再次進行地面高程測量,檢查各地塊的平整度是否在控制范圍內。
4.結語
通過對加固處理后的樁基進行檢測完畢,并對原基礎的承臺進行了加固處理,同時對各承臺進行了沉降觀測,通過一年的間斷觀測,我們得出的結果為基礎承臺的最大沉降量2.5mm,一般在1.0-2.0mm,其加固效果大大超過了設計的期望值。論文參考。通過對本工程加固處理,為今后處理類似工程提供了很好的經驗。
參考文獻
[1]高淑芹,徐永勝.樁基不均勻沉降治理的工程實踐.工程建設與設計,2006,(2).
[2]宋功河,王永祥,朱金生.樁基不均勻沉降治理的工程實踐.華東交通大學學報,2005,(4).
[3]李朝暉.樁基沉降的研究現狀.中小企業管理與科技,2008,(1).
論文關鍵詞:高速公路,鋼管樁,技術
0 前言
貴州省貴陽繞城高速公路西南段大河邊特大橋位于貴陽市金竹鎮大河邊村,橋長632m,于高速公路里程K24+570~K25+190之間,橫跨貴陽市飲水源阿哈水庫庫尾。
橋址區地處云貴高原中底山丘峰峽谷地段,所要跨越的阿哈水庫位于里程K24+690~K24+860之間,寬約170m,庫區水體較深,庫岸兩側地形陡峭,自然坡度約為35°高速公路,海拔為1103.6~1215.2m,相對高差111.6m;在K24+275~K24+690之間為二疊系地層,主要表現為強烈地剝蝕構造類地貌,屬陡斜反向坡地形。區內植被較發育。
大河邊特大橋1#主墩設計承臺頂標高為1112.806m,底標高1107.806m,中線樁號為K24+680m。基坑開挖后緣局部切入縣道0.61m,考慮1#主墩承臺基礎開挖后,基坑后緣與縣道公路間將形成近11米的垂直臨空面,且巖層順坡向、易滑動,在縣道公路與承臺的施工時將造成邊坡不穩定;另外,在1#主墩樁基開挖過程中,標高在1109m時出現山體滲水面。
鑒于此情況,先是采用改線的方式解決縣道公路與承臺后緣的距離,以便于承臺基坑放坡,因山體巖層產狀為順坡向,已造成改線過程中山體滑坡,施工受阻。故采用鋼管樁支護及加固地基的方式解決縣道公路及1號承臺基礎后緣的穩定論文提綱格式。
1 巖土工程特征
承臺與縣道公路交叉點高程1117.553m,1117.553 m ~1108.5 m為碎石土,1108.5 m ~1103m為全風化泥頁巖高速公路,1103 m ~1095m為強風化泥頁巖,1095 m ~1086m為強至弱風化碳質泥頁巖。
2 鋼管樁注漿加固方案
采用鋼管樁加固結灌漿相結合的施工方案,固結灌漿利用鋼管樁鉆孔向周邊土體及強風化松散巖體中灌入水泥漿液,充填土體及松散巖體的孔隙,加固地基,鋼管樁起支護邊坡及穩定地基的作用,再用鋼筋及混凝土基礎將鋼管樁連接為整體。
3 主要施工工藝
4 主要施工方法
布孔原則:距1號墩基坑后緣1.5m布設A、B、C、D線4排φ108×6㎜、@1.0×1.0m、L=27m的梅花形布置鋼管樁,共142個孔。其中,A、B線的孔距為1.0m,線距為1.0m,呈梅花樁布設,其設計鋼管樁A線為23個孔,主要防護承臺基坑與縣道交叉部分;B線為39個孔;C、D線孔距為1.0m,線距為1.0m,設計鋼管樁每排40個孔。孔深為27m(需進入弱風化硅質灰巖3.0m)。鉆孔直徑為Φ110mm,鋼管樁采用普20φ76mm×4.5mm鋼管。
4.1 整平施工場地,對應施工圖紙將鉆孔位置在地面上進行精確放樣,鉆機及時就位,并保證鉆機的垂直度。
4.2 鉆機成孔的同時高速公路,及時調運鋼管樁等施工材料并根據前期鉆孔施工的具體情況對施工材料進行合理調配、適當的增減。
4.3 成孔時需注意鉆孔的垂直度,避免成孔傾斜度過大出現串孔現象。所選用的鉆頭直徑盡量保證與鋼管直徑一致。
4.4 及時清孔。鋼管樁同樣要嚴格控制樁底沉渣,施工時可通過壓入高壓空氣或高壓水,從孔底向上進行清理,以確保沉渣不沉積在孔底以及鋼管樁中,避免因為沉渣破壞樁底混凝土與基巖的膠結程度、影響鋼管樁的嵌固效果。
4.5 下鋼管樁。鋼管按50cm間距布置梅花形注漿孔;出于安全考慮,一次下管長度應不超出塔吊高度,接頭處需用電焊焊接連接,焊縫強度、長度等需滿足相應的施工規范要求。
4.6 鋼管樁灌漿論文提綱格式。可直接將帶有規定壓力的水泥漿滲透固結壓漿,即沿鋼管樁灌入,鋼管水泥漿液受壓由下而上,充填鋼管樁、樁底巖層裂隙以及鋼管樁與鉆孔之間的空隙。灌漿漿液采用PO42.5普通硅酸鹽水泥,配合比為1:1~0.75,灌漿壓力0.5~1.0MPa,壓力由小到大。當壓力穩定10分鐘可停止,灌入水泥漿要求強度M20。鋼管樁成孔灌漿需分序進行。
4.7 補漿。水泥漿液在凝固過程中有一定比例的收縮效應,且可能在固結過程中滲入鋼管下端的巖縫,所以鋼管樁頂部水泥砂漿頂面會下降,需進行補漿高速公路,避免鋼管樁頂部出現空洞。
4.8 沿鋼管樁開挖坑槽,距鋼管頂部0.1m沿橫橋向焊接雙層Φ16mm鋼筋對鋼管樁進行橫向連接,沿縱橋向間隔3.0m焊接雙層Φ16mm鋼筋對鋼管樁進行縱向連接,再澆筑0.3×0.3m的C25混凝土條型基礎,完成鋼管樁加固方案施工。
5結語
采用鋼管樁注漿加固方法,時間短,見效快,施工工期僅一個月,同時不影響縣道通車,也不影響大橋施工工期,非常實用。
【參考文獻】
[1]公路工程質量檢驗評定標準JTJ071-2003,[S]北京:人民交通出版社,2003。
[2]公路橋涵施工技術規范JTJ041-2000[S].北京:人民交通出版社,2000。
【關鍵詞】磚混結構;糾偏加固技術;坑式靜壓樁加固
中圖分類號:B032.2文獻標識碼:A
近年來,我國經濟的快速發展使得建筑工程成就顯著,同時也帶來了不少工程質量問題,其中地基基礎方面的問題占很大的比重,尤其是磚混結構的老舊房屋。由于磚混結構房屋抗剪強度低、抗震性能差,工程中易出現沉降不均勻,傾斜、開裂等問題,造成建筑物不能滿足安全、適用、耐久的要求。城市建設規模的不斷擴大,使得一些建筑物不得不建在不良地基上,在這種情況下又未對地質勘察、設計、施工、監測等環節加強監管,便會發生不均勻沉降、開裂、傾斜等事故。其次,我國現存的大量古代建筑,由于建造時期施工技術水平的限制,以及在長期使用中結構功能逐漸減弱,出現了傾斜、結構破壞等問題,使房屋的建筑結構需要進行加固處理。一般加固處理包括幾種類型,如既有建筑在功能的改造方面的加固處理、對結構發生裂損的進行補強處理、房屋整體的結構糾偏、加固以及對單位構件截面承載力進行加固處理等。
1.糾偏加固施工關鍵技術分析
建筑物傾斜包括整體傾斜和局部傾斜,造成建筑物傾斜的原因很多,有上部結構、地基基礎的原因,也有環境和外部干擾的原因,或者是這些共同作用的結果、建筑物傾斜發展的過程也不相同,有的是在施工過程中產生的,有的是經過長時間積累在使用多年后才暴露出來的,還有在外力作用下突發產生的。建筑物傾斜的發展趨勢也不相同,有逐漸趨于穩定的,也有等速進行甚至突然趨大的。建筑物傾斜往往是地基承載力不足、變形過大、地基失去穩定性的反映,只有明確建筑物傾斜的原因,并對房屋糾編加固處理的必要性和方案的合理性進行充分研究,才能有效的進行建筑物的糾偏加固工作。總之,建筑傾斜是地基喪失其穩定性的反應,是地基不均勻沉降的結果。當沉降量超過一定的范圍會造成危害。因此須對建筑物進行糾偏。糾偏技術一般有頂升(抬升)、迫降、阻沉以及綜合處理等、常用的糾偏方法及特點如下:
1.1 頂升糾偏
頂升糾偏法是指在建筑物基礎沉降大的部位采取頂升措施,或者在沉降大的一側地基土中注入具有擠密加固作用或具有膨脹性的漿液的糾偏方法。
圖1頂升法糾偏計算示意圖
頂升糾偏法有框梁頂升糾偏法、托梁頂升糾偏法、靜壓樁頂升糾偏法、地基注漿頂升糾偏法及雙灰樁頂升糾偏法等。
1.2 迫降糾偏
采取措施迫使建筑物沉降較小的一側下沉,減少或消除與另一側的沉降差,以達到糾偏傾斜建筑物的目的。
圖2迫降法糾偏計算示意圖
常用的迫降糾偏方法有掏土糾偏法、加壓糾偏法、抽水糾偏法和浸水糾偏法。
1.3 阻沉糾偏
采用地基基礎加固托換方法或改變結構形式和地基附加應力分布,減少或阻止沉降較大一側的沉降,而讓沉降較小的一側繼續沉降。使原來的沉降趨勢反方向發展,從而達到糾偏目的。主要方法有:部分托換調整糾偏法、卸載糾偏法和調整上部結構糾偏法。
1.4 綜合糾偏法
同時采用兩種或兩種以上的糾偏方法達到建筑物糾偏的目的。這數種糾偏方法有時是預先確定的,有時是在糾偏施工過程中根據糾偏情況進行方案調整而采用的。
(1)頂升、迫降法相結合
即先在沉降較大的一側用錨桿靜壓樁或坑式靜壓樁進行頂升,以減少沉降差和基底壓力;然后在沉降較小的另一側用掏土或抽砂、抽水、浸水、加壓等方法迫降,直至建筑物被糾偏扶正為止。
(2)多種迫降法相結合
為了加快沉降較小一側沉降速度,可將兩種或兩種以上的迫降方法混合使用,已達到建筑物糾偏扶正的目的。
(3)卸載牽拉糾編法
對于軟土地基上的貯池、貯罐等筒體結構的糾偏,可先卸載,然后利用筒體結構剛度較強的特點,用牽拉的達到糾偏扶正的目的。
1.5 樁基礎糾偏法
主要有樁基水沖糾偏法、斷樁糾偏法和掏土、浸水等常規糾偏方法。
(1)樁基水沖糾偏法
用高壓水沖刷樁周或樁底土體,促使基礎下沉,達到糾偏目的。一般情況下,
對于摩擦樁和較長的摩擦端承樁,一般沖刷樁身土;而對較短的摩擦端承樁,則常常沖刷樁底土層;端承樁不適用該方法。
(2)斷樁糾偏法
斷樁糾偏法是通過鑿除樁頂周邊混凝土,使被鑿樁段的截面積減小,局部壓應力增大,迫使承臺下沉而達到糾偏目的。糾偏后應恢復樁頂與承臺的可靠連接。當原樁承載力不足時,可對原樁進行加固。
(3)掏土、浸水等常規糾偏方法
對于樁和承臺共同作用的情況,可采用浸水掏土相結合的方法,將承臺底土所承受的荷載轉嫁到樁頂上去,從而迫使樁身下沉,達到糾偏的目的。端承樁不適用該方法。
2.糾偏加固設計優化實例分析
工程實例:某住宅樓,磚混結構,建成于1995年,樓體發生沉降、傾斜。經勘核,大部分地基的承載力無法滿足上部結構的要求。要解決沉降與傾斜問題,首先必須對承載力不足的地基進行加固,使其滿足承載力的要求,然后才能進行糾偏,解決建筑物的傾斜問題。通過對建筑物檢測分析結果,綜合比較,反復論證,決定采用坑式托換加固法與淺層掏土糾偏法相結合的糾偏加固方法。
在該工程的維修施工過程中,將原沉降較大一側的壓樁和原沉降較小一側的掏土糾偏同時進行,并推遲原沉降較小一側樁的托換,既縮短了工期,又減小了樁頂的附加應力,同時房屋的附加沉降也控制在允許范圍內,取得了較好的糾偏效果。
圖3糾偏加固施工圖
糾偏能否成功關鍵在于方案是否合理、施工是否得當。因此,方案設計前應進行充分的調查研究,嚴格按方案施工、并進行嚴密的監測、及時準確的反饋建筑物沉降情況。
2.1加固區坑式托換樁設計
南端基礎座落在軟弱地基上,必須首先對該段進行穩定加固,控制其在糾偏施工和以后的長期使用中不再產生新的沉降。因此,對南端軟弱地基采用樁式托換法加固處理。
(1)樁距及樁數
在加固區條基下均勻的布置托換樁,根據/條基一疏樁基礎0樁距(>6d)可確定加固區承重橫墻及縱墻下的托換樁數。加固區托換樁的布置共布置33根樁,該加固方案的原理就是采用樁式托換法,使基底土得到補強加固,托換樁與土形成疏樁復合地基,共同承擔上部結構荷載。
(2)單樁承載力設計值確定
根據數據可知,磚混結構住宅樓單位面積的重量為1.5t,根據加固區的總建筑面積可估算加固區建筑物的重量約為1O00t,根據樁數可知單樁承載力設計值約為300kN。
(3)極限承載力
參考工程地質勘察報告,以礫砂層作為地基持力層,則南端托換樁入土深度約為11.5m(樁長9m),北端托換樁入土深度約為6.0m(樁長3.5m)。按公式估算樁豎向極限承載力,則最南端樁豎向極限承載力為560kN;北端樁豎向極限承載力為400kN。
(4)終壓力
坑式靜壓樁的終壓力可由設計單樁承載力確定:
P壓=KP
式中: P壓終壓力;P為設計單樁承載力標準值;K為壓樁力系數。與地基土性質、壓樁速度、樁材及截面形狀有關。在粘性土地基中,當樁長小于20米時,K值可取1.5。
(5)條形基礎受力驗算
靜壓樁作用下對鋼筋混凝土條形基礎進行抗沖切、抗剪和抗彎能力驗算,驗算結果符合規范要求。根據設計共布置地基托換樁96根,1~33號樁的設計承載力為300kN,根據公式樁的終壓力為450kN,以確保南端地基加固后建筑物不再沉降;34一96號樁的設計承載力為2OOkN,根據公式樁的終壓力為3O0kN,用來加固補償北端地基因掏土對地基穩定性的破壞。該建筑物總的建筑面積為2974.31m2,根據經驗可知磚混結構住宅樓單位面積的重量為1.5t,則該樓總重為4164t。
托換樁采用鋼筋混凝土預制樁,樁截面為200mm×200mm樁身混凝土強度等級為C30,內配4根直徑為12mm主筋,箍筋采用直徑為6mm,間距為150mm,兩端預埋8mm厚鋼板,用于電焊連接樁段,樁段長度有1.5m、1.2m、1.0m、0.8m、0.5m等幾種。
圖4預壓托換樁結構圖
1)上部結構加固
對上部結構剛度不滿足糾偏要求的部位進行加固,填充加固抗壓驗算不滿足要求的一層~五層(l)軸線(D)一(F)軸線衛生間與窗間的墻段,加固抗壓驗算不滿足要求的一層(14)軸與(E)軸相交處縱墻。
2)水平向掏土,迫使基礎沉降
在沉降量小的北端,選擇直接在條形基礎下進行水平向掏土,削弱原有的支撐面積,加大淺層土中的附加應力,迫使基礎沉降。為能實現有效掏土和有效沉降,在該樓房北端承重墻兩側間隔布置掏土工作坑,每次掏土量應從北向南依次減少;基底土體被掏產生臨空,地基支撐面積減小,接觸應力增加,地基土產生側向擠壓變形,迫使基礎逐漸下沉。
2.2坑式靜壓樁施工工藝
確定樁位-操作坑開挖-第一節樁就位、校正-壓樁-深度及壓力值記錄-下節樁就位、校正-焊接接樁-壓樁-壓樁力達到設計要求-最終深度及壓樁力驗收-托換處理-承臺制作-操作坑回填-地面回復。
坑式靜壓樁是利用建筑物上部結構自重作支承反力,用千斤頂將預制好的鋼筋混凝土樁接長后逐段壓入土中的施工方法。坑式靜壓樁是在既有建筑物基礎底下進行施工作業,因而難度大且有一定的風險性,所以施工時必須嚴格的施工程序和具體的施工操作方法。
2.3坑式靜壓樁的托換處理措施
(1)加固區坑式靜壓樁的處理措施
由于南端地基變形過大、地基承載力嚴重不足,有地質勘查報告和施工日志可知南端的雜填土層較厚,且在地基基礎施工時沒有對雜填土進行處理。因此,為了有效的阻止南端地基的沉降變形,須對南端地基進行靜壓樁托換加固,靜壓樁穿過軟弱地基層落在可靠地持力層上。為了使靜壓樁提供穩定持久的承載力,減少地基的壓縮變形,對加固區靜壓樁做以下的處理措施:
l)在靜壓樁壓樁施工前,鑿除條基底部與樁接觸區域的素混凝土墊層,并打磨光滑,以減小靜壓樁頭部位與條基底部的壓縮變形。
2)壓樁施工壓樁力達到終壓力控制標準時,將液壓千斤頂不卸壓穩壓一段時間,以提高靜壓樁承載力的可靠性。
3)液壓千斤頂穩壓后,安裝托換架,用兩個同型號的手動千斤頂在托換架上同步加壓,直到液壓千斤頂壓力表讀數下降時為止,量取樁頭部位到條基底部的距離,用截取的鋼管托換液壓千斤頂,在鋼管上墊上鋼墊板并用鋼楔打緊。
(2)掏土區坑式靜壓樁的處理措施
地質勘查報告顯示,北端地基壓縮性較小,其承載力也較高,但是在淺層掏土法糾偏過程中,掏土施工對地基土造成擾動,破壞了淺層地基土的承載結構。因此,北端地基土中靜壓樁即可以起到掏土糾偏完成后分擔上部結構荷載的作用,又可以起到在糾偏到過程中保護上部結構,防止糾偏過大的作用。為了使靜壓樁能夠很好的跟地基土一起承擔上部荷載,并充分發揮樁的承載力,使樁產生一定量的下沉,達到樁同作用的效果。因此施工時對掏土區的靜壓樁做以下的處理措施:
l)壓樁施工壓樁力達到終壓力控制標準時,將液壓千斤頂不卸壓穩壓一段時間,避免地基土中的薄夾層對壓樁力的影響。
2)壓樁完成后卸掉千斤頂,并在樁頂上放置預留了一定沉降縫隙的鋼管,起到建筑物沉降過大時的保護作用,對于沉降過大部位或者建筑物變形的關鍵部位可以在樁頂上安裝大噸位千斤頂,來控制沉降。
3)當掏土施工完成后,各點沉降達到目標值后,需對靜壓樁進行托換處理,托換施工也采用預壓托換法。由于條基下混凝土墊層的存在,當樁受力后有一定的刺入量,使得樁同作用的優越性得以發揮。
結語:
隨著科學技術迅猛發展,實踐積累、創新出各類改造加固的新方法,相關行業規范、標準也逐步完善,本文僅針對磚混結構舊樓改造加固工程的設計與施工中對糾偏加固技術進行分析、探討,希望對我國老舊磚混結構房屋改造、糾偏加固工作提供一些參考。
參考文獻:
【1】陳昌露.磚混房屋維修加固技術研究及工程實踐[D].天津大學工程碩士學位論文2006年
【2】趙勇強.既有建筑物地基基礎加固的研究與工程應用田].武漢科技大學碩士論文2007年
關鍵詞:高壓旋噴樁;基礎加固;承載力
中圖分類號: U448.14文獻標識碼: A 文章編號:
1.引言
當前,在公路橋梁中,由于下游挖砂的影響,造成了河床平衡狀態的破壞,沖刷加劇,致使河床斷面不斷下降,一些橋梁墩臺因此變為淺埋基礎。隨著時間的推移,一些墩臺出現不同程度的病害,諸如下沉、傾斜、淘空等。為消除橋下河床的進一步沖刷,需要進行平面防護或立體、局部防護,目的在于防止墩周圍產生局部沖刷,以消除對橋墩安全的威脅,維護橋梁的安全使用。其途徑不外乎是削弱水流的沖刷能力和提高基礎周圍河床的抗沖刷能力。根據不同情況采取的加固方法有:(1)擴大基礎;(2)壓注灰漿或硅化土層;(3)加深基礎;(4)旋噴樁等。
現以重慶市開縣和謙鎮江大橋病害基礎部分的整治為例,談談旋噴樁的綜合應用。
2.工程實例
2.1 橋梁實例介紹
鎮江大橋是位于重慶市開縣境內的一座三跨空腹式石拱橋,橋梁全長116.8m,橋跨布置為3×34.0m,主拱圈凈矢高5.7m,主拱圈厚度1.0m,其寬為8.0m;每個主拱都對稱分布有6個腹拱,腹拱圈跨徑為2.6m;上部橋面布置為:6.0m (行車道)+2×1.0m(人行道)。該橋基礎為擴大基礎。
該橋在運營過程中,結構出現了較嚴重的病害,主要表現在:橋墩基礎沖刷、掏空嚴重,面積約為10.0m2。
2.2病害成因分析
設計組在現場收集資料的基礎上進行了深入、細致地分析,得出造成該橋病害的主要原因有:該橋年代久遠,加之橋梁下游河床采砂嚴重,在河水長期沖刷作用下,橋墩基礎沖刷、掏空十分嚴重。針對該橋現狀,決定采用高壓旋噴樁加強基礎,同時現澆素混凝土對基礎進行封閉,使旋噴樁和擴大基礎形成整體。
3.加固設計要點
3.1高壓旋噴注漿法加固基礎技術
3.1.1 加固體直徑的確定
旋噴樁直徑與現場土質、土體強度和噴射壓力、流量、提升速度和漿液稠度等諸多因素有關,應通過現場試驗確定。當無試驗資料時可參照表1選用。
表1旋噴樁直徑參考值(m)
噴注種類 單管法
土的類別
粘性土 0<N<5 1.2±0.2
10<N<20 0.8±0.2
20<N<30 0.6±0.2
砂土 0<N<10 1.0±0.2
10<N<20 0.8±0.2
20<N<30 0.6±0.2
砂礫 20<N<30 0.6±0.2
注:表中N為標準貫入實測錘擊數。
3.1.2 布置形式
樁的平面布置形式需根據加固的目的給予考慮,分離布置的單樁可用于基礎的承重,排樁、板墻可用作防水帷幕,整體加固則常用于防止基坑底部的涌土或提高土體的穩定性,水平封閉樁可用于形成地基中的水平隔水層。
3.1.3設計承載力
(1)按樁身強度計算容許承載力。
[P]= a[σ]A
式中[P]——樁的容許承載力(kN);
a ——樁體材料的強度折減系數,a=0.4~0.5;
[σ]——樁體材料7cm×7cm×7cm試件的室內平均抗壓強度(kPa);
A ——樁的橫斷面積。
(2)按土體強度計算樁身容許承載力。
[P]= uΣfi li + A[R]
式中[P]——樁的容許承載力(kN);
u——樁身截面周長,按樁的直徑計算(m);
fi——各土層的容許摩阻力(kPa);
li ——各土層的厚度(m);
A——樁底支承面積,按樁的直徑計算(m);
[R]——樁尖處的地基容許承載力(kPa)。
(3)復合地基承載力。
式中 ——復合地基的容許承載力(kPa);
[P] ——單樁承載力(kPa);
[R] ——樁間土天然地基承載力(kPa);
Ae——一根樁分擔的荷載面積;
Ap——一根樁的斷面積;
A ——天然地基承載力折減系數,當不考慮樁間土作用時為0。
3.1.4漿量計算
漿量計算有兩種方法,即體積法和噴量法,取大者作為設計噴射漿量。
體積法:
噴量法:
式中Q ——需要的噴漿量(m3);
De——旋噴固結體直徑(m);
D0——注漿管直徑(m);
K1——填充率,0.75~0.9;
h1——旋噴長度(m);
K2——未旋噴范圍土的填充率,0.5~0.75;
h2——未旋噴長度(m);
β——損失系數,0.1~0.2;
ν——提升速度(m/min);
H——噴射長度(m);
q——單位噴漿量(m3/m)。
根據計算所需的噴漿量和設計的水灰比,即可確定水泥的使用數量。
通過以上公式,并參考《公路橋涵地基與基礎設計規范》得到單樁自身承載力為1849KN,每根樁所受到的外荷載為1616KN。故旋噴樁滿足受力要求。
3.1.5強度要求
旋噴樁設計要求,成樁28天后抽芯取樣進行無側限抗壓強度試驗,抽檢數為2%,并不小于2根,其無側限抗壓強度不得小于設計要求;地基加固后,復合地基承載力不得小于設計要
3.2鑿毛施工要求
為加強新混凝土與原結構的結合,需要對原結構進行鑿毛處理。鑿毛的施工工藝如下:人工鑿除結合面6~10mm,鑿除界面應去除疏松的表面層,同時表面凸凹不平度不小于6mm,且100mmx100mm面積內不小于1個點。
鑿毛后的界面需要采用空壓機或水沖洗干凈表面的灰塵,然后保濕時間不小于6h。最后涂抹滿足設計要求的界面劑,涂抹界面劑時原結構界面要保持濕潤但無水珠。
3.3基礎現澆素混凝土加固技術
根據該橋的現狀,基礎現澆C20素混凝土加固層來提高原橋的整體強度、剛度和承載力。其加固工序為:準備工作基礎模板支撐澆筑片石砼基礎養護竣工驗收。為了保證施工質量,基礎的加固施工一定要嚴格按照下面的施工步驟進行施工:
1、鑿毛舊結構表面后用界面劑修復,清除松動的塊石,并清洗孔洞及表面。
2、待石料表面稍干后,基礎模板就位并固定。
3、澆筑基礎的C20混凝土加固層,澆筑基礎混凝土時應采用整體澆筑的方法,由于現澆混凝土較薄,施工空間狹小,務必采用有效措施確保混凝土澆筑質量,建議采用內插式振搗器及外掛式振搗器同時振搗混凝土。
4、應按施工技術規范作好混凝土的養生工作,拆模后無蜂窩麻面現象。
4.結論
和謙鎮江大橋加固后, 橋梁現狀良好, 運營平穩。說明旋噴樁結合擴大基礎的加固方法不僅可以有效提高基礎承載力, 而且可以起到防止基礎底部被進一步沖淘的作用。有一定的推廣應用價值。
旋噴樁加固是一種適應性較強的基礎加固方法,但象其它的加固技術一樣, 在加固前, 應該從病害成因、地質條件、荷載情況等方面進行合理的方案比選,使旋噴樁發揮其最大作用, 否則也會造成加固效果不理想或經濟上的不合理情況。本文所舉工程實例正是結合了橋梁的實際病害和河床的具體沖刷情況,使旋噴樁和擴大基礎的優點得到充分發揮。可以為類似的墩基礎加固提供參考。
參考文獻:
[1]李玉芳.淺談旋噴樁在鐵路橋梁基礎加固中的應用[J].《鐵道工程學報》,2007.