浅层掏土法在建筑物纠偏中的应用.docx

浅层掏土法在建筑物纠偏中的应用高传宝 , 宋德斌(中煤国际工程集团武汉设计研究院 , 湖北 武汉 430070)摘要 : 某 7 层住宅楼严重倾斜 , 倾斜率最大达到 20 , 运用浅层掏土纠偏法进行处理 ,取得较好效果 , 最终该楼纠至倾斜率 215 左右 。通过该工程的成功实践 , 阐述浅层掏土法纠偏 施工的全过程 , 讲明施工要点 , 对类似工程具有一定的参考价值 。关键词 : 纠偏 ; 浅层掏土 ; 信息法施工 ; 注浆中图分类号 : tu 472199文献标识码 :文章编号 : 1671 - 0959 (2003) 11 - 0030 - 04b高约 22 m , 平面尺寸 70 m 12 m , 基础型式 为400 mm 厚的整板基础 , 基础下面有约 110 m 厚的 碎石垫层 。地基土曾采用碎石挤密桩进行加固处 理 。该楼 1990 年 12 月底竣工至 1996 年楼顶向南 倾斜约 0140 0145 m , 倾斜率达到 20 , 建筑物总沉降量约 015 m , 住宅楼内住户终日人心惶惶 , 为保证住户安全 , 必须对建筑物进行纠偏加固处 理 , 要求纠偏后各观测点倾斜率均小于 6 。根据工程地质勘察报告 , 场区地貌属长江冲积 一级阶地 , 原为水塘 , 后经人工回填而成 。地层自上而下依次为人工填土 、淤泥和淤泥质土层以及粉1概述由于勘察、设计 、施工等失误 , 造成各种工程事故 , 其中很多房屋出现倾斜 、裂缝 , 增加住户的 心理负担 , 造成重大的经济损失甚至人员伤亡 。在技术条件允许下 , 采用纠偏无疑是一种最经济的处理方法 。本文通过工程实践 ,纠偏中的应用进行阐述 。对浅层掏土法在房屋2工程概况某住宅楼位于闹市居民区 ,7 层砖混结构 , 楼并防止设备和建筑结构发生共振 。建筑附属机电设备的支架应具有足够的刚度和强度 , 与结构体系应 有可靠的连接和锚固 ; 对丙类建筑 , 应使设备在遭 遇设防烈度地震影响后能迅速恢复运转 。3) 地震时各种管道的破坏主要是其支架之间 或支架与设备相对移动造成接头损坏 , 设计应对其 连接接头采取增加变形能力的措施 , 管道和设备与 结构体系的连接应允许二者间有一定的相对变位 。 管道 、电缆 、通风管和设备的大洞口将削弱主体结 构构件的抗震能力 , 首先应在结构上进行合理布置 及限制 , 对一般的洞口可仅采取边缘补强措施 。4) 建筑附属机电设备的基座或连接件应能将 设备承受的地震作用全部传递到结构上 。主体结构固定建筑附属机电设备预埋件 、锚固件的部位应采取加强措施 , 以承受附属机电设备传给结构体系的 地震作用 。5) 建筑内的高位水箱应与主体结构可靠连接 ,高烈度时尚应考虑其对结构体系产生的附加地震作 用效应 。6) 在设防烈度地震下需要连续工作的建筑附属设备 , 如包括烟火检测和消防系统 , 其支架应能 保证在设防烈度地震时正常工作 , 重量较大的宜设 置在结构地震反应较小的部位 。5结语房屋主体结构及基础抗震有关规程规范完善 ,工程技术措施及经验丰富 , 设计 、施工 、监理等单 位及相关人员较重视 , 但对非结构构件抗震存在一定概念及认识上的模糊 , 相关研究及规程规范存在 一定滞后及欠完善 , 应加强这方面的工作 , 确保房 屋建筑具有完整的抗震性能 。(责任编辑马光辉)收稿日期 : 2003 - 07 - 07302003 年第 11 期煤炭工程施工技术土 、粉细砂层等 。根据分析 、计算结果 , 该建筑物沉降 、倾斜过大的原因有如下几点 : 场地南北方 向软土层厚度差别较大 。建筑物南边下部砂性土顶 板高约为 915 m , 北边则为 12 m , 因此淤泥层厚度 也呈南厚北薄分布 , 其中尤以西南和东南角厚度最大 , 分别为 515610 m , 比场区其他地段厚约 13 m ; 大部分碎石挤密桩设计深度未达到下部砂 性土层内 , 且桩长不一 , 使得该复合地基软弱下卧 土层厚度不一 ; 上部结构荷载分布不均 , 如南侧 阳台上的封闭砖墙等荷重加剧了建筑物向南倾斜 。提供了一定的有利条件 。因基础下面有 1 m 厚的碎石垫层 , 根据该房屋结构和倾斜特点 , 为使房屋能 缓慢而平稳复位 , 浅层掏土方案应采用分区分层多 轮次掏挖 。所掏土体主要为基础北侧近边缘处底板 下的碎石垫层 。采用“信息施工法“施工 , 增加监测频率 , 以变形控制施工 , 根据观测资料指导下一 步施工 。312 浅层掏土纠偏施工1) 首先 , 在住宅楼北侧基础外沿开挖一条约110 m 宽 , 深至基础底面以下约 015 m 的工作沟 ,作为开挖工作面及排水沟使用 。在工作沟两端设置 集水井 , 以抽排架空层中积水和地基土中上层滞 水 。详见“住宅楼浅层掏土纠偏示意图”。由于开挖工作沟对邻近平房有影响 , 在开挖之 前对平房基础进行加固 , 沿平房南侧基础外打一排花管并注浆 , 花管直径为 4cm , 间距为 1100 m , 深 度为 315 m , 注浆采用 425 # 硅酸盐水泥 , 水灰比 为 0140145 , 并加入适量早强剂 , 速凝剂 , 注浆 压力不能太大 , 采用常压注浆 。2) 在基础底面以下 30cm , 垂直于工作沟方向使用洛阳铲掏碎石垫层 , 采用分层分区多轮次原 则 , 防止建筑物出现突倾或局部沉降过快 。在各分 区承重墙处预留 110 m 宽缓冲墩 。水平掏土必须缓 慢均匀进行 , 严格按分区同时进行 , 边掏土边观 测 , 每轮之间间隙 12d 。整个纠偏过程中 , 沉降 及位移速率控制在 5 mm/ d 以内 。该住宅楼纠偏主 要经历 以 下 几 个 阶 段 : 详 见 “浅 层 掏 土 剖 面 示 意图”。3纠偏方案为减少纠偏工作对住户生活的影响 , 我们确定了深层掏土“应力解除法”和浅层水平掏土法相结 合的纠偏方案 。深层掏土“应力解除法”, 即在建筑物沉降的 北侧基础外围每 3 m 布设 400 mm 大孔径钻孔 , 通 过钻机掏出基础下淤泥质土和淤泥 , 使建筑物应力 重新分布 , 达到纠偏目的 。后因基础外面有三排碎 石挤密围护桩 (业主原先提供资料中未提到) , 深层掏土 11 轮后 , 掏土量日趋减少 ,于是决定使用浅层掏土法 。311浅层掏土纠偏原理纠偏进展缓慢 ,浅层掏土纠偏法即在沉降少的一侧 (北侧) ,通过掏土 , 减少该侧土体的一部分承力面积 , 使基底应力重新分布 , 加大该侧地基内应力 , 使之加速沉 降 , 达到纠偏目的 。该楼房上部结构的体型比较简单 , 平面呈矩 形 , 结构完好 , 整体刚度较好 , 这对浅层掏土纠偏图 1 住宅楼浅层掏土纠偏示意图深度 210 m , 缓冲墩留 110 m , 出土量 1515 m3 , 累计沉降量 3 mm , , 该轮纠偏量 0126 。第二轮掏土 , 将 a1a8 区 、b1b8 区掏31花管注浆加固邻近平房基础 , 开挖工作沟 。该段纠偏量 0108 。第一轮掏土共掏 4 天 , 掏土高度 0130 m ,施工技术煤炭工程2003 年第 11 期量20 m3 ,该轮累计沉降量36 mm ,纠偏量为3118 。其间出现几十年罕见暴雨 , 由于设计和施工中已考 虑到此因素 , 暴雨期间住宅楼未受影响 。第五轮掏土 , 将每个缓冲墩逐步缩小到015 m , 出土量 8 m3 , 该轮累计沉降量 2718 mm , 纠 偏量为 2136 。此时最大沉降速率达到 5 mm/ d ,停工观察 3 天 。第六轮掏土 , 逐步将每个缓冲墩 410 m 415 m 、610 m615 m 处掏通 , 将深度不到 615 m 的 掏至 615 m , 该 轮 沉 降 量 7019 mm , 纠 偏 量 为6124 , 至此浅层掏土累计沉降达 16113 mm , 纠 偏楼倾斜率达到 3162 。停工观测三天 , 三天内沉降量 718 mm , 纠 偏增量 0172 。3) 回填注浆 , 每个缓冲墩埋23 根注浆管 ,长度为 410 m 515 m , 用石灰 、碎石 、土按 013 :014 : 013 比例回填 。回填后自 8 月 29 日开始注 浆 , 至 8 月 31 日注浆结束 。纠偏楼倾斜率达到214 , 沉降速率降至 016 mm/ d , 沉降总量达到180 mm , 水平位移累计 380 mm 。见表 1 “住宅楼 纠偏综合效果表”。土至 410 m , 掏土高度 013 m , 将 a1a8 区 , b1b8 区缓冲墩留 110 m , 出土量 1515 m3 , 累计沉降 量为 3 mm , 该轮纠偏量 0127 , 沉降速率平均0165 mm/ d 。第三轮掏土 , 将 a1 a8 区 、b1 b8 区 、c1c4 区全部掏至 615 m , 掏土高度 0125 m , 深度615 m , 出土方量 3315 m3 , 缓冲墩留 110 m , 该轮累计沉降量 15 mm , 纠偏量为 1137 ,大 , 由 0165 mm/ d 增至 1 mm/ d 。沉降速率变图 2 浅层掏土剖面示意图第四轮掏土 , 逐步将大厅内 b 区和 c 区两承重墙处留两个直径 018 m 缓冲墩 , 其余位置掏通为一大区 , 逐步将其他缓冲墩缩小至 018 m ,出土表 1住宅楼纠偏综合效果表时间( 月、日)掏土轮次该轮掏土量/ m3该轮沉降量/ mm该轮水平回倾量/ mm该轮纠偏增量/ 住宅楼倾斜率/ 511161361461761961156117711712712671278128138121812281319111018开挖工作沟第一轮 第二轮 第三轮 第四轮 第五轮 第六轮 回填注浆 稳定观测11031031015103610271870197181195177142914671755101371701080126012711373118213661240172011817131171051617815141121229186316221422124151515153315201081015154纠偏监测5纠偏施工总体纠偏效果整个纠偏施工采用信息法施工 ,以变形控制施经过深层掏土及浅层掏土 ,主要体现在以下几点 :楼房的倾斜已得到纠正纠偏工程圆满完工 , 根据观测资料指导下一步施工 。沉降观测应采用精密水准仪 , 精度要求 014 mm 015 mm ;倾斜观测应采用经纬仪投点法或角点法 , 精度要求013 。当沉降量或沉降速率过大时 , 应及时发 出警报 , 并加密观测 。施工中最大沉降速率控制在5 mm/ d 以内 , 东西两侧最大沉降差异总量控制在1 %以内 。32成 ,511由表 2 可看出 。经过深层掏土和浅层掏土 。住宅楼纠偏后各观测点倾斜率均小于 3 。512楼房基础的水平偏移量差异大大减小由表 3 可见 , 该楼水平移量差异由纠偏前最大35 mm 纠至停工后最大 2415 mm , 倾斜率已由纠偏2003 年第 11 期煤炭工程施工技术表 2住宅楼纠偏前后倾斜率对比表斜测199713122199814132011171620111716181816151914161520111716191216151916171619121716 199811018 218 218 119 117 216 117 210 210 表 3 住宅楼纠偏前后水平偏移量对比表测移量时间19971312219981413199811018445390614453906141536541429369361544539358410356361543439044154343904415前 20 纠偏至停工后 215 左右 ,大大减少 。513沉降速率对应的沉降差异行的 。2) 纠偏过程中 , 必须加强监测 ,施工 。实施信息法纠偏前纠偏楼沉降速率基本稳定 ,偏过程中沉降速率最大达到 5 mm/ d ,已减小至 0108 mm/ d 。514住宅楼无明显裂缝产生浅层掏土纠纠偏后速率3) 浅层掏土法施工时 , 必须采用分区分层多轮次施工 , 逐步缓慢施工 , 以防止建筑物沉降过 快 , 导致新的不均匀沉降 。4) 纠偏结束回填后 , 采用注浆的方法可以有 效地控制沉降 , 使建筑物稳定 。参考文献 :施工期间 , 住宅楼基本上无明显裂缝产生 ,对居民生活没有大的影响 ,邻近平房稳定 ,没有大的沉降 ,也无较大变形 。唐业清 , 建筑物改造与病害处理 ( 第一版) m . 北京 : 中国建筑工业出版社 , 2000 .地基处理手册. 中国建筑工业出版社 , 1994 .李受祉 , 逯金涛. 软土地基上房屋纠偏 应力解除法简介j . 工程勘察 , 1991 , ( 2) : 15 - 20 .(责任编辑章新敏)16结论231) 经过碎石挤密桩处理地基且基础下有碎石垫层的 建 筑 物 , 采 用 浅 层 掏 土 法 进 行 纠 偏 是 可信息报道 金融时报:矿业巨头看好中国需求世界最大的多元化采矿集团 , 澳大利亚的 b hpbillito n 公司近日对其进入的期货市场发表了相对乐观 的前景瞻望 , 并称中国强劲的需求支持了一些领域的增长 。总部位于墨尔本的 b hpbillito n 最近公布公司 一季度业绩时称 , 中国兴盛的经济使公司在 6 9 月向该地区销