潮州市地处粤东南滨海区、韩江出海口地带, 以软塑或流塑状粘土、淤泥质土等软土为代表的第四系滨海沉积层及海陆交汇沉积层广泛发育。软土具有高含水量、高孔隙比、高压缩性、高灵敏度、低强度、易流变等特性, 因软土地基导致建筑物倾斜变形、不均匀沉降的情况屡见不鲜。
1 工程概况
某七层住宅楼位于潮州市潮安县庵埠镇, 楼高2 1.5 0 m, 建筑平面呈“凹”型, 长4 6.0 0 m, 宽1 2.5 0 m, 砖混结构, 条形基础, 埋深1.00m, 基础短边长度1.75m, 距AB侧外墙5.0 0 m处有一条近似平行的干水沟, 沟深4.5 0 m, 沟坡稳定, 如图1所示。该楼建成于1 9 9 8年, 之后10年时间内建筑物逐步向北侧发生严重的倾斜, 据测量, A、B、C、D四点的沉降值分别为105、113、41、3 6 m m, 局部墙体有开裂迹象, 对居民人身财产安全构成了严重威胁。
经勘察, 场地工程地质条件如下。
(1) 地层。经钻探及标贯试验查明, 场地地层分布如下。
(1) 杂填土:层厚1.2 0 m~2.5 0 m, 表层为建筑垃圾, 下部以粘土为主, 红褐色, 可塑状, 标贯击数4~6击, 平均5击。
(2) 粘土:棕色, 层厚4.7 5 m~5.5 0 m, 软塑, 标贯击数3~5击, 平均4击, w=48%, γ=2.61, e=0.81, φk=2.5°, Es=3.3Mpa, fak=110kPa。
(3) 淤泥质土:灰黑色, 层厚7.5 0~1 0.24m, 软塑-流塑状, 标贯击数1-2击, 平均1.5击, w=95%, γ=2.50, e=1.20, φk=1.5°, Es=2.3Mpa, fak=60kPa。
(2) 地下水。场区地下水主要为上部松散土层孔隙水, 埋深4.7 0 m~4.8 0 m, 经取样分析, 地下水对混凝土结构无腐蚀性。
2 地基变形及边坡稳定性验算
2.1 地基变形验算
按照《建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002) 》 (以下简称“规范”) 规定 (5.3.4) , 该住宅楼 (Hg=14.50m) 整体倾斜, 地基变形允许值小于等于0.004。该住宅楼整体倾斜实际数值:BC侧两端沉降差 (72mm) 大于DA侧两端点沉降差 (69mm) , 因此以BC侧两端沉降差验算整体倾斜值。设θ为倾斜角, 则sinθ=72/12500=0.00575, θ=0.330°该住宅楼实际倾斜值tanθ=0.00576>0.004。说明该住宅楼整体倾斜值大于允许值, 必须进行纠偏处理。
2.2边坡稳定性验算
按规范规定 (5.4.2) , 条形基础边坡稳定性验算公式:
a≥3.5b-d/tanβ (公式1)
式中a为基础底面外边缘线至坡顶的水平距离, 本场地a=5.80m;
b为垂直于坡顶边缘线的基础底面边长, 本场地b=1.75m;
d为基础埋置深度, 本场地d=1.00m;β为边坡坡角, 本场地β=6 0°。
数据带入, 公式右=3.5×1.75-1/tan60°=5.55m<5.80m满足公式1的要求, 说明该住宅楼所处边坡基础稳定。
3 纠偏加固方案设计
纠偏加固方案既要在倾斜侧承重墙基底下进行房屋纠偏, 又要考虑该住宅楼A B侧临近边坡的稳定性, 通过对相关方案可行性、施工难易程度及经济性的对比分析, 决定采用灌浆法, 即压力灌浆与压密灌浆相结合的施工方案进行处理。
3.1 工艺简介
(1) 压力灌浆:采用流动性很好的浆液, 通过事先设置的管道用压浆泵将其压入土中, 充填土颗粒间的孔隙并使其胶结, 达到加固处理目的。压力灌浆是在不改变土原有结构的情况下使浆液渗入土的孔隙, 原则上灌注过程中要控制压力并防止土层被破坏。
(2) 压密灌浆:采用稠度较高的水泥浆或水泥砂浆, 用高压泵将其压入预先施工的孔内, 浆液在较高压力下向周围扩散, 挤压土体并使其向上移动, 使地基各部位按需要发生不同幅度的抬升, 从而消除或减小建筑物的不均匀沉降, 达到建筑物纠偏的目的。
3.2 灌浆方案设计
详见图2、图3及表1所示。
3.3 灌浆施工工艺
(1) 钻孔顺序:先跳打施工外部直孔, 后跳打施工内部及外部斜孔。
(2) 施工工序。
(1) 测量孔位→钻机就位→钻进施工→管道布设→灌浆施工→钻孔封孔。
(2) A B侧外直孔要先灌浆, 当浆液达到一定强度可起到挡墙作用后才能对斜孔灌浆, 防止压密灌浆超压破坏边坡稳定。
(3) 施工控制。
(1) 压力控制:严控灌浆压力值不大于土层自重压力, 防止局部超压、欠压或破坏边坡稳定性。
(2) 压密密度控制:要保证压密的密实度, 结合理论计算和试验孔实验情况, 对灌浆量严格掌握。
4 施工成效
经施工后检测, 该住宅楼在纠偏加固施工结束6 0天后不均匀沉降已被有效制止, 在随后半年的观测中未发现新的沉降, 详见表2。
1 8 0天后该住宅楼实际倾斜值:t a nθ=sinθ= (63-41) /12500=0.00176<规范允许值0.0 0 4, 说明本纠偏加固工程是成功的。
5 结语
目前, 建筑物纠偏加固的方法很多, 主要包括托换法、灌浆法和深层搅拌法等。在本工程实例中, 把压力灌浆法和压密灌浆法结合使用, 收到很好的效果。实践表明灌浆法具有工艺简单、适应性强、工期短、成本低、效果好等优点, 易于推广应用。
摘要:本文介绍了灌浆法在潮州市某新建住宅楼倾斜纠偏及地基加固工程中的设计、施工过程。实践表明, 灌浆法在一定的地形、地质条件下是种较为有效的房屋纠偏加固方法。
关键词:灌浆法,纠偏加固,工程应用
参考文献
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