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【关键词】 软土地基 沉降变形 综合治理
厚层软土在珠三角地区分布比较普遍,坐落在软土地基上的变电站往往对重要建(构)筑物采用桩基础,如配电装置楼,主变,构支架等,而其它较次要位置则往往采用天然地基,运行期间产生沉降变形的现象比较常见,严重的会影响到变电站的正常运行,而且治理起来很困难,不同部位往往要采用不同的加固纠偏措施,而且要考虑工程对周围设施的影响、狭窄场地施工的可行性、停电运行方案等等因素。
1 工程概况
某110kV变电站位于佛山市北侧,主体工程于2007年3月完成,2007年8月投入运营。站址处于万里河涌旁,建站前河涌围绕北、东、南三面流过,站址西侧为河滩淤泥地。2009年3月,由于河道治理改造,改河道从站址南侧和西侧通过,并对新河道进行了清淤、新修筑了河堤。
自变电站竣工运行开始,站址内就出现不同程度的沉降变形现象,构支架区巡视小道、电缆沟、碎石地平均出现较大程度的沉降;站址围墙西南角伸缩缝处开裂,开裂宽度达100mm;站内道路明显下沉、开裂;站外道路下沉、开裂,电缆沟变形严重;个别隔离开关导线、TYD导线、母线等因地面下沉出现明显绷紧现象。严重威胁到了变电站的正常运行。
场区在地貌上属于珠江三角洲冲积平原,地基土主要由填土、第四系冲、淤积土、风化残积土和下第三系风化基岩组成,基岩为砂岩。
2 工程治理原则和目标
(1) 评估场地沉降变形危害程度,分析造成地基沉降变形的原因,预估沉降变形的发展趋势。
(2)进行治理方案设计,造成场地沉降变形的因素得到根本遏制,倾斜的构、支架纠正到符合规范要求;变形破坏的电缆沟、地网、道路、排水管道修复至原状;建筑物散水、栏杆、挡土墙等零星工程修复。
3 岩土工程分析评价
本工程于设计前进行了岩土工程专题勘察和变形观测,分析评价结论有以下几点:
(1)场地变形以2009年3月河道整治为界,前期以竖向沉降为主,主要由软土缓慢固结造成,后期变形以水平位移为主,主要是河道整治引起淤泥层侧向移动造成;
(2)竖向沉降变形速率呈逐渐下降趋势,变形观测后期接近稳定。观测最大沉降量为622.3mm;
(3)靠近河涌方向水平位移最大,远离河涌位移逐渐变小,观测到的最大水平位移为281.6mm;
(4)水平位移变形速率逐渐下降但并未稳定。
4 方案设计
为便于说明,将站区分为A、B、C、D、E五个部分分别论述。
A区临近河涌,在围墙外布置防渗帷幕,采用高压旋喷桩帷幕,桩长12~15米,桩端进入强风化砂岩,桩径500mm,互相咬合,搭接150mm。
B区主要包括站内道路,采用高压旋喷桩复合地基,桩径500mm,桩长12米,梅花形布置,桩间距1.5米。
C区为构支架区,采用树根桩法进行基础加固,利用杯口纠偏法进行纠偏。树根桩采用小型工程钻机成孔,置Φ203×6无缝钢管;
D区为进站道路,加固处理方法同B区;
E区为电缆沟、地下排水管网、地网和零星修复。电缆沟采用高压旋喷桩复合地基,桩径500mm,桩长12米,沿走向单排布置,桩间距1.2米。地下排水管网已失去排水功能,拆除后按原设计恢复。地网仅对破损部分进行修复;
A区治理为本次整治的重点,防渗帷幕按重力式计算,计算结果见表2,计算过程略。
5 施工过程中出现的问题及对策
工程采用动态化设计和信息化施工模式,制定了详细的施工监测方案和应急预案。共布置了127个位移观测点,分布在建(构)筑物角点或基础上。
5.1 高压旋喷桩对周围构筑物的影响
施工从A区开始,自开工一周开始,监测发现周围监测点开始出现明显变形,变形以水平位移为主,竖向抬升为次。最大位移达到40mm(S27),最大抬升量20mm,影响范围达18米。后改为分段间隔跳打,提高监测频率,局部将注浆压力降低至15MPa且减小桩径增加桩数,同时放慢施工速度,多项措施并用最终完成了A区高压旋喷桩防渗帷幕施工。
5.2 进站道路
C区为路堤式进站道路,两侧地势较低,高差约3米,道路两侧为浆砌石挡土墙,挡土墙顶部为电缆沟,按设计拟采用高压旋喷桩复合地基,考虑到A区实际施工效果,进站道路四周缺乏约束条件,为避免高压水泥浆对挡土墙造成破坏,最终改用桩基础,路面采用梁板式结构,电缆沟改为全混凝土浇筑,直接连在梁上。
5.3 零星修复随时调整
由于沉降变形造成的附属设施破坏情况非常复杂,虽然这些破坏对主体结构没有大的危害,但直接影响到仪器设备的使用功能,且严重影响整洁美观,因此零星部位的修复至关重要。如维护栏杆、变电站围墙、建筑物散水和台阶、大门、绿化等,零星修复工程在主体修复工程完工后进行,并遵从如下原则:
(1)零星修复目标既要保证满足使用功能,又要兼顾方便、美观、整洁,并尽量符合原来的设计风格;
(2)轻度破损的位置以修复为主要手段;中度破损的位置以更换部分部件加修复为主要手段;严重破损的位置可考虑拆除重建。
6 治理效果
本工程于2012年11月30日完工,监测工作持续到竣工后3个月,结果反映各监测点变形逐渐减小,到完工时达到稳定,见图1。竣工运转至今状况良好。
7 结论
通过对某110kV变电站岩土工程综合治理工程实例的分析,总结得出如下结论:
(1) 准确的岩土工程分析是方案设计的基础。软土地基上变电站的沉降变形比较复杂,要设计合理的方案,必须对变形原因和变形程度及预期后果有准确的把握,应获取详尽的变形监测数据,为方案设计提供依据。
(2) 应采用动态化设计,信息化施工。由于此类工程的特殊性,使施工期间经常出现一些难以预见的问题,一个部位的加固修复常常对周围构筑物产生影响,因此需要将施工中出现的异常情况及时反馈给设计并及时调整设计、施工方案。
(3)多专业多部门有效沟通,充分全面考虑各种因素。变电站沉降造成的影响涉及到岩土、结构、电气、给排水等多个专业和多个部门,且调度运行很复杂,因此设计方案和施工时需充分考虑生产调度和施工工序的合理安排。
【参考文献】
[1] JGJ123-2000,既有建筑物地基基础加固技术规范
[2] JGJ270-2012,建筑物倾斜纠偏技术规程
【关键词】岩溶地区 路基变形 整治技术
1 前言
武广客运专线对于覆盖型岩溶注浆的设计是基于当地基岩溶较发育时,发育的溶蚀裂隙、溶沟、溶槽、溶洞中的充填物及覆盖层(细颗粒),在地下水上下波动急骤(地下水常位于岩土界面附近,随季节变化特别是雨季变化大)、潜蚀、真空抽吸等作用下,细颗粒流失,易形成土洞,并逐渐发展成塌陷(同时由于路基填筑材料等原因增加荷载而使溶洞顶板塌陷等)。岩溶塌陷危及路基稳定,影响行车安全。岩溶地基采用注浆加固措施后,在岩土界面上下形成一定厚度的帷幕,避免由于地下水的长期活动影响而引起的长期蠕变(沉降)或危及路基的安全。
2 概况
耒阳站长2370m,共4股道(中间Ⅰ、Ⅱ道为正线,左为3道,右为4道),设旅客地道一座(DK1777+704.5),箱涵一座(DK1777+530)见图。站房位于DK1777+520~+730左侧,站房均为钻孔桩基础,冲击钻成孔。
耒阳站平面示意图
2.1 地质概况
DK1777+500~+750段上覆土层为6~14m左右黏性土,上部为硬塑~软塑,底部局部为流塑;下伏基岩为灰岩,岩溶发育,溶洞、溶沟、溶槽发育,溶洞部分充填,部分半充填。统计385孔整治注浆孔揭示的地质情况,55孔见溶洞,占总孔数的14%。其中DK1777+535~+565股道范围、DK1777+570~+605右侧边坡至坡脚、DK1777+605~+685右侧边坡中部,分布不规则的岩溶沟槽,深14~38m。
2.2 原设计概况
耒阳站为填方高6~9m,原设计DK1777+500~+750段地基采用方桩、CFG桩加固,正线范围采用2.5m的堆载预压。路基填料,股道范围基床底层及本体采用A、B组填料填筑。
基底岩溶采用压力注浆,封闭土、石界面,加固基岩顶面土体,填充土洞、溶洞以及岩溶管道,形成隔水帷幕层,阻隔上覆土体中地下水与岩溶水的联系。详见代表断面图
2.3 施工概况
本段路基地基加固工程于2008年6月15日完成施工;DK1777+500~+750段路基填筑完成时间为08年7月15日(含级配碎石填筑),堆载预压完成时间为2008年10月25日。正线I、II道无砟轨道施工完成时间为2008年12月30日,3、4道无砟轨道于2009年6月8日完成施工。
站房钻孔桩冲击成孔施工完成时间为2009年1月22日。
3 变形情况
2009年7月13日精调复测时发现DK1777+500~+753段4股道的轨面有不同程度的沉降和水平位移,竖向沉降主要发生在I、II道,最大沉降是44.6mm,3、4道沉降较小,最大沉降是17.7mm;沉降中心大致在I、II道的DK1777+630~+650,(见图);水平位移仅发生在I、II道,最大位移在DK1777+577附近(见图)。
发现轨面变形后,经多次召开研讨会,对变形原因与整治方案进行分析研究。通过对变形情况、地质资料、和施工资料综合分析,认为路基下沉是由于岩溶塌陷、地基土松动下陷,使地基加固桩承载能力降低所致。引起岩溶塌陷原因主要有相邻站房钻孔桩基大面积冲击成桩,造成地下水的强烈波动,对地下岩溶管道产生过大真空负压,对上覆土体产生侵蚀破坏等。
4 整治方案
耒阳站岩溶路基沉陷影响范围主要为DK1777+500~+750段3道至右侧边坡范围。由于岩溶塌陷已造成地基土、填土层产生了不同程度的扰动,复合地基承载能力降低,本着宁强匆弱、彻底根治、不留后患的原则,对岩溶进行补注浆,对扰动的地基土和填土进行补强加固。主要整治方案如下:
4.1 岩溶注浆加固
对岩溶地基采用压力注浆进行补注浆加固,进一步封闭土、石界面,加固基岩顶面土体,填充土洞、溶洞以及岩溶管道。见图
4.1.1 DK1777+500~+750段补注浆范围为3道至右侧路堤坡脚,补注浆顶至基岩面以上土层中不少于3m,深至岩面以下5~10m,如遇溶洞,注浆孔深应进入溶洞底以下不少于1m;补注浆孔距一般为5m,对塌陷位置及簿弱地段,适当增加补充注浆孔,并有3~5%的注浆验证孔。
4.1.2 DK1777+400~+500及DK1777+ 750~+950两段 进行侧向补注浆帷幕加固,每侧两排注浆孔,注浆孔距纵横向均为5m,注浆孔深进入基岩面以下不少于5m,形成减缓地下水径流通道的侧向帷幕。
4.1.3 注浆水泥为P42.5普硅水泥,水灰比1:0.8~1:1。送浆管路直径应大于50mm,管路长不宜大于50m。一般工作压力为0.1~0.5Mpa,最大达1.5Mpa以上。终止注浆条件:终止注浆压力下注浆流量小于40L/min,维持30min可停止注浆。
4.2 旋喷桩加固补强
DK1777+530~+740段地基采用旋喷桩加固补强。旋喷桩的横向桩间距为1.6~1.8m,纵向间距一般为1.6~1.7m,其中主沉降范围DK1777+630~+670段旋喷桩的纵向间距一般为1.3~1.4m,桩径0.6m,正方形布桩;DK1777+540~+685段右侧边坡下旋喷桩按三角形布置,排距为1.25m。
4.3 填料注浆加固
路堤下部3~5m厚填土层采用低压注浆加固补强,注浆孔距在5m左右。
在地基加固整改过程中,对既有构筑物变形的施工控制,尽量减少整治施工中对路基中的雨棚柱基、接触网立柱基础、涵洞及旅客通道、挡土墙等既有构筑物的扰动。整改主要工程数量:注浆孔586孔─14814m;旋喷桩2166根─25578m。
5 施工效果验证
5.1 高压旋喷桩试桩
8月2日在DK1777+600线路右侧坡脚外进行高压旋喷桩试桩,深度8.7m,喷浆压力20~22MPa,钻机转速22~23转/min,钻杆提升速度20~23cm/min。三天后开挖验证桩径,满足设计要求。对成桩后的高压旋喷桩取芯验证,芯样连续性完整性较好,在桩身上中下三个部位分别取样做抗压强度试验,强度均大于2.5Mpa,满足设计要求。
F36-5水泥土芯样多呈长柱状,少量短柱状,成分主要为水泥浆胶结物,其中芯样大于0.5m的2段,在0.5m~0.2m的17段,0.2m~0.1m的29段,小于0.1的50段,芯样颜色均匀基本连续完整性较好强度较高,桩底与岩面结合较好。F59-8水泥土芯样多呈长柱状,少量短柱状,成分主要为水泥浆胶结物,其中芯样在0.5m~0.2m的18段,0.2m~0.1m的31段,小于0.1的51段。芯样颜色均匀连续完整性较好强度较高,桩底与岩面结合较好。如图所示。
5.2 岩溶注浆效果验证
从取芯情况看来,从填土层、基底岩溶注浆所取芯样呈柱状,水泥浆液充填情况良好。
5.3 整治效果
从7月23日重新建立了观测点,沉降值统计表明,DK1777+500~+740各观测点沉降在补充注浆与旋喷桩整治施工完成后,随着地基强度的增长,各观测点沉降均开始趋于收敛。从沉降曲线趋势看,I、II道沉降基本趋于稳定;II站台及II站台雨棚沉降均在受控状态。通过沉降变形情况分析表明,岩溶补注浆、地基高压旋喷桩、填土层下部注浆的整治施工过程可控,施工质量有保证,整治达到了预期效果。经后续变形监测、轨道静态精测和轨检车动态检测,该段线路状态稳定,满足设计和验标要求。
关键词 :砌体结构;裂缝分析;加固处理
中图分类号:TU753文献标识码: A
0引言
在建筑结构中裂缝是不可避免的,其具有普遍性的现象。工程实践表明,房屋中的许多裂缝并非由于外荷载所引起,有的属于变形作用引起,如温度变形、收缩或膨胀变形、地基差异沉降或膨胀等因素。对已有裂缝的建筑,为了了解结构的安全性和耐久性是否满足要求,需要对结构进行检测、鉴定,对其可靠性做出正确评价,然后进行维修处理或加固,以提高结构的安全性,延长其使用寿命。
1砌体结构常见裂缝分析及加固
砌体轻微细小裂缝影响外观和使用功能,严重的裂缝影响砌体的承载力,甚至引起倒塌。在很多情况下,裂缝的发生与发展往往是大事故的先兆,对此必须认真分析,妥善处理。
1.1裂缝分析及预防
(1)、地基不均匀沉降引起的裂缝。不均匀沉降过大是造成建筑物倾斜和产生裂缝的主要原因,影响因素一般有地基土质不均匀、建筑物体型复杂、上部结构荷载不均匀、相邻建筑物的影响、相邻地下工程施工的影响等。预防地基不均匀沉降引起裂缝的主要措施有:合理设置沉降缝;加强上部的刚度和整体性;不宜将建筑物设置在不同刚度的地基上。
(2)、温度差引起的裂缝。当砌体长度过长,砌体伸缩在上层较大而在基础处受约束较小,从而引起开裂;此为,由于混凝土屋盖,混凝土圈梁与砌体的温度膨胀系数不同,在温度变化时会使墙体产生裂缝。防止温度变化引起裂缝的主要措施:根据建筑物实际情况设置伸缩缝;施工过程留好施工带,尽量避开高温施工。
(3)、地震作用引起的裂缝。砌体结构在地震作用下,由于墙体受到反复作用的剪力,导致墙体出现“X”形裂缝;当内外墙咬槎不好的情况下,墙体容易产生竖向裂缝,甚至整个纵墙外倾或倒塌。砌体结构在地震作用下做到“大震不倒”是可能的,采取的措施主要有:按结构抗震设计规范要求设置圈梁及构造柱。
(4)、因承载力不足产生的裂缝。如果砌体的承载力不足,则在荷载作用下,将出现各种裂缝,以致出现压碎、断裂、坍塌等现象。这类裂缝的出现,可能导致结构失效,所以应认真分析原因,及时采取有效措施。
1. 2砌体的加固方法
当裂缝是因为强度不足引起的,或地基沉降引起导致已有倒塌先兆时,必须采取加固措施。
若建筑物产生不均匀沉降导致建筑物倾斜或产生裂缝,首先要搞清楚不均匀沉降发展的情况,然后再决定是否需要采取加固措施。通常情况下,当不均匀沉降尚在继续发展时,通过基础加固,如采用锚杆静压桩或其他桩式托换、或采用地基加固方法来遏制沉降继续发展。当沉降基本稳定后,可根据倾斜情况决定是否需要纠斜,如采用迫降纠倾法、顶升纠倾法或综合纠倾法。
对上部结构出现的裂缝可视裂缝情况采用下述处理方法:(1)、修补裂缝:常用方法可在裂缝内填入膨胀水泥或环氧粘结剂或其他化学浆液,表面抹平,重做面层;(2)、局部修复:部分凿除,重新浇筑或砌筑;(3)、结构补强:外包钢板或高强纤维或钢筋混凝土;(4)、其他处理方法:如改变结构方案、改变使用条件或局部拆除重做等。
2工程实例分析
一、平面示意图
二、造成裂缝的原因及整治措施
、的东南角,图中阴影部分,与南北向墙体出现较规则的竖向裂缝,处二次加盖的房屋,墙体本身无接槎,且无拉结筋。处墙为一次施工,也出现较规则的竖向裂缝。
造成上述部位裂缝的原因:
1)、主要是2011年施工龙门大道时,距民宅外墙700~800mm下开挖2m左右铺设市政管网的地沟,市政管网施工完毕后,没有按要求认真回填。
2)、小区污水管或明沟与城市污水管网接口处没有连接好,造成污水泄露浸泡地基,民宅基础产生不均匀下沉,从而导致住宅墙体出现裂缝。
整治措施:
、先找出污水管的漏水点,采取可靠措施使污水管不再漏水。
、待房屋沉降稳定后,在墙体裂缝左右各800mm范围凿除墙身表面粉刷层,并沿凿除范围纵横布置梅花型Φ8间距200mm的孔,对Φ6@150或Φ4冷拔焊接钢筋网进行两面挂。
、对墙身两面充分湿润24小时后,采用1:2.5水泥砂浆压力喷浆法进行喷射,并用木模子抹平,保证其厚度不小于20mm。
、加强养护,且养护时间不小于7天。
、待1:2.5水泥砂浆干燥后进行粉刷。
、纵横墙均出现较规则的竖向裂缝,尤其是与和与两家共用的山墙,裂缝较为严重。
造成墙体裂缝的主要原因是地块原有地基没有处理好,靠北侧水槽及明沟漏水对地基土浸泡。施工龙门大道时采用震动压路机对附近的房屋产生的影响仅仅是诱导因素。
整治措施:
1)、基础整治措施。首先,对水槽改造或做防水处理,确保其不再漏水,然后对原有地基进行加固。加固前先用洛阳铲沿纵横墙边作探孔,判断每层图的含水量,从而确定采用灰砂桩还是灰土桩。
2)、墙体裂缝整治措施参做法。
说明:当在H高度内,土的含水率在20%以内时,采用三七灰土桩,如示意图(一);当在h高度内土的含水率大于24%时,h范围内采用4:6或5:5灰砂桩(视土质而定),其上采用三七灰土桩,如示意图(二);当在H高度内,土的含水率大于24%时,采用4:6或5:5灰砂桩(视土质而定),如示意图(三)。
3结束语
掌握事故处理的基本知识和方法,能够对因设计和施工的失误或管理不善而引起的事故,作出科学的事故原因分析和残余承载力判断,并提出有效的修复加固措施是非常有必要的。
参考文献
[1]江见鲸,王元清,龚晓南等.建筑工程事故分析与处理.北京:中国建筑工业出版设,2006
[2]李国胜.建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理―附实例.北京:中国建筑工业出版设,2006
【关键词】地基注浆加固;水塔纠偏;塔身监测。
一、工程概况
根据业主方提供的由中铁西南科学研究院完成的《成都市青羊区市政设施养护处沥青炒料场水塔安全性鉴定报告》,该位于成都市青羊区光华大道与导航路交汇处,沥青炒料场的东北角,塔容积约为:30m3,塔身总高为:20m。该水塔主体结构为砖砌体圆形水塔塔身,钢筋混凝土结构储水箱体,修建年代和设计施工资料均不详。据沥青炒料场现场人员介绍,2014年夏季,因附近地铁4号线施工,造成水塔围墙外水渠倒灌进入院内,致使水塔周围地基土软化,水塔产生不均匀下沉导致倾斜。经中铁西南科学研究院于2014年8月至10月检查、鉴定和观测,确认塔顶倾斜值为140mm,超过《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144-2008)规范的规定。
2014年9月,为勘查该水塔塔身基础现状,对塔身基础进行了开挖检查,确定塔身基础上部为砖基础,无混凝土圈梁。经勘查,未发现塔身基础和塔身墙体有明显变形情况,可判定地基下沉是造成塔身倾斜的主要原因。
二、施工方案
根据中铁西南科学研究院完成的《成都市青羊区市政设施养护处沥青炒料场水塔安全性鉴定报告》中的有关资料。本项目的修复工作分为地基加固和主体纠偏两部分完成。
(一)地基加固方案:因相关资料缺失,故本工程项目先假设该水塔基础形式为条形砖基础,下设钢筋混凝土筏板,埋深位于自然地面下2.00米;参照周边正在施工的建筑物地基开挖断面情况分析,该水塔基础基底持力层位于稍密卵石层,地基承载力特性值假定为150KPa。经分析比较,本项目采用注浆微型钢管桩加固地基方法。该方法近年来在成都市多个地基加固项目中广泛采用,具有安全可靠、工程造价低、工期短等特点,通过向地基土注浆后的挤密和固结土体的双重作用,在原塔身基础下形成复合地基,提高其承载能力,防止地基再次下沉。注浆微型钢管桩平面布置和桩深示意详见图1。
1、注浆微型钢管桩主要施工工艺流程如下:
平整场地---注浆钢管制作焊接---测量放线---孔距定位---小型钻孔机就位钻孔---清孔---注浆机安装---安装下放钢管---安装注浆管----拌制水泥浆---注水泥浆---二次加压注浆---三次加压注浆直至上口翻浆。
1.1平整场地,测量、放线定位等工作按一般施工作业进行。
1.2微型桩钻孔机采用小型柴油动力专用钻机,其特点是体积小、移动方便、能满足在狭小场地和室内作业要求。启动钻机,慢慢钻进,每进深2m需要接长一次钻杆,直至设计深度。
1.3注浆微型钢管应事先制备。其如同端部应采用6mm钢板封闭,并在下部1.0米范围钻出出浆孔,直径10mm,间距200mm,出浆孔呈梅花型交错布置;采用胶带封口,得到一定压力后自动开封。注浆微型钢管长度可根据现场情况接长或截短使用。
1.4清孔:在注水泥浆前,要对桩孔进行清孔,使孔内泥浆全部排出,要求孔底沉渣厚度不大50mm;注浆微型钢管安装就位后,管壁外侧间隙采取适当措施填塞封闭。
1.5注浆机安装:在现场指定位置固定注浆机。用不小于1m3的槽罐搅拌和储备水泥浆,然后由注浆机注浆。注浆管需装设压力表,注浆压力为0.5Mpa,水灰比控制在0.45~0.5之间,注浆后暂不拔管,直至水泥浆从管外流出为止,拔出注浆管,密封钢管端部,加压数分钟,待水泥浆再次从钢管外流出为止。
1.6多次加压注浆:因一次注浆难以得到冲盈系数要求,得到注浆压力为0.5Mpa,需要多次间隙注浆,一般为三到五次,只至翻浆为止。
1.7微型桩施工中,应仔细测量孔深、钢管长度及注浆管长度,避免出现假桩断桩现象。桩位偏差不得大于50L,垂直度不超过1%。
1.8施工过程中必须随时检查施工记录,并对照规定的施工工艺对每根工程桩进行质量评定,检点是水泥用量、桩长、注浆、压力、水泥浆级配等。
2、微型桩施工质量控制措施
2.1成孔:成孔前为保证桩的垂直度,需有水平尺前后、左右调整好钻机的平整度,为控制桩位偏差,成孔前先用仪器精确定出桩位,每个桩位上定上筷子,开钻时,钻头中心对准筷子头方可开钻。并做好施工记录。
2.2注浆管制作:注浆管采用48mm×3.8mm钢管。注浆钢管下部1米范围为内每隔200mm梅花型布设出浆孔,出浆孔直径10L,可用电焊机直接点孔,注浆下管前用透明胶带封孔。
2.3水泥浆液配制要求:水泥浆液要严格按照0.5:1的比例配置,配置时水泥以每袋50公斤计算,水的用量在水箱内画上刻度线,水泥浆在搅拌桶内至少搅拌3分钟后才可以开始注浆,从而达到搅拌均匀。如果因设备出故障或其它原因致使浆液搅拌时间超过30分钟,为不影响桩身质量把浆液废弃。
2.4施工检查:施工过程中对每个施工班组及时检查,检点是桩长、水灰比、水泥用量。桩长可直接量注浆钢管长度;水灰比可直接用比重计现场监测;每注完10根桩以后,要及时核实水泥实际用量,如果以上不符合设计要求要及时调整,并对已施工过的桩进行补灌.
3、微型桩安全控制措施
3.1微型桩施工之前,对每个班组进行技术交底和安全交底,使每个工人都牢固树立质量和安全意识。
3.2注浆时注浆管不弯折缠绕,时刻注意压力表,以免压力过高管炸伤人。
3.3每根桩注浆结束后,注浆管要保持压力3分钟,等压力消散之后拔掉注浆管,这样既有利于注浆效果和保证桩身质量,也避免了压力过高造成安全事故。
(二)塔身纠偏
塔身纠偏是该次工作的最终目的,能否顺利将塔身扶正,是衡量本次工作质量的好坏、水平高低的尺度。这就要求在纠偏过程中精心组织,精心安排,精心施工,加强预测,认真测量,日夜监守。本项目塔身纠偏采用液压千斤顶顶升塔体的机械纠偏方法,通过托升塔身沉降一侧的墙体,达到扶正塔身的目的。
1、液压千斤顶顶升塔体纠偏施工主要工艺流程如下:
测定塔基和塔顶水箱底板的几何中心点---确定纠偏顶升方向---制作塔身顶升基座---安装液压千斤顶---实施顶升作业---对顶升后脱离的墙体实施灌浆封闭---观测纠偏效果---拆除临时的纠偏设施设备,完成纠偏作业。
确定纠偏顶升方向是实现真确纠偏的第一步。要想确定纠偏顶升方向,首先需要确定现在塔身(圆形)室内底层和顶层水箱底板形心位置,再通过从顶层形心位置吊一根锤球铅垂线(或投影),来实地测量与塔身室内底层形心位置的偏差,从而作为确定塔身顶升方向和校核顶升后塔身纠偏效果的依据。见附图一
制作塔身顶升基座主要工作包括:新混凝土支墩、新设内外圈梁、新设顶升横梁等设施。因原塔身为砖砌体,其整体性较差,基础顶面又没有圈梁,故需要在塔身内外重新制做出一圈内外对应的圈梁,将原有塔身墙体夹住,从而形成一个可以承受整个顶升作业的托盘。再通过顶升与托盘连接的顶升横梁,来实现塔身纠偏作业。圈梁和托梁安装高度应以现场实际情况确定,以适当低于室外地坪为宜。见图2。
图2
1.1安装液压千斤顶:安装方式见图3。安装时,千斤顶上下均需设置钢垫板和垫木。根据初步计算,计划采用六台60吨千斤顶进行顶升作业,为保证顶升作业质量,本工程采用PLC液压同步控制系统完成顶升作业工作。
1.2实施顶升作业。顶升作业前,应会同有关单位做好记录和观测工作,完成土建加固和基座梁安装养护、千斤顶效验准备工作。因理论顶升高度不大,力争本次顶升作业一次性完成。
计算理论顶升值:塔身高度20米,塔身直径3.45米,塔顶倾斜的水平距离140mm。根据塔身倾斜情况和千斤顶安装位置,假设塔身墙体的另一面为支点;1#千斤顶理论顶升高度为:H=3450*140/20000=24.15mm;2#千斤顶理论顶升高度为:H=2900*140/20000=20.30mm;实际作业时,安装三支百分表随时测量千斤顶是实时工作情况(塔身抬升量)并做好记录,同时也是调整各千斤顶压力的依据。
1.3实施灌浆封闭:千斤顶开始顶升作业产生一定行程后,塔身墙体和基础墙体断裂分离,根据理论计算,最大间隙为24.15mm。为加快施工进度,本项目采用CGM-1型高强度无收缩灌浆料加压灌注封闭,24小时,其抗压强度≥20Mpa,完全满足本工程要求
2、塔身纠偏作业质量控制措施
2.1确定塔身纠偏顶升方向是本工程成败的关键,在进行塔身先下形心比对时,因认真校核测量数据,力求准确。纠偏过程中,考虑到塔身后继回倾量,顶层形心位置吊一根铅垂线(或投影)应偏过塔身室内底层形心位置20mm左右为宜。
2.2支墩、横梁、圈梁等新增混凝土受力构件强度达到设计要求后,方可对塔身进行纠偏作业。
2.3顶升作业施工前,应校验每台千斤顶工作状态和行程,确保与现场情况相匹配;为保证纠偏时不致因千斤顶失效而造成水塔倾覆,现场应放置2台千斤顶备用;PLC液压同步控制系统应由专业人员进行调试和试顶。
3、塔身纠偏作业安全控制措施
3.1施工作业前,应向作业人员详细介绍纠偏过程、方法、步骤和需注意的安全技术问题,进行安全技术交底。
3.2纠偏作业时,天气应无雨、无雪,风力不超过4级。
3.3应有专人用经纬仪观测塔身垂直度变化。
3.4千斤顶必须用垫木垫好,防止移。
(三)顶升纠偏监测工作
顶升过程应及时分析监测资料,并根据实际情况对施工方案进行调整。监测工作包括两部分。
其一是整体变形监测,包括千斤顶及塔身位垂直移监测、沉降监测、建筑物表面变形、裂缝监测、建筑物倾斜观察四个方面。因为该项工作专业性较强,故委托专业机构配合完成,监测周期应从纠偏作业施工开始前五天开始,顶升作业中全天观测、顶升作业完成后一年内,每月观测一至二次。
其二是施工单位的纠偏观测,在水塔室内地坪示意图(见图1)。A2为纠偏前水塔塔顶中心点在室内地坪的投影;A1为水塔塔底理论中心点;纠偏结束后,A1、A2点应重合(实际要求小于20mm)。施工完毕后,开始变形观测,在现场每天观测3次,至一周后未有变化,顶升施工人员撤离现场,开始其他修复性工作。
三、结论
该水塔纠偏和地基整治工程于2014年11月开始施工,工期一个月。自竣工至现在四个月,观测资料表明,塔身垂直偏移量当月发生15mm,此后未再发生偏移。由此说明,本方案是成功的。不但加固了水塔地基,而且纠正了水塔塔身。
参考文献
Abstract: The key to the quality of housing construction to lay a solid foundation is not strong, design and construction process in the embodiment of seriousness, the quality of housing construction and people's lives is a combination of, the bottom of the foundation refers to the building load-bearing components in contact with the ground, Its role is to pass the foundation building the upper part of the load. Therefore, the foundation must be strong, stable and reliable. Uneven settlement of some houses, the causes of cracks in the analysis related to the investigation done, and made a number of relevant preventive measures.
【关键词】房屋建筑;沉降;裂缝;预防措施
Keywords: housing construction; settlement; cracks; prevention measures
引言:提高房屋的建筑质量,是建筑行业的责任,作为建筑业的技术人员,保证地基基础的质量是一项艰巨的任务,也是对人民安全的保障,由于房屋建筑的基础不均匀沉降导致房屋变形,开裂,倾斜等造成房屋破坏,如何解决这些问题,下文进行了具体的分析并做出了相关的预防措施。
一、房屋建筑产生不均匀沉降的原因及对房屋的影响
地基承载着房屋的全部重量,由于在施工前地基处理的不好,对地下的一些地质勘探不认真,没有及时发现不良地质,或者没有对地基进行分析处理。如果房屋地基土层分布不均匀,土质差别大就会出现较明显的不均匀沉降。在施工过程中,可能是砌筑墙体时,灰缝不饱满,砂浆强度偏低,偷工减料,砌砖时组砌不恰当,拉筋不按规定标准设置,断砖集中使用等等造成地基的不均降。建成后在使用的过程中由于大量的地面堆载引起局部下沉地基下沉的现象。由于排水设置不够完善,大量的积水也会导致房屋建筑地基沉降,在房屋高低相差较大或载荷差别较大时,未留设沉降缝时,也容易在高低或重轻的地位产生较大的不均匀沉降。
房屋建筑产生不均匀沉降会使房屋的墙体结构中产生剪切和弯曲应力引起不必要的应力,如果沉降超过一定的限度时,墙体内产生的拉应力将超过砌体的抗拉强度,使墙体出现裂缝。严重时,就可能导致房屋建筑破坏或者倒塌[刘鑫:《 关于对建筑工程地基基础的不均匀沉降的分析和处理》.中国科技博览;2011(24)]。
预防房屋建筑沉降的措施
房屋建筑的沉降在很多情况下是可以避免的,如:在地质勘察方面,地质勘察人员应该认真严格的勘察房屋建筑的土质,根据不同的土质,设计相应的措施,在遇到不良的地质,要及时反应出来,做好勘察地质报告,设计人员根据地质勘察报告做出相关的设计。地基加固方案采用单面加宽方案,为了使新加宽部分与原基础有很好的连接,将原基础表面凿毛,并在浇混凝土时在接缝处刷界面剂处理[ 王磊:《房屋建筑不均匀沉降与整治》.铁道建筑;2003(8)]。
在结构设计中,应尽量减小建筑物自重,采用轻质材料或构件,如加气砖、多孔砖、空心楼板、轻质隔墙等;采用轻型结构,采用自重轻、覆土少的基础型式。
在设计时,应根据不同的地质做出不同的设计方案,在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。建筑应简单,规则整齐,尽量避免形状复杂,阴角太多。考虑在适应部位设置沉降缝,对于高低相差较大或载荷差别较大时,要在其转折处,高低相差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝。
如果相邻建筑,如果是软弱得地基时,其压缩性很高,两房屋建筑物之间距离较近时,常常会造成邻近的反诬建筑开裂损坏或产生倾斜现象,设计建筑时,需要对软弱地基上的房屋建筑物基础之间要保持一定的距离,这样就可以避免相邻房屋出现地基不均匀沉降[ 张怀刚:《相邻建筑物基础的处理方法》.安徽建筑;2005(4)]。相邻的新旧房屋基础处理,基础采用独立钢筋混凝土柱基,新旧基础连接的地方采用单梁承重。
建筑房屋的过程中,墙体施工质量不合格也会导致房屋沉降,有的可能是在砂浆搅拌的过程中,砂浆搅拌不均匀导致砂浆强度偏高或偏低,有的因为材料量太少,在配料时,如果砂配的偏多砂浆强度就会低,水泥配多了其强度就会高。所以在施工过程中,砂浆的配置应根据科学的依据,进行测量,进行配置。在利用半块的砖时,应将半砖分散砌于墙中,同时也要满足搭接1/4砖长的要求。施工中,加强沉降的检测,每建筑一层,必须按照标准埋设沉降观测点和专用水准点。建筑完工后,沉降定期进行沉降观测。
建筑完成后,房屋建筑周围应该设有专门排水沟,以防积水过多导致地基沉降,同时在,同时在基础的两侧与底部填砂石料,并设置排水管将渗透过来的水排除。 在已建成建筑物周围堆放大量的土方或建筑材料,常常致使其堆积荷载引起建筑物的附加应力,继而产生附加沉降。碰到这种情况应该及时处理,把周围堆放的建筑材料及土方,清理掉,使其原籍房屋建筑物,来减少因附加的载荷对房屋的引起的沉降。
房屋建筑因沉降出现裂缝的预防措施
为了防止地基不均匀沉降,在设计中不但使地基加固处理,而且应该将地基与建筑物的结构处理相结合,这样可以有效的避免房屋因地基沉降导致房屋出现裂缝,具体预防措施是:合理设置沉降缝,房屋建筑物的地基处理各有不同,针对不同的房屋都应该从地基开始设置沉降缝,来减少裂缝的产生。
除了设置沉降缝之外还应该加强上部结构的刚度和强度,在砌砖的时候,严格按照规定,提高砂浆的强度和饱满度,采取砖浇水润湿,可以提高墙体的抗剪强度等预防措施。