某水库岸滩回填时厂房沉降原因分析及加固处理

某水库岸滩回填时厂房沉降原因分析及加固处理

2项目背景2.1清除基础不均匀沉降总建筑面积为10层（包括一层地下），基本底板面积为52,0ml4.4m，框架结构。地基采用碎石夹砂及碎石夹土整片垫层方法处理，筏板基础，基础埋深-1.3m，面荷载200kN/m2。由于办公楼基础下部土层为回填土，在建设过程中出现了基础不均匀下沉。办公楼坐北朝南(图1)，沉降观测报告显示，该楼房南侧沉降速率为0.5mm/d左右，北侧沉降速率为1mm/d左右，其中荷重较大的中部电梯井沉降量一直大于其他部位。截至2004年4月中旬，办公楼仍然保持上述沉降速度，最大累计沉降量约为100mm，最小沉降量约为40mm。由于当时办公大楼主体工程已经结束，尚未进行内部装修，一旦进行内部装修和投入使用，地基荷载会大大增加，必将增大办公楼的下沉速度。为了确保办公楼的安全，必须进行基础加固，同时尽可能的进行楼房纠偏。2.2地下水位计算岩土工程勘察报告表明，基础下部(1)～(5)层为人工回填的碎石夹砂或碎石夹土地层，(6)层及以下各层为伊河一级阶地冲洪积作用形成的黄土状粉质黏土、圆砾及卵石层。自上而下可以分为以下几种地层：(1)层：碎石夹砂(Q42mal)，褐黄等杂色，稍密，成分主要为碎石，充填物为砂及少量粉土，其中碎石含量占50%～60%，层厚0.8～2.4m，层底标高319.4～320.6m。(2)层：碎石夹砂(Q42mal)，褐黄等杂色，中密，成分主要为碎石，充填物为砂及少量粉土，其中碎石含量占50%～70%，层厚0.3～1.6m，层底标高319.0～319.4m。(3)层：碎石夹土(Q42mal)，褐黄、棕红等杂色，稍密，成分主要为碎石，以砂及粉质黏土充填，碎石占总重的50%～60%，充填物为可塑状粉质黏土及少量砂，层厚0.8～2.9m，层底标高316.4～318.2m。(4)层：碎石夹土(Q42mal)，褐黄、棕红等杂色，中密，主要成分为碎石，碎石占总重50%～60%，充填物为可塑状粉质黏土及少量砂，层厚0.3～1.4m，层底标高315.2～317.7m。(5)层：碎石夹土(Q42mal)，褐黄、棕红等杂色，稍密，主要成分为碎石，碎石占总重50%～60%，充填物为粉质黏土及少量砂，层厚1.0～3.9m，层底标高312.5～316.7m。地下水位埋深7.0～8.3m，类型为孔隙潜水，由于距离水库较近，地下水位和水量受水库和大气降水影响，变化幅度在2.0m左右。通过水文地质条件和楼房沉降情况判断，紧邻该楼房南侧的公路和楼房地基均为原水库岸滩回填而成，楼房西南侧约500m即为水库。由于地基回填材料有较好的透水性，楼房不均匀沉降主要是由水库水位变化幅度较大造成地基软化所致，所以本次加固的目的主要是提高地基的承载能力。3纠正方法和施工过程3.1钢管微型桩施工本工程采用钢管微型桩对南北两侧基础均进行了加固，对沉降大的电梯井部位进行加强加固，采用南北两侧基础分期施工、利用加固后的反向不均匀沉降、结合钢管微型桩分期和分区施工对楼房进行加固并实施纠偏。办公楼共布置钢管微型桩122个(图2)，第一期施工北侧58个微型桩，施工完成后根据加固效果和整体沉降分布情况再进行其他微型桩的施工。地质勘探报告显示，回填部分地层最大厚度约为7m，微型桩设计长度7.5m，可确保微型桩进入(6)层原状地层。微型桩材料为φ60mm的普通钢管，采用φ110mm钻孔穿透筏板基础，头部采用反力架与筏板基础连接。3.2填土层、预应力墙后的铺设该工程施工的主要内容有筏板基础上部回填土层的开挖、钻孔、钢管桩的制作安装、反力架的制作安装、压力注浆和基础上部土层的回填夯实。施工程序详见图3。(1)钻机及陆缘加工由于筏板基础底板为厚1.2m的钢筋混凝土，基础下部为人工回填的碎石夹砂或碎石夹土地层，且碎石含量较高，为了能使微型桩达到设计深度，必须首先进行钻孔。钻孔采用QZJ–100B型潜孔冲击钻机，配套的钻具为CR100型冲击器，钻头直径为110mm，该钻机的动力源是VHP700型20m3英格索兰空压机。钻孔前，首先确定孔位和调整钻机的垂直度。由于本次施工钻孔为垂直向下，排渣困难，部分钻孔存在塌孔现象，所以大部分钻孔下部2～3m为虚渣，微型桩下到该位置后采用冲积的方法打入到设计位置。(2)透浆孔的安装钢管桩材料为φ60mm×3.5mm钢管，钢管表面布置透浆孔。为了便于安装，将6m长钢管切割为长度分别为2和4m的两段，在安装时再焊接成需要长度。为了确保焊接后强度，焊接时使用3根φ16mm螺纹钢筋加强。(3)整体受力荷载反力架有槽钢和反力地脚锚杆组成，其作用是将钢管桩与筏板基础连接为一个整体共同承受荷载。槽钢长500mm，每个反力架使用2个长500mm、直径φ25mm的地脚锚杆。施工完成后的反力架见图4。(4)注浆压力和注浆压力使用纯水泥注浆体，注浆体材料使用32.5R普通硅酸盐水泥，质量配合比为水∶水泥=(0.45～0.50)∶1，为了缩短施工周期，在注浆体中加入0.05%的三乙醇胺早强剂，注浆压力为0.5～0.8MPa。为了保证注浆体的质量，所有注浆体均使用砂浆搅拌机进行强制搅拌，搅拌时间不少于2min。4观测结果分析为了达到纠偏目的，该工程共分两期进行加固：第一期为2004年2月25日～3月30日，第二期为2004年9月1日～10月3日。为了评价本次加固的效果，办公楼周边共设置了8个沉降观测点(图2)，在施工前后的整个过程使用PCS–225电子全站仪实施观测，观测结果见表1。根据观测结果绘制的平均沉降–时间曲线见图5。从图5可以看出，在两次加固施工期间，楼房平均沉降速率均有增加趋势，第一期施工完成后办公楼南北平均倾斜由施工前的60.0mm增加到73.7mm。经观察分析判断，该现象可能是在施工过程中钻孔扰动和注浆后一定时间内地基软化所致。在第一次施工结束后，办公楼北侧沉降趋于停止。在整个观测期间，南侧仍然保持其原有沉降速率。2004年8月25日观测结果显示，南北两侧沉降差由4月27日的73.7mm缩小至39.0mm，考虑到南侧沉降可能在施工过程中加剧，决定进行第二期加固。在第二次施工完成后办公楼南侧趋于稳定。截至2004年10月3