哈尔滨市建筑工程研究设计院黑龙江哈尔滨150080
摘要:随着我国建筑工程施工技术的快速发展,各种建筑物不断的兴建,特别是高层建筑物和复杂的建筑物越来越多,但在建设过程中出现的问题也越来越多。尤其是在地基基础方面,由于勘察、设计和施工等各方面因素的影响,从而导致建筑物发生不均匀沉降或者倾斜。本文主要是从实际工程案例入手,分析所采用得纠偏技术措施,从而使建筑物达到正常使用的要求。
1、引言
在建设工程项目中,根据建设的要求对建设场地的地质和地基两个方面有严格的要求,由于建筑物地基下土层的复杂性和不确定性,所以工程建设前需对建筑物场地的工程地质条件进行调查研究,来保证建筑物的稳定性和确定基础形式从而满足正常使用的要求。如果对建筑物地基土层调查不清楚,就容易有不均匀沉降或者倾斜等问题的出现,不能满足正常使用要求,从而需要对建筑物进行纠偏加固措施来满足安全使用的要求。
2、建筑物发生倾斜的因素
2.1建设中发生的倾斜
随着建设行业的快速发展,有很多人忽视了对建筑质量的把控,在勘察、设计和施工过程中所引起的质量事故经常发生。很多民用建筑在设计前由于勘察不到位或者不勘察直接设计施工所出现了不同的质量问题,在地基基础方面,由于地质条件复杂,土层的压缩性较大,地基处理不当和设计的不合理;在上部结构方面,由于施工程序和方法选择不当,上部结构荷载过大或者偏心荷载严重等原因。导致建筑物发生不均匀沉降,造成建筑物开裂、倾斜或者倒塌。
2.2使用中发生的倾斜
建筑物在长期的使用过程中会出现各种各样的变化,在地基基础方面,由于周围环境的变化和地质条件的变化,使土体的力学性能发生改变;在上部结构方面,由于使用功能发生了变化和增加上部结构荷载等原因。导致建筑物发生不均匀沉降,造成建筑物开裂、倾斜或者倒塌。
3、建筑物纠偏常用的加固方法
既有建筑物的纠偏方法主要有三类:一类是对沉降小的一侧采用迫降纠偏技术;用人工或机械的施工方法使建筑物原理沉降较小的一侧掏空其局部地基土或增加土体应力,迫使土体产生新的竖向变形或侧向变形,使建筑物在一定时间内该侧沉降加剧,从而纠正建筑物的倾斜。第二类则是对沉降较大的一侧采取顶升纠偏技术;第三类是这两种方法混合使用。
3.1掏土纠偏法
在地基基础沉降量大的一侧进行加固处理,沉降量小的一侧掏土使其迫降,从而达到纠偏效果。掏土纠偏法是应用较多的纠偏方法,一般分为基底下浅层掏土,基础下深层掏土,基础外深层掏土。基底下浅层掏土可以有抽砂、水平向人工掏土、水平钻孔抽水掏土等不同方法,适用于匀质粘性土和砂土上浅埋的、体型较简单、结构完好、具有较大的整体刚度的建筑物,一般用于钢筋混凝土条形基础、片筏基础和箱形基础。抽砂法适用于有砂垫层的情况。基础外深层掏土主要有钻孔取土和沉井掏土两类,适用于淤泥、淤泥质土等软土地基,对较硬的地基土,由于难于侧向挤出,不宜采用本法。基础内深层掏土常用深层冲孔排土方法,也有从基础板底往下钻孔从深层取土的,适用于粘土、粉土、砂土、黄土、淤泥、淤泥质土、填土等地基上的浅基础和上部结构刚度较好的建(构)筑物。
3.2顶升纠偏法
在建筑物沉降大的一侧顶升基础和稳定基础沉降从而使建筑物回倾。顶升纠偏法可分为千斤顶顶升法、静压桩顶升法、注浆顶升法和石灰桩顶升法等几种常见的方法。千斤顶顶升法是在基础框架梁底部设置千斤顶由原来基础提供反力来达到顶升纠偏的效果,或者在顶升位置两侧对称打入反力桩或复合桩,在两个桩之间做钢筋混凝土托梁,在基础框架梁底部和托梁之间设置千斤顶顶升。静压桩顶升法是在建筑物沉降大的一侧的基础下设置静压桩,用静压装置将桩一节一节的压入地基土中,达到设计压力值时停止压入,并将静压桩和基础固定在一起,从而减小建筑物继续沉降来达到纠偏的效果。注浆顶升法是指在建筑物沉降倾斜部位的基础下,通过高压注浆将水泥、水玻璃和粉煤灰注入基础底部,使浆液挤密地基土,起到加固固结地基和向上传递压力,使地基抬升,起到顶升纠偏的作用。石灰桩顶升法是利用生石灰吸水分解成消石灰时体积膨胀的原理,石灰桩吸水膨胀即可挤压周围土体又可向上顶升基础,从而起到顶升纠偏的作用。
3.3荷载纠偏法
荷载纠偏是通过人为改变建筑物的荷载条件,破使地基土产生不均匀变形,调整基础不均匀沉降,一般与其他方法联合使用,但土层不均匀或岩基倾斜过大时效果不明显。主要是在沉降量较小的一侧增加荷载,使其发生较大沉降,从而达到纠偏的目的。
3.4综合纠偏法
综合纠偏法是把各种纠偏方法综合分析利用,主要是在沉降较大的一侧用顶升法顶升减小沉降差,然后在沉降小的一侧掏土沉降,从而达到纠偏的目的。
4、工程案例分析
4.1工程概况
某11层建筑工程为框架结构,基础埋深为2米,筏板基础,东西走向长度38m,宽度8m,在施工完毕后发现建筑物发生倾斜,后通过建筑物沉降变形观测发现不均匀沉降继续扩大,没有达到相对稳定状态,已经达到预警值,故开始进行纠偏加固。
4.2倾斜原因
该建筑工程在施工之前未进行工程勘察,只是参照相近建筑物的地质勘察报告进行设计和施工。对该建筑工程进行工程勘察,如图一所示通过对工程勘察报告分析发现,该工程基础为东西走向,2-2剖面6m范围内为粉质黏土,灰色,软可塑,干强度中等,韧性中等,稍有光泽,土的压缩性能高。6m以下范围为粗砂层,灰色,饱和,密实。1-1剖面9m范围内为粉质黏土,灰色,软可塑,干强度中等,韧性中等,稍有光泽,土的压缩性能高。9m以下范围为粗砂层,灰色,饱和,密实。由此可分析是由于地基土压缩引起的不均匀沉降的发生。
4.3纠偏方案的制定
该工程上部为框架结构,下部为筏板基础,整体刚性较好,楼体没有裂缝出现,故考虑采用静压桩顶升法进行纠偏加固,在加固过程中进行变形测量和监测。对该工程楼体沉降过大的部位采用静压钢桩后灌注混凝土的方法提高地基强度,布置形式如图二所示,钢管桩直径219mm,壁厚8mm,静压钢桩终压值不小于400kN,并进入粗砂层。建筑物自身提供反力把钢桩压入预定区域,压入后在钢桩内灌入C30混凝土,并使钢桩与筏板连接成为一个整体,提高地基承载能力。对该工程沉降小的部位不进行处理,用建筑物上部荷载使基础下土层自然压缩,从而达到加固纠偏的效果。
5、结束语
随着我国建筑事业的不断发展,新建建筑物越来越多,对建筑物基础的要求也越来越大。老的建筑物由于加层改造和外部荷载的增加对基础的要求也在不断的提高,所以越来越多的建筑物出现倾斜等问题。引起建筑物发生倾斜的原因多种多样,我国纠偏的技术方法也在不断的发展,虽然我国很多的纠偏方法在实际工程中得到了很好的应用,但纠偏技术还不是很成熟,很多的纠偏方法只适用于浅基础,对深基础的研究还很少,还有很多问题需要解决。在今后的工程实践中,我们要不断的创新发展,学习借鉴先进的施工工艺和方法来完善纠偏技术。
参考文献
[1]《岩土工程勘察规范》GB50021-2001.中国建筑工业出版社,2009.
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[4]《建筑变形测量规范》JGJ8-2016.中国建筑工业出版社,2016.
[5]吴云峰孙成永浅谈建筑物纠偏技术[J].建筑科学,2010.