某基础工程加固设计与施工控制
河南钟凯建设有限公司 王月峰
摘 要:某住宅楼基础工程因设计施工等方面原因,发生不均匀沉降,墙体和屋面出现裂缝。经论证,采用综合加固处理方案,对其地基、基础进行治理。实践证明,综合加固取得了很好的加固效果,同时具有工期短,造价低等优点。
关键词:综合加固; 高压旋喷注浆; 植筋; 钢筋网抹水泥砂浆; 质量控制
中图分类号:TU472
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2008)05-0151-03
1建筑工程概况
某住宅楼设计为6层,并设有2.2m架空层,砖混结构,最大开间6.0m,最大进深6.6m,层高3.0m,属于以横墙承重为主的混合承重体系。工程于1997年8月竣工交付使用。其后,出现地基基础不均匀沉降,房屋倾斜,墙体出现裂缝。该住宅楼平面图见图1。根据《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)、《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999)对其进行可靠性检测及分析治理。
包括地基与基础的相关调查、地基与基础检测及地基承载力评定、砖砌墙体和混凝土构造柱的检测与承载力评定。经过检测和评定,得出了以下结论:
(1)因地基不均匀沉降而造成整体房屋结构不均匀沉降和倾斜,其沉降速度和倾斜值已超出国家设计规范和鉴定标准规定值,危及结构安全,必须进行综合加固和治理。
(2)在软土地基上建房,应严格加强房屋结构的整体刚度,满足荷载作用和工作应力分布均衡和均匀要求,确保结构正常工作条件。本房屋设计方案欠妥,对结构整体协同工作不利。
(3)施工中混凝土条形基础设计截面尺寸与实际施工尺寸不符,截面有效高度减小,大大降低了结构承载力和抵抗变形的能力;同时钢筋砖带配筋减少,对架空层地面施工时变更设计要求,基坑积水等。
2加固设计
2.1设计依据:
(1)原设计文件、设计修改通知;
(2)可靠性检测与鉴定报告;
(3)地质勘察报告;
(4)现行有关设计、施工规范、规程;
(5)其他与加固有关的资料。
2.2加固方案选择
对此住宅楼地基的加固方案,根据建筑工程检测的结论和专家会论证,采用整体房屋结构综合加固处理方案——对基础底板与地基梁加固,对排水构造进行处理,对裂缝予以封闭,对隔热防水屋面构造进行处理,对地基采用高压旋喷加固。加固顺序为:
(1)基础底板加固,排除室内积水;
(2)基础纵、横向基础梁加固;
(3)旋喷注浆加固地基;
(4)对上部裂缝进行封闭处理;维修屋面,按要求做好架空隔热层。
2.2.1地基加固
经论证本地基加固采用单管高压旋喷注浆法,此法是利用钻机等设备,把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷嘴,置入土层预定深度后,用高压泥浆泵等装置,以2.0MPa左右的压力,把浆液从喷嘴射出来以冲击土体,同时借助注浆管的旋转和提升运动,使浆液与土体上崩落下来的土搅拌混合,经过一定时间凝固,便在土中形成圆柱状的固结体,加固地基。
旋喷注浆的主要优点在于:适用的范围广;施工简便;固结体形状可以控制;耐久性好;材源广阔,价格低廉;浆液集中,流失少;设备简单,管理方便;无公害。
本地基加固注浆采用普通硅酸盐水泥425号或325号,水灰比为1:1~1.5:1。
2.2.2基础加固
(1)将原钢筋砼条形基础变为片筏基础,首先拆除部分架空板,运出基坑回填土,对地基卸载,浇100mm厚C10素砼垫层,在原钢筋砼条基边缘植Φ12钢筋,双层双向Φ12@200钢筋,基础底板厚250mm,为C20砼。新、老砼接合部位刷HPG界面粘结剂。
(2)在H轴 2 ~ 28 ±0.000以下,底板以下设纵向连梁。无纵墙部位设梁b×h=300×600,上、下各配3Φ25主钢筋,Φ6@200箍筋;有纵墙部分,在基础两侧各加b×h为150×600钢筋砼基础梁,上、下各配2Φ16纵向钢筋,Φ6@200箍筋,Φ6@400穿基础连接两纵梁箍筋。
(3)在F、C轴无砖基础处增设钢筋砼纵梁b×h=300×600上、下各配3Φ25主筋,Φ6@200箍筋。
(4)在 5 , 8 , 11 , 19 , 22 , 25 轴F~L, 15 轴A~F轴砖基础两侧设b×h=150×600纵梁,上下各配2Φ16纵向钢筋,Φ6@200箍筋,并设Φ6@400穿基础连接两纵梁封闭箍筋。
2.2.3裂缝处理
上部裂缝封闭采用钢筋混凝土抗剪砖及钢筋网抹水泥砂浆方法处理。
2.2.4屋面治理
屋面原架空隔热层未按设计要求施工。应重新按设计要求及施工规范施工,同时对屋面进行防水处理。
3施工工艺
3.1单管高压旋喷注浆法
施工工序为:
(1)钻机就位。将钻机安置在设计的孔位上,使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。
(2)钻孔。钻孔的目的是为将旋喷注浆插入预定的地层中。
(3)插管。将旋喷注浆管插入地层预定的深度。
(4)喷射作业。当喷管插入预定深度后,由下而上进行喷射作业,必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求,并且随时做好记录,绘制作业过程曲线。
(5)冲洗。当喷射提升到设计标高后,旋喷即告结束,应对注浆管等机具设备冲洗干净。
(6)移动机具。考虑浆液凝固时间,采用跳打方式施工。
3.2植筋技术
植筋技术的施工工艺流程为:材料准备及钢筋表面处理→定位、钻孔及清孔→配胶→注胶、植筋→固化、养护→质量检验
3.3钢筋网抹水泥法
外包钢筋网施工工艺:施工准备→剥除抹灰层→用压力水清洗墙面→布钢筋(a.在水平方向掏出灰缝;b.布置水平方向钢丝;c.布置垂直方向钢丝;d.布拉结筋) →抹刷水泥砂浆层。
4施工质量控制
4.1单管高压旋喷注浆法
(1)施工前挖好排浆沟,将钻机定位。旋喷前要检查高压设备和管路系统,其压力和流量必须满足设计要求,注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头的密封必须良好。
(2)旋喷开始时,当桩底部边旋转边喷射1min,当达到预定的喷射压力及喷射量时,再逐渐提升喷射管。垂直施工时,钻孔的倾斜度一般不得大于1.5%.
(3)当中间发生故障时,应停止提升和喷射以防桩体中断,同时立即检查并排除故障。在插管喷射过程中,要注意防止被堵,在拆卸或安装注浆管时动作要快,水、气、浆的压力和流量必须符合设计值,否则要拔管清洗,再重新进行插管和旋喷。喷射时,要做好压力、流量和冒浆量的量测工作,并按要求逐项记录。钻杆的提升和旋转必须连续不中断,拆卸钻杆继续喷射时要注意保持钻杆有10cm的搭接长度,不得使喷射固结体脱节。深层旋喷时,应先喷浆后旋转和提升,以防注浆管扭断。
(4)相互两桩旋叶间隔时间不小于8h,间距应不得小于1~2m。
(5)旋喷完毕后,泥浆泵和高压泵应用清水洗净,管内不得有残存水泥浆。
(6)对浆液的要求为:
① 硬化时间要短,并且最好能根据土质和要求调整硬化时间;
② 与地基土混合硬化后应具有一定强度;
③ 浆液与地基土混合比即使不同,强度差别也要小。
(7)浆液使用水泥多,泥浆水泥比为1:1~1.5:1。
4.2植筋技术
(1)被植入的钢筋表面必须进行除锈处理。
(2)钻孔的位置应避开原结构中的受力钢筋,并控制轴线偏差和孔深偏差,同时做好孔洞清理工作。
(3)配胶搅拌过程中,须防止水进入搅拌容器,并避免形成气泡。
(4)注胶时确保饱满并且防止漏胶。
(5)固化过程中尽量避免扰动。
4.3钢筋网抹水泥法
墙体钢丝网加固关键是双面墙的拉结钢筋和单面钢丝网的植入钢筋一定要锚固牢固。钢丝网钢筋端部须采用植筋技术植入原结构中。对于原墙面损坏部位,应拆除修补;对于墙体灰缝应先掏除砌筑砂浆20mm深,接着用钢丝刷刷除灰缝及墙面的残留物,再接着用高压水枪冲洗灰缝。钻外墙拉接筋孔洞时,应从室外接触面向室内接触面钻孔;抹水泥砂浆前,应先湿润墙面。
5加固效果
设置好永久沉降观测点,绘制沉降观测点平面布置图,做好沉降观测,观测数据见表1所示。
加固前设各观测点读数为初始读数,在加固过程中每10d进行一次读数,加固施工完成后1年内,前6个月每月读数1次,后6个月每2个月观测1次,观测至读数稳定为止。
从表中数据可以看出,在高压旋喷加固地基之后的一个月内,各观测点的沉降值为4~14mm。在一个月后到两个月的时间内,各观测点的沉降值为2~8mm,沉降逐步趋于稳定。在加固后1年内,基础沉降稳定,建筑物满足现行设计规范正常使用要求。
6结语
此次工程是针对住宅楼进行的整体加固,该住宅楼存在着多方面的问题,包括(1)地基承载力不满足要求;(2)设计对软土地基不均匀沉降以及由此而产生的变形未采取有效的调整和控制措施;(3)采用纵、横向墙体断开和转折连接形式,造成纵横向整体刚度严重降低,引起墙体开裂;(4)基础形心与上部结构重心不重合,墙体工作荷载相差较大;(5)基础的施工实际尺寸与设计尺寸、竣工尺寸严重不符;(6)架空层施工情况与设计不符;(7)排水系统与给水系统完好性未得到保证,影响了地基的稳定等。
此次工程中,对该建筑整体结构进行了综合加固和治理,主要是加固地基,保证土体稳定;基础结构进行了相应的改造和加固处理;墙体和屋面裂缝予以修补;保证室内、外排水畅通,保持室内无积水,并在房屋周围做好防水处理工作,对地下水与地面做好防水、防潮处理工作。
在加固方案的选择上,从技术可行性、施工周期和工程造价等综合因素考虑,对比了多种方案以后,使用了合适的施工技术。实际施工过程中严格进行质量控制,最终顺利完成了加固工程,达到了预期的加固效果。
参考文献:
[1] 建筑结构荷载规范.GB50009-2001.[S](2006版). 北京:中国建筑工业出版社,2000.