高层住宅建筑迫降法纠偏施工技术

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发表于 2017-8-11 17:25:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
摘要:本文结合一幢11层桩基础高层住宅建筑快速(3个月) 纠偏的成功案例,阐述该建筑纠偏工程的设计理念、方法以及施工控制方法,供相关技术人员参考。
  关键词:高层建筑 桩基础 纠偏 迫降
  1、工程概况
  本工程地质状况如下:①素填土松散,层厚1.5~ 1.8m;②粉质黏土可塑,中等偏高压缩性,层厚0.5~1.1m,承载力特征值140kPa;③淤泥质粉质黏土流塑,高压缩性,层厚7.5~9.9m,承载力特征值为70kPa;④粉质黏土可塑,中低压缩性土,层厚0.7m,承载力特征值为180kPa;⑤粉质黏土硬塑,中低压缩性,层厚7~8m,承载力特征值260kPa;⑥闪长岩强风化,承载力特征值350kPa。地下水位深度-1.4m。
  建筑上部结构荷载标准组合值约50 000kN,设计管桩102根,桩长18m,桩尖进入第⑤层土,端承摩擦型桩,单桩承载力特征值700kN。
  2、倾斜原因分析
  该建筑物原设计为预应力管桩基础,施工过程中,因基坑开挖不当造成南侧管桩发生倾斜、断桩现象。地基加固方案为:改桩基为复合地基,取消桩承台,采用压密注浆加固处理地基,处理后的地基上做500mm 厚的砂石垫层,砂石垫层上做700mm 厚C40混凝土整板基础,按复合地基确定承载力。
  从以往经验看,压密注浆加固处理地基特别是淤泥质土地基效果不佳,水泥浆通常只能在压力作用下进入土体空隙或薄弱部位,形成水泥块和淤泥的混合物,这与预期的水泥浆充分和土体混合形成水泥土有很大差距,往往达不到加固效果,因此压密注浆加固地基应慎用。纠偏施工过程中,开挖出来的土体证明其加固效果很差。地基加固处理方案不当导致地基承载力不足是该建筑物发生倾斜的根本原因。
  3、加固纠偏方案
  3.1 纠偏方案比选
  建筑物纠偏方法可分为迫降法和顶升法。该工程若采用顶升法,可以以原基础底板或原桩基为顶升反力点。前者需切割底板基础以上剪力墙及柱构件,对原结构损伤较大,切割处钢筋重新连接与混凝土重新浇筑都存在技术问题,不宜使用;若以原管桩为顶升反力点,需要大量较大吨位千斤顶,千斤顶同步顶升难度较大,桩节点处理复杂且质量不易保证。这两种顶升方案风险及技术难度均较大,施工费用150万~200万元。而采用迫降法纠偏风险较小,施工费用不超过100万元,综合考虑采用迫降法纠偏。
  3.2 地基加固方案
  3.2.1 加固方法
  复合地基加固失败,上部结构荷载实际仍由原管桩承担,结合现场实际情况,选择桩基础加固较为合适。对于发生倾斜或不均匀沉降的建筑物,首选锚杆静压桩,因为既有建筑物室内空间小,大型机械无法进场,锚杆静压桩设备小,操作灵活;施工噪声小,不扰民;压桩力由油压表反映,桩实际承载力值明确,且压桩力可以控制;采用预制桩,桩身质量得到保证。采用250mm×250mm 预制桩,桩长16~18m,经计算,单桩承载力特征值为400kN,偏于安全,压桩力取800kN,为确保桩基质量,采用焊接方法接桩。
  3.2.2 加固量
  该建筑使用2年以上,建筑南侧沉降逐步缓慢发生。总体判断是:在建筑南侧,原管桩可偏于安全地认为已达极限承载力,桩顶竖向力与桩基极限承载力基本处于平衡状态,这是因为,若桩基极限承载力远小于桩顶竖向力,沉降应较明显。因此,该处管桩的实际承载力特征值约为桩顶竖向力的1/2。加固设计时,计算各桩桩顶竖向力,根据规范要求补足地基承载力即可。为便于计算且偏于安全,取原设计桩基承载力特征值为桩顶竖向力值,取锚杆静压桩压桩力为桩的极限承载力标准值,该楼○F轴南侧原有47根管桩,经计算,新增42根锚杆静压桩即能满足要求。设计确定桩位时,还需考虑新增及原管桩重心与上部结构重心基本重合。设计时实际新增锚杆静压桩43根。
  3.3 纠偏方案
  3.3.1 纠偏方法
  该建筑物采用管桩基础,迫降可采用的方法有:①桩端高压射水法迫降在原管桩旁压入ф209×8钢管,使钢管端部达到原桩尖以下0. 5~1m,采用高压水冲射桩端土,使其形成泥浆排出,降低桩端承载力,使桩及上部结构同时沉降;②截桩法迫降将桩顶部截断,使上部结构沉降。前者风险小但沉降速度慢,对桩的承载力有影响。后者风险大,沉降速度快,纠偏后将截断的桩和基础底板重新连接,对桩承载力基本无影响。经前期勘察,该楼基础埋深不大,现场具备截桩条件,且建设方要求的工期紧,综合考虑选择以截桩法迫降为主,桩端高压射水法为辅的方案。纠偏时,对○A,○B轴处新增桩采用临时封桩措施,使建筑南侧沉降终止,在建筑北侧从○M轴处逐步向南截桩,随截桩数量增加,上部结构将以南侧○A,○B轴为支点(旋转轴)逐步回倾。回倾时,除○A,○B轴处的桩基本维持静止外,未截断的管桩将随上部结构一同沉降,纠偏至目标值时,这些管桩及基础底板各点的沉降值可以根据线性插值计算。
  根据现场条件,北侧第1,2排桩及底板外侧的桩可以截断,底板中心部位的管桩截断比较困难,采用高压射水法使其承载力下降,并随上部结构整体下沉,避免纠偏过程中局部桩承载力过高导致房屋下沉困难或上部结构受损。纠偏完成后,在钢管内压密注浆填实因高压射水掏空的管桩底部空间,恢复管桩承载力,同时将钢管作为工程桩使用,提高地基承载力。

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