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【摘 要】 某底框砌体结构住宅楼由于相邻深基坑开挖降水引起房屋明显倾斜,为保证结构安全,制定相应深层掏土纠偏方案,文中针对该房屋纠偏工程实例,分析了房屋倾斜的原因,采用在房屋基础下部进行深部钻孔取土的方法进行纠偏处理,并取得了较好的效果。
【关键词】 不均匀沉降;建筑倾斜;掏土纠偏
引言:
在地铁或高层建筑深基坑工程开挖、支护、降水、止水、监测等施工过程中,由于相邻基坑工程施工的相互影响,或因基坑支护结构倒塌、过大变形,导致基坑大量漏水、涌土失稳、基坑周边地面塌陷等因素的影响,易使已有的相邻建筑物产生不均匀沉降,进而发生倾斜变形,若该变形影响正常的居住使用或超过现行规范的相关物安全稳定标准,则需对此类建筑物进行纠偏处理。
建筑物的纠偏方法有多种,分为顶升纠偏、迫降纠偏及综合纠偏法。本文主要介绍迫降法中的深层掏土纠偏法,它的特点是经济适用,无振动,无污染,效果显著,施工过程基本上不影响住户的正常使用等优点,适用于浅基础建筑物的纠偏。现通过一工程实例说明该纠偏方法的施工效果。
1 工程概况
天津某基坑工程南北向长约350m,东西向宽约110m,基坑平面面积约3.43万m2,基坑开挖深度约10m,工程地基土及其物理力学指标见表1。该基坑周边建筑比较密集,受该基坑开挖及降水等因素的影响,距基坑南侧坑边约12m处的一栋建筑产生了较大的不均匀沉降。该相邻建筑约建于上世纪九十年代,为主体七层、底部框架上部砖混结构住宅楼,底部一层作为商业用房。建筑平面近似为矩形,南北朝向,总长约为70m,总宽约为13.8m,沿该建筑纵向中部设有一道变形缝。
表1 土层物理力学指标
土层编号 土层厚度(m) 岩性特征 天然含
水量(%) 容重
(kN/m3) 孔隙比 塑性
指数 液性
指数 直剪快剪指标(kPa)
3 1.80 粘土 35.0 18.5 1.01 21.1 0.55 21.33
5 4.20 粘土 35.3 18.6 1.00 19.9 0.61 28.75
6 6.00 粉质粘土 30.1 19.1 0.85 13.0 0.85 15.78
7 2.20 粉质粘土 26.3 19.7 0.74 12.3 0.63 14.00
8a 1.80 粉质粘土 23.8 20.2 0.66 12.9 0.50 18.33
8b 7.80 粉土 21.4 20.4 0.60 / / 8.33
2 房屋沉降及倾斜情况
根据纠偏前由检测单位提供的检测数据,该建筑的沉降及偏斜情况如下:
在建筑物外墙底部共设置14个沉降观测点,通过沉降观测点的观测结果显示,距离基坑较近的一侧(北侧)各测点的沉降量明显大于南侧,北侧测点最大沉降量为18.3mm,部分监测点沉降速率超过6mm/月且无稳定趋势,其各点沉降观测值见图1。
在该建筑外墙四角及中部共设10个观测点进行偏斜变形观测,各点偏斜率分别为:A点(向北2.8‰、向东0.5‰)、B点(向北3.3‰)、C点(向北3.6‰)、D点(向北3.4‰)、E点(向北3.0‰)、F点(向北3.6‰)、G点(向北2.5‰、向东0.1‰)、H点(向北2.3‰)、I點(向北3.6‰)、J点(向北3.5‰、向东0.6‰),建筑物各测点向北的偏斜率在2.3‰~3.6‰,大部分观测点的倾斜率都已超过3‰,上述观测值已非常接近《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999)规定的墙体不适于承载的侧向位移允许值(H/250或90mm),该建筑上述观测点存在向东北侧的侧向偏斜现象。
图1 纠偏前建筑物沉降观测示意图(单位:mm)
3 纠偏的重要性和必要性
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999),连续二个月沉降速率超过2mm/月,房屋地基应评定为Cu级,须进行处理。根据《危险房屋鉴定标准》(JGJ125-99),地基出现以下情况可判定房屋处于危险状态:连续二个月沉降速率超过4mm/月并且短期内无收敛趋向,或上部墙体裂缝宽度大于10mm且房屋倾斜率超过1%;基础承载能力大于基础作用效应的85%;未导致结构出现明显的倾斜、位移、裂缝、扭曲,表明房屋各组成部分危险性为a级(无危险点)。根据上述规范综合分析可知,该建筑的房屋危险性综合评定等级为B级,即该建筑满足正常的使用要求,但须立即对地基进行处理,以消除地基危险状态。
4 纠偏方案
4.1纠偏方案的选择
房屋纠偏须在保证上部结构安全的前提下实施,本工程考虑到场地实际情况以及相邻深基坑开挖工作面,采用深层掏土纠偏方法更加合适。深层掏土纠偏是通过在倾斜建筑物沉降较小一侧的基础下进行掏挖,取出适量的地基土,使基底的支承面积减少,在上部结构荷载作用下,该侧地基土附加应力增大,引起地基新的沉降,从而有效调整地基两侧的沉降差,使上部结构逐步复位,以达到建筑物纠偏扶正的目的。深层掏土纠偏方法的平面及立面示意图详见图2、3。
图2 纠偏取土及偏斜布点平面示意图
图3 纠偏取土立面示意图
4.2施工工艺及施工顺序
在建筑围墙的北侧拟布设一定数量的应力解除孔,在北侧钻应力解除孔向楼内侧倾斜,倾角在28°-30°左右,孔深约8m-10m。钻孔采用Ф110mm合金水钻,成孔后下Ф89mmPVC管护壁,保护基础底部土体不受扰动。
掏土顺序应根据建筑物回倾情况动态选定,原则是让建筑物均匀、平稳回倾。回倾速度应适度缓慢,以确保建筑物应力不致于过分集中,最大回倾速度控制在6mm/d左右,回倾速度在时间上控制为开始慢,中间快,最后最慢,以避免“矫枉过正”。在掏土量接近设计值时,掏土工作就已进入了后期的微调阶段。根据变形观测数据,分析建筑物变形情况,对需调整掏土孔进行微调,以避免出现超过设计掏土量或欠掏的情况发生。若发现超掏土情况,立即将装有相应量的泥土打入掏土孔内,使孔内的应力与相邻孔一致,防止建筑物不均匀沉降。 4.3施工监测
因该工程的不均匀沉降还未稳定,同时基础纠偏加固是风险性、技术性和信息化依赖程度很高的工作,施工监测是工程成败的重要环节,因此在施工过程中需加强监测,包括建筑物的沉降、倾斜、裂缝观测、地面沉降及地下水位观测。本工程检测单位在纠偏过程中对上述需监测对象进行了跟踪监测,直到建筑物沉降处于稳定状态为止。通过监测结果确定纠偏施工的取土量,控制施工节奏和施工速度等,这样可有效控制纠偏施工期间基础的挠曲变形,保证结构原有裂缝在纠偏过程中不再发展。
5 纠偏处理效果
纠偏后各测点的偏斜率分别为:A点(向北2.4‰、向东0.9‰)、B点(向北2.8‰)、C点(向北2.8‰)、D点(向北2.7‰)、E点(向北2.5‰)、F点(向北2.9‰)、G点(向北2.1‰、向东0.1‰)、H点(向北1.5‰)、I点(向北2.7‰)、J点(向北2.8‰、向东1.0‰),从纠偏前后各测点的偏斜率可以看出,纠偏后各测点向南回倾偏斜率在0.4‰-0.9‰之间,避免了建筑物不均匀沉降的继续发展。经过后续半年的沉降、偏斜观测以及现场的观察,该建筑的沉降逐渐趋于稳定,且未发现新的裂缝,该纠偏处理是十分有效的。
6 结语
(1)建筑物的纠倾是一项技术难度大、风险高的工作,前期应对深基坑的开挖、支护、降水、止水、监测、建筑物地基工程地质条件等技术资料进行充分的了解,为后期方案的制订和完善提供强有力的依据。
(2)应通过沉降及偏斜观测数据对纠倾的施工节奏进行控制,注意仪器、人员、气候、时间的稳定,保证监测数据的可靠性。
(3)在本案例纠偏施工过程中,有效的避免了因相邻深基坑施工所导致建筑物不均匀沉降的继续发展,该工程的经验可作为其它多层建筑物纠偏工程的借鉴参考。
参考文献:
[1]既有建筑地基基础加固技术规范(JGJ123-2012).北京:中国建筑工业出版社,2012
[2]建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012).北京:中国建筑工业出版社,2012
[3]民用建筑可靠性鉴定标准(GB50292-1999).北京:中国建筑工业出版社,1999
[4]危险房屋鉴定标准(JGJ125-99).北京:中国建筑工业出版社,2000
[5]劉祖德.地基应力解除法纠偏处理[J].土工基础,1990,4(1):1-4
[6]刘毓氚,刘祖德;某危房的地基应力解除法纠偏工程实例[J].土工基础;2000年04期
【关键词】 不均匀沉降;建筑倾斜;掏土纠偏
引言:
在地铁或高层建筑深基坑工程开挖、支护、降水、止水、监测等施工过程中,由于相邻基坑工程施工的相互影响,或因基坑支护结构倒塌、过大变形,导致基坑大量漏水、涌土失稳、基坑周边地面塌陷等因素的影响,易使已有的相邻建筑物产生不均匀沉降,进而发生倾斜变形,若该变形影响正常的居住使用或超过现行规范的相关物安全稳定标准,则需对此类建筑物进行纠偏处理。
建筑物的纠偏方法有多种,分为顶升纠偏、迫降纠偏及综合纠偏法。本文主要介绍迫降法中的深层掏土纠偏法,它的特点是经济适用,无振动,无污染,效果显著,施工过程基本上不影响住户的正常使用等优点,适用于浅基础建筑物的纠偏。现通过一工程实例说明该纠偏方法的施工效果。
1 工程概况
天津某基坑工程南北向长约350m,东西向宽约110m,基坑平面面积约3.43万m2,基坑开挖深度约10m,工程地基土及其物理力学指标见表1。该基坑周边建筑比较密集,受该基坑开挖及降水等因素的影响,距基坑南侧坑边约12m处的一栋建筑产生了较大的不均匀沉降。该相邻建筑约建于上世纪九十年代,为主体七层、底部框架上部砖混结构住宅楼,底部一层作为商业用房。建筑平面近似为矩形,南北朝向,总长约为70m,总宽约为13.8m,沿该建筑纵向中部设有一道变形缝。
表1 土层物理力学指标
土层编号 土层厚度(m) 岩性特征 天然含
水量(%) 容重
(kN/m3) 孔隙比 塑性
指数 液性
指数 直剪快剪指标(kPa)
3 1.80 粘土 35.0 18.5 1.01 21.1 0.55 21.33
5 4.20 粘土 35.3 18.6 1.00 19.9 0.61 28.75
6 6.00 粉质粘土 30.1 19.1 0.85 13.0 0.85 15.78
7 2.20 粉质粘土 26.3 19.7 0.74 12.3 0.63 14.00
8a 1.80 粉质粘土 23.8 20.2 0.66 12.9 0.50 18.33
8b 7.80 粉土 21.4 20.4 0.60 / / 8.33
2 房屋沉降及倾斜情况
根据纠偏前由检测单位提供的检测数据,该建筑的沉降及偏斜情况如下:
在建筑物外墙底部共设置14个沉降观测点,通过沉降观测点的观测结果显示,距离基坑较近的一侧(北侧)各测点的沉降量明显大于南侧,北侧测点最大沉降量为18.3mm,部分监测点沉降速率超过6mm/月且无稳定趋势,其各点沉降观测值见图1。
在该建筑外墙四角及中部共设10个观测点进行偏斜变形观测,各点偏斜率分别为:A点(向北2.8‰、向东0.5‰)、B点(向北3.3‰)、C点(向北3.6‰)、D点(向北3.4‰)、E点(向北3.0‰)、F点(向北3.6‰)、G点(向北2.5‰、向东0.1‰)、H点(向北2.3‰)、I點(向北3.6‰)、J点(向北3.5‰、向东0.6‰),建筑物各测点向北的偏斜率在2.3‰~3.6‰,大部分观测点的倾斜率都已超过3‰,上述观测值已非常接近《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999)规定的墙体不适于承载的侧向位移允许值(H/250或90mm),该建筑上述观测点存在向东北侧的侧向偏斜现象。
图1 纠偏前建筑物沉降观测示意图(单位:mm)
3 纠偏的重要性和必要性
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999),连续二个月沉降速率超过2mm/月,房屋地基应评定为Cu级,须进行处理。根据《危险房屋鉴定标准》(JGJ125-99),地基出现以下情况可判定房屋处于危险状态:连续二个月沉降速率超过4mm/月并且短期内无收敛趋向,或上部墙体裂缝宽度大于10mm且房屋倾斜率超过1%;基础承载能力大于基础作用效应的85%;未导致结构出现明显的倾斜、位移、裂缝、扭曲,表明房屋各组成部分危险性为a级(无危险点)。根据上述规范综合分析可知,该建筑的房屋危险性综合评定等级为B级,即该建筑满足正常的使用要求,但须立即对地基进行处理,以消除地基危险状态。
4 纠偏方案
4.1纠偏方案的选择
房屋纠偏须在保证上部结构安全的前提下实施,本工程考虑到场地实际情况以及相邻深基坑开挖工作面,采用深层掏土纠偏方法更加合适。深层掏土纠偏是通过在倾斜建筑物沉降较小一侧的基础下进行掏挖,取出适量的地基土,使基底的支承面积减少,在上部结构荷载作用下,该侧地基土附加应力增大,引起地基新的沉降,从而有效调整地基两侧的沉降差,使上部结构逐步复位,以达到建筑物纠偏扶正的目的。深层掏土纠偏方法的平面及立面示意图详见图2、3。
图2 纠偏取土及偏斜布点平面示意图
图3 纠偏取土立面示意图
4.2施工工艺及施工顺序
在建筑围墙的北侧拟布设一定数量的应力解除孔,在北侧钻应力解除孔向楼内侧倾斜,倾角在28°-30°左右,孔深约8m-10m。钻孔采用Ф110mm合金水钻,成孔后下Ф89mmPVC管护壁,保护基础底部土体不受扰动。
掏土顺序应根据建筑物回倾情况动态选定,原则是让建筑物均匀、平稳回倾。回倾速度应适度缓慢,以确保建筑物应力不致于过分集中,最大回倾速度控制在6mm/d左右,回倾速度在时间上控制为开始慢,中间快,最后最慢,以避免“矫枉过正”。在掏土量接近设计值时,掏土工作就已进入了后期的微调阶段。根据变形观测数据,分析建筑物变形情况,对需调整掏土孔进行微调,以避免出现超过设计掏土量或欠掏的情况发生。若发现超掏土情况,立即将装有相应量的泥土打入掏土孔内,使孔内的应力与相邻孔一致,防止建筑物不均匀沉降。 4.3施工监测
因该工程的不均匀沉降还未稳定,同时基础纠偏加固是风险性、技术性和信息化依赖程度很高的工作,施工监测是工程成败的重要环节,因此在施工过程中需加强监测,包括建筑物的沉降、倾斜、裂缝观测、地面沉降及地下水位观测。本工程检测单位在纠偏过程中对上述需监测对象进行了跟踪监测,直到建筑物沉降处于稳定状态为止。通过监测结果确定纠偏施工的取土量,控制施工节奏和施工速度等,这样可有效控制纠偏施工期间基础的挠曲变形,保证结构原有裂缝在纠偏过程中不再发展。
5 纠偏处理效果
纠偏后各测点的偏斜率分别为:A点(向北2.4‰、向东0.9‰)、B点(向北2.8‰)、C点(向北2.8‰)、D点(向北2.7‰)、E点(向北2.5‰)、F点(向北2.9‰)、G点(向北2.1‰、向东0.1‰)、H点(向北1.5‰)、I点(向北2.7‰)、J点(向北2.8‰、向东1.0‰),从纠偏前后各测点的偏斜率可以看出,纠偏后各测点向南回倾偏斜率在0.4‰-0.9‰之间,避免了建筑物不均匀沉降的继续发展。经过后续半年的沉降、偏斜观测以及现场的观察,该建筑的沉降逐渐趋于稳定,且未发现新的裂缝,该纠偏处理是十分有效的。
6 结语
(1)建筑物的纠倾是一项技术难度大、风险高的工作,前期应对深基坑的开挖、支护、降水、止水、监测、建筑物地基工程地质条件等技术资料进行充分的了解,为后期方案的制订和完善提供强有力的依据。
(2)应通过沉降及偏斜观测数据对纠倾的施工节奏进行控制,注意仪器、人员、气候、时间的稳定,保证监测数据的可靠性。
(3)在本案例纠偏施工过程中,有效的避免了因相邻深基坑施工所导致建筑物不均匀沉降的继续发展,该工程的经验可作为其它多层建筑物纠偏工程的借鉴参考。
参考文献:
[1]既有建筑地基基础加固技术规范(JGJ123-2012).北京:中国建筑工业出版社,2012
[2]建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012).北京:中国建筑工业出版社,2012
[3]民用建筑可靠性鉴定标准(GB50292-1999).北京:中国建筑工业出版社,1999
[4]危险房屋鉴定标准(JGJ125-99).北京:中国建筑工业出版社,2000
[5]劉祖德.地基应力解除法纠偏处理[J].土工基础,1990,4(1):1-4
[6]刘毓氚,刘祖德;某危房的地基应力解除法纠偏工程实例[J].土工基础;2000年04期