多层建筑施工论文：多层建筑沉降缝对倾及纠偏分析

1、 多层建筑施工论文：多层建筑沉降缝对倾及纠偏分析【摘要】:根据据相邻基基础相互互作用的的分析理理论,发发展了被被沉降缝缝分隔的的两个建建筑单元元对倾、纠偏的的计算方方法。纠纠偏分析析分以下下步骤进进行:纠纠偏前在在有效荷荷载作用用下作没没有桩支支承的两两个相邻邻单元基基础的相相互作用用分析;纠偏后后在剩余余荷载作作用下作作有静压压桩支承承的两个个相邻单单元基础础的相互互作用分分析;然然后对两两个计算算结果进进行叠加加;有效效荷载相相对总荷荷载的比比例与根根据沉降降观测资资料推算算的固结结度相当当。本文文的计算算方法可可近似考考虑单桩桩极限承承载力的的影响和和沉桩产产生的拖拖带作用用。最后后对一

2、个个工程实实例进行行了分析析,根据据倾斜量量与桩数数的相互互关系可可确定控控制倾斜斜和纠偏偏的最佳佳桩数。关键词:相互作作用;对对倾;纠纠偏;沉沉降缝;固结度度收稿1前言近年我国国软土地地区常出出现一些些沉降缝缝两侧建建筑物对对倾碰顶顶,造成成两侧建建筑结构构损坏的的事故,随后不不得不面面临纠偏偏加固问问题。而而对这方方面机理理的研究究却很少少,缺乏乏有效合合理的计计算分析析方法。对于基础础倾斜一一般用近近似方法法计算,假定基基础为柔柔性基础础,基底底压力线线性分布布,然后后用分层层总和法法计算基基础两端端的沉降降,两点点之间的的沉降差差除以两两点之间间的距离离即为该该基础的的倾斜。对于绝绝对

3、刚性性基础,作者已已在文献献1中基本本解决了了对高层层建筑箱箱形基础础倾斜的的综合分分析问题题,提出出的方法法可综合合考虑偏偏心荷载载、基础础的埋深深效应、荷载的的高重心心效应、邻近建建筑物的的相互影影响问题题。文献献2进一步步实现了了相邻桩桩基础由由于相互互影响导导致对倾倾的计算算分析。本文在在文献1、22计算算方法的的基础上上,提出出了沉降降缝两侧侧建筑物物对倾及及锚杆静静压桩加加固纠偏偏的计算算分析方方法,并并对一个个工程实实例进行行了分析析研究。2相邻邻基础倾倾斜计算算的基本本原理对多层建建筑基础础的倾斜斜问题也也可近似似按刚性性基础来来分析,假定某某被影响响刚性基基础的基基底始终终与

4、地基基紧密接接触,将将接触面面划分为为n个矩矩形网格格,在上上部荷载载与相邻邻基础荷荷载的影影响下,考虑基基础埋深深和建筑筑物高度度对倾斜斜的影响响后,刚刚性基础础地基反反力和整整体倾斜斜式中:xi,yi,Ri分分别为第第i个网网格的中中点坐标标和集中中反力;x、y、ss分别为为基础平平面坐标标原点沿沿x轴、y轴的的整体倾倾斜值和和沉降量量;P,Mx,My分分别为上上部荷载载的竖向向合力及及其对xx轴、yy轴的偏偏心弯矩矩;i为相相邻建筑筑物的荷荷载对各各网格中中心点产产生的附附加沉降降; ij为地基基的柔度度矩阵,ij表表示第jj网格的的单位荷荷载对第第i个网网格产生生的沉降降,即为为各网格

5、格单元间间的相互互影响系系数,作作为桩基基础就是是桩土桩相互互作用系系数,对对于分层层地基模模型,可可根据BBousss-iinessq及MMinddlinn应力公公式用分分层总和和法求得得。I=1336b11D4,b1为为矩形箱箱形基础础侧面的的计算宽宽度,由由于基础础宽度较较大,可可近似取取受力侧侧面的基基础宽度度,D为为基础埋埋深;mm为地基基比例系系数;hh为上部部结构荷荷载重心心的高度度。为了了对同时时建造的的A、BB两座相相建筑的的相互影影响进行行分析,令BA、AB分分别为AA基础对对B基础础和B基基础对AA基础产产生的附附加沉降降。A基基础受BB基础作作用而产产生的AB的的影响而

6、而改变基基础变形形和基底底反力分分布,将将使BA发发生变化化,这又又最终影影响到BB基础的的分析结结果和AB,要最后后确定这这种影响响量,就就需要迭迭代法来来分析。具体分分析步骤骤可见文文献11、2所述。3锚杆杆静压桩桩纠偏计计算方法法考虑纠纠偏前后后基础受受力状况况的变化化,基础础纠偏计计算需要要按以下下步骤进进行:31纠偏前前的基础础倾斜计计算基础础纠偏计计算的基基本原理理同上,纠偏前前的基础础倾斜计计算,可可直接按按公式(1)计计算,只只要将计计算荷载载取已经经转化为为有效应应力部分分的有效效附加荷荷载。即即:Ptt=UP=SStSP(2)式中中:U为为地基平平均固结结度,SSt、SS分

7、别为为加固前前的基础础沉降和和最终沉沉降。32纠偏后后的基础础倾斜计计算锚杆杆静压桩桩纠偏后后的基础础倾斜计计算也可可按公式式(1)计算,与纠偏偏前计算算不同的的,只要要将公式式(1)中的天天然地基基的土土相互互作用系系数用桩桩土桩相互互作用系系数代替替,将计计算荷载载取纠偏偏前尚未未转化为为有效应应力部分分的附加加荷载,即(11-Ptt)。与与通常的的桩基础础不同,纠偏静静压桩主主要用于于控制变变形,桩桩的安全全系数很很小,相相当一部部分桩的的工作荷荷载可能能相当于于单桩极极限承载载力。而而按公式式(1)计算的的桩顶反反力却可可能会超超过单桩桩极限承承载力,为此对对公式(1)进进行计算算时,

8、采采用了荷荷载截去去法(“loaad ccut-offfproocedduree”)33,如如果计算算结果出出现某一一桩顶反反力大于于单桩极极限承载载力,即即令该桩桩的桩顶顶反力为为单桩极极限承载载力恒值值不变,同时将将该桩在在公式(1)左左边矩阵阵中删去去,将该该桩对邻邻近单元元的附加加沉降移移至右边边。33锚杆静静压桩用用于纠偏偏时拖带带下沉的的近似计计算锚杆杆静压桩桩压桩时时拖带下下沉对基基础倾斜斜的影响响,可通通过公式式(1)中的参参数反映,这里关关键是要要确定基基础下各各网格单单元中心心的拖带带下沉量量。由于于挤土效效应,预预制桩沉沉桩对周周围土的的影响通通常出现现地面隆隆起现象象,

9、而在在软土地地区对已已有建筑筑物用锚锚杆静压压桩进行行纠偏加加固施工工时,却却常常有有附加沉沉降出现现。这一一现象是是很值得得研究的的,目前前还没有有有效的的方法进进行定量量分析。在空旷的的场地上上,预制制桩沉桩桩对周围围土的影影响主要要表现在在挤土效效应和沉沉桩过程程中产生生的拖带带下沉,前者往往往是主主要的;由于挤挤土效应应同时对对周围土土的扰动动作用,土的强强度及变变形模量量降低,在基底底压力作作用下,地基土土会产生生新的附附加沉降降。作者者在此近近似认为为,在软软土地区区已有建建筑物下下沉桩时时,由于于桩的数数量不多多、截面面尺寸较较小,挤挤土效应应产生的的地基隆隆起量与与对周围围土的

10、扰扰动作用用产生的的附加沉沉降相等等,锚杆杆静压桩桩沉桩对对周围土土的影响响主要就就是沉桩桩过程中中所产生生的拖带带下沉。在压桩桩施工过过程中,由于桩桩的挤土土效应,土的粘粘聚力被被破坏,土中孔孔隙水压压力增大大,土的的抗剪强强度将大大大降低低。因此,桩桩侧摩阻阻力也就就明显减减小。通通过对桩桩的压桩桩阻力曲曲线和埋埋设在桩桩尖传感感器测得得的桩尖尖阻力曲曲线进行行分析,压桩时时的桩顶顶压桩力力曲线与与桩尖阻阻力曲线线非常接接近,进进入桩尖尖持力层层后,两两条曲线线才有明明显的差差别。由由此可见见,压桩桩阻力曲曲线反映映的主要要就是桩桩尖阻力力的变化化规律4。因此,沉桩过过程中产产生的拖拖带下

11、沉沉主要是是由桩端端阻力产产生的。桩端及及桩端周周围土的的位移可可近似按按下式计计算55:wwb=PPb(11-)4r00G(33-1)这两幢幢建筑物物结构封封顶时,发现沉沉降较大大,并且且相互对对倾明显显, 110号房房比8号号房更明明显, 10号号房建筑筑物竣工工后不久久, 55楼沉降降缝两侧侧墙体因因缝内障障碍物出出现局部部鼓出开开裂现象象,随即即破墙清清除并采采用锚杆杆静压桩桩进行加加固纠偏偏。8号号房的沉沉降、对对倾量相相对较小小,在沉沉降缝碰碰顶前,对沉降降缝上部部两侧墙墙体采取取了减薄薄措施,加大了了沉降缝缝上部的的净宽。图2为为8号楼楼东西两两单元对对倾量(绝对值值,下同同)随

12、单单元平均均沉降增增加的变变化情况况。从图图中可见见,建筑筑物倾斜斜量在早早期基础础沉降较较小时很很小,后后随着沉沉降的增增大迅速速增加。西单元元的基础础长度要要小于东东单元,因此沉沉降也小小于东单单元,但但倾斜量量要大于于东单元元。图33为100号楼东东西两单单元对倾倾量随单单元平均均沉降增增加的变变化情况况。在第第2366天,即即结构封封顶约1125天天后,开开始在沉沉降缝附附近的建建筑物基基础下进进行锚杆杆静压桩桩加固, 166天内共共压桩338根,桩位布布置情况况如图11所示,桩长220m,以2层粉粉砂夹砂砂质粉土土作为桩桩端持力力层,桩桩身截面面尺寸均均为25502500mm,最终压

13、压桩力3363鶫鶫4811kN。图3中中的曲线线在锚杆杆静压桩桩施工后后出现了了峰值,说明对对倾值有有一定的的增加,这是由由于压桩桩时有一一定的拖拖带下沉沉,加大大了东、西单元元沉降缝缝区域的的沉降。随着桩桩开始受受力发挥挥作用,沉降缝缝区域的的沉降速速率迅速速减小,而建筑筑物的两两端几乎乎不受加加固影响响,沉降降速率依依然较大大,这势势必使建建筑物出出现自然然回倾,也即图图3中的的曲线出出现下降降现象,达到了了纠偏的的目的。42计算参参数确定定上述工工程实例例均采用用粉喷桩桩作复合合地基。目前,已有多多种复合合地基沉沉降计算算方法,本文采采用类似似天然地地基的分分层总和和法,加加固范围围内复

14、合合地基压压缩模量量用下式式计算:Espp=mEp+(1-m)EEs(55)式中:Ep、Es分分别为粉粉喷桩和和天然地地基土的的压缩模模量,mm表示置置换率。由于当当时试块块没有作作过压缩缩试验,本文粉粉喷桩的的压缩模模量按经经验取值值,参照照文献8水水泥土试试件的压压缩模量量Es=60鶫鶫1000MPaa,鉴于于实际施施工的水水泥土搅搅拌均匀匀度要比比室内试试验时差差,及当当时上海海地区粉粉喷桩的的施工质质量普遍遍较差,本文采采取不同同的数值值进行试试算,由由于上部部采取了了复搅措措施,因因此可取取桩的上上部分压压缩模量量高于下下部。天天然地基基土的压压缩模量量已在文文献77中列列出。43计

15、算结结果分析析对8号号房的主主要计算算结果如如表1所所示,假假定不同同的粉喷喷桩压缩缩模量值值,粉喷喷桩上部部的压缩缩模量高高出下部部20MMPa,可以看看出,当当粉喷桩桩的上、下部压压缩模量量分别为为60MMPa、40MMPa时时,计算算最终沉沉降与实实测推算算结果较较为吻合合。由于于基础长长度较小小,西单单元的倾倾斜值要要大于东东单元。与与天然地地基相比比,复合合地基起起到了减减小基础础沉降、倾斜的的作用,荷载的的偏心作作用对沉沉降缝两两侧单元元的对倾倾影响较较大,对对于多层层建筑,荷载重重心的高高度对倾倾斜的影影响不明明显。根根据表11, 88号房东东、西单单元的计计算倾斜斜值分别别为-

16、3305、565, 110号房房在2332天纠纠偏前完完成的固固结度大大约为550%,参照88号房可可预计110号房房东、西西单元此此时的倾倾斜量分分别为-153、283,沉降降量分别别为11127mmm、10037mmm。纠偏偏后的变变形情况况及累计计变形量量的预测测结果如如表2所所示。加加固后东东西单元元的倾斜斜量有了了明显的的减小,即出现现了回倾倾现象,沉降继继续有所所发展,但比加加固前要要小得多多。表22中,分分别对是是否考虑虑单桩极极限承载载力和沉沉桩产生生的附加加沉降进进行了对对比分析析,可以以发现,不考虑虑单桩极极限承载载力和附附加沉降降的影响响,可使使预测的的纠偏效效果偏大大。

17、其中中极限位位移wbb取100mm,相当于于上海地地区类似似桩静载载试验得得到的单单桩极限限承载力力所对应应的沉降降量。110号房房纠偏前前的变形形和纠偏偏后沉降降的预测测结果均均要比实实测结果果小,这这是由于于计算时时没有考考虑建筑筑物中部部处理暗暗浜的砂砂填土的的影响,基底下下的砂垫垫层。44纠偏工工程中的的倾斜控控制考虑虑单桩极极限承载载力Quu=5000kNN,沉桩桩产生的的附加沉沉降wbb=100mm,假定不不同的桩桩数进行行分别计计算,可可以得到到纠偏后后锚杆静静压桩的的桩数与与东、西西单元倾倾斜量绝绝对值之之和的关关系如图图4所示示。该曲曲线与沉沉降控制制复合桩桩基的桩桩数与沉沉

18、降关系系曲线相相似。桩桩的平面面位置会会对纠偏偏效果产产生影响响,在减减少桩数数时,从从单元中中心由近近到远抽抽桩,在在增加桩桩数时,从单元元中心由由远到近近加桩,但基本本不超过过原实际际布桩范范围。从从图4可可以看出出,不纠纠偏时,东、西西单元新新增倾斜斜量绝对对值之和和为436 (153+283),是纠纠偏前的的2倍;桩数较较少时,增加桩桩数对减减小对倾倾量作用用较为明明显;桩桩数增加加到一定定数量时时,增加加桩数对对减小对对倾量的的作用就就不再明明显,也也就是说说此时再再增加桩桩数,对对减小基基础对倾倾量的作作用不大大。因此纠偏偏设计时时应选择择曲线趋趋于平缓缓时的拐拐点后面面附近某某一

19、点作作为纠偏偏的用桩桩数量,该拐点点所对应应的桩数数为最佳佳纠偏用用桩量。从图44可知,本工程程的用桩桩数量338根略略多于最最佳纠偏偏用桩量量。如果地地基加固固的目的的只要控控制建筑筑物新增增对倾量量为,即即维持加加固前的的对倾量量436,从图图4可知知,控制制不再发发生新的的倾斜的的最佳用用桩量为为16根根。这一一概念同同样可用用于预防防控制建建筑物出出现倾斜斜现象,当建筑筑物由于于相邻荷荷载等因因素影响响会出现现倾斜现现象时,就需要要在沉降降较大一一侧增加加地基的的刚度,如采用用锚杆静静压桩,可得到到相应的的桩数与与倾斜量量的关系系,倾斜斜量为零零所对应应的桩数数即为最最佳倾斜斜控制用用桩量。从图44还可以以看出,通过增增加桩数数建筑物物倾也只只有约22,要达达到完全全纠偏的的目的较较为困难难。5结论相互影响响和局部部应力集集中(偏偏心)是是导致沉沉降缝分分隔的相相邻建筑筑物对倾倾的主要要因素。在沉降降缝附近近区域使使用锚杆杆静压桩桩可达到到控制倾倾斜和纠纠偏的目目的,根根据倾斜斜量与桩桩数的相相互关系系可确定定控制倾倾斜和纠纠偏的最最佳桩数数。不考考虑单桩桩极限承承载力和和附加沉沉降的影影响,可可使预测测的纠偏偏效果偏偏大。参考文献献1楼