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某办公楼饱和土地基加固方法
【摘 要】砌体结构是上世纪60、70 年代房屋建造的主要形式,且按当时的抗震规范和地基处理规范及施工规范,房屋在整个建造过程中是比较粗放的,至今,这类建筑物已超过40 年的使用年限,不管是地基基础还是上部结构都受到不同程度的损坏,但这类建筑在城市的某些部位仍然扮演者重要的角色,对他们某些结构及构件的加固让再次发挥作用是现时亟待解决的问题,本文主要以某办公楼的浸水饱和土地基加固为实例阐明这类建筑的共性.
【关键词】饱和土；砌体结构；复合挤密桩；加固
1、工程概况
1.1 建筑工程概况
该办公楼为某市某区区政府办公用房,为地上四层砌体结构双面楼且用沉降缝分割为两段,东段建于上1976 年,西段建于上1980 年,西段建筑总长度为34.38m,总宽度为13.17m,总高度为13.35m,房间开间尺寸均为3.5m,进深为5.5m,办公楼基础形式均为墙下条形砖基础,300 厚钢筋混凝土垫层,300 厚3:7 灰土换填地基.
1.2 建筑物现状
2018 年4 月区政府工作人员发现办公楼西侧次入口台阶出现裂缝, 裂缝宽度为10mm ～ 30mm,向外开启的疏散门因台阶向内侧翻翘不能开启,区政府立刻组织勘察、设计单位人员到现场踏勘,发现东西两段沉降缝处散水上下错开,外墙面沉降缝外包层被拉开,偏移向西侧,室内地面、楼面’沉降缝处装饰层被拉开,且东西两段地面、楼面出现30mm ～ 40mm 的高差,屋面沉降缝封闭层同样被拉开,东西两段同样出现30mm ～ 40mm 的高差,一层卫生间地面砖翘曲鼓包,上下错开,一层南面主入口门厅处平台地砖西侧下沉与东侧形成错缝.
1.3 原因初步判定
从建筑现状初步判定引起东西两段上下错缝的原因为西段地基沉降造成,地基沉降的原因可能是地基土浸水导致地基土含水率增加、饱和度增大,地基土遇水软化后力学性能急剧降低,从而引发建筑物变形沉降.因此应立刻查找水源并切断水源,并对建筑物进行沉降观测,观测周期为一周,再对建筑物室外和室内地基进行现场地质勘探.
1.4 实施措施及得出结论
首先疏通场地北面排水不畅的情况,卫生间管道损坏漏水应切断水源,建筑物西南角供水管道破损漏水切断水源.根据一周沉降观测数据可得建筑物为均匀沉降,地质勘探结果可判断室室外和室内地基土含水率均在22.6 ～ 40.7 之间（呈流塑状态）,建筑物西南角及东北角含水率最大,在30.0 ～ 40.7 之间,探孔在12m 深度范围内均为粉质黏土.
由此可得引起建筑物沉降的原为地基土含水率较大形成饱和土使地基承载力下急剧降低,从而引发建筑物变形沉降.
2、加固方案设计及施工控制
2.1 加固方案设计
首先拆除建筑物四周散水、台阶、花池等,还需探明四周管网.
因地基土含水率较大,呈饱和流塑状态,拟采用在建筑物周边和室内夯冲以石灰块、砂夹石、水泥（比例为5:3:2）为填料的复合夯扩桩,石灰块有较强的吸水作用对周围土体起到固化作用,且在熟化过程中体积膨胀,对周围土体起到挤密效果,水泥同样有吸水作用.砂夹石、水泥和熟化的石灰在水环境中固结成桩体,且体积约能膨胀为原来的2 ～ 3 倍,桩体的承载力提高且对周围土体的挤密作用,使地基土的力学性能得到很大的改善,从而起到地基加固作用.
桩成孔采用机械夯冲设备（吨位约在8～12T）,要求桩直径为150mm（可采用无缝钢管,头部做成圆锥体）,利于进入地基土,施工过程应控制钢管的垂直度,并应做好沉降观测,防止机械夯冲时的振动对建筑物造成二次沉降.复合桩长约为6.0米,桩下半部分4.5 米为石灰块( 块径约为300mm)、砂夹石、水泥填料部分,上部分1.5 米为3:7灰土填料,3:7 灰土的作用为防止下部分填料膨胀对基础有抬升的,导致楼体倾斜.
填料的控制可用人工小推车控制,填入深度用米数控制,当桩夯冲至6.0 米时,提出钢管,向孔内填入4 车填料,继续夯冲至桩身长仍为6.0 米,4 车填料的作用为形成扩大桩头,继续向孔内填入填料,填入深度为1.0 米,再夯冲使填料深度剩余为0.5 米,以此为标准夯冲填料深度至-4.5 米,剩余部分孔内填入3:7 灰土,要求压实系数不小于0.97.
桩呈梅花型布置,桩间距为800mm,第一排与第二排排距为450mm,第二排与第三排排距为600mm,第一排桩孔距钢筋混凝土垫层约为50mm,第一排桩、间隔成孔的目的为防止局部固化造成地基的不均匀沉降,桩位平面布置图见图1.
2.2 施工控制
○ 1 施工前先在最外排打一试桩,用人工小推车满车填料为衡量标准,并记录每米填入填料所用的车数,最外排桩扩大头按4 车填料全部夯冲至底为标准,以上按1.0 米填料夯冲至0.5 米为密室度控制施工,桩上部1.5 米全改为夯冲3:7 灰土,外排桩,中排桩及内排桩可以此为标准根据场地施工情况可做调整.
○ 2 打桩应先从建筑物西面开始逐步向东面延伸,先打外排桩,再打中排,最后打内排桩,等周边桩全部施工完成后,恢复场的周边散水,散水下部夯压300mm 厚3:7 灰土,并恢复周边管网.以一个月为沉降观测周期对建筑物进行为期半年的沉降观测,以沉降观测结果判断看是否进行室内夯冲桩的施工,因为办公用房紧缺,不能同时破坏室内地面成桩,施工周期长对政府办公造成影响.
○ 3 另外,一楼○ 10~^ ○ 11 轴卫生间地沟改建为防水地沟,做法见甘12C-G4 第7 也,卫生间地面改建为防水地面,做法见05J909 第LD16.
地面沉降缝处理：一至二层东西段地面沉降缝外包层拉开部位拆除,清除沉降缝内细石混凝土,用弹性材料装修装饰,缝口两端做成企口缝,沉降时互相不造成影响,做法见甘12J1-4 第8 页○ 1.
过道处裂开装饰层拆除用弹性材料装修装饰,同样左右两侧做成企口缝,沉降时互相不影响,顶棚做法见甘12J1-4 第12 页○ 1 节点,吊顶做法见甘12J1-4 第15 页.
屋顶沉降缝处理：屋顶沉降缝破坏封堵拆除,用弹性材料封堵装饰,缝口两端做成企口缝,沉降时互相不影响.一层窗下墙裂缝可不做处理.外墙沉降缝处理：拆除原封堵层,新作封堵层左右两端做成企口缝,沉降时互相不影响做法见甘12J7 第22 页○ 1 节点.
3、补充说明
3.1 施工时观测建筑物及周边环境的变化,如有异常立刻停止施工.
3.2 施工时观察场地地面及建筑物的沉降量可调整填料的比例.
3.3 复合桩的填料厚度和填入量及夯压深度应进行控制.
3.4该加固方案在施工前甲方可组织地质专家、结构专家进行方案论证.
作者简介：
黄乾 ,男 ,工程师, 毕业于兰州理工大学建筑工程专业,就职于兰州市第一建设股份有限公司.
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