【doc】西安某教学大楼用旋喷桩补强加固地基的设计与施工.doc
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1、西安某教学大楼用旋喷桩补强加固地基的设计与施工16第13卷第1期(总46)2002年3月地基处理Groundh珥ln目ntsot.13No.1(Total46】妇.2002西安某教学大楼用旋喷桩补强加固地基的设计与施工陈国藩.李克祥王伟(陕西省建筑基础工程公司西安71oo)前言西安某教学大楼,建筑面积约2000,用沉降缝分割为l1个组成单元.层数为25层(见图1).其中1,4单元为框架结构,5,6单元为砖混结构,2,3单元为现浇框排架结构,所有楼板,粱框均采用现浇工艺.整栋楼13层均为一砖半墙,3层以上为一砖墙,建筑物基础采用钢筋混凝土条形基础和独立基础(未作地基处理),基础板厚2501500
2、n不等,基础埋深为一2.Im.该建筑于1954年建成.1985年该楼开始出现裂缝,近年来楼房开裂变形问题加剧,由于建筑物图1建筑早面整体刚度较好,其变形特点主要是层效低的建筑向层效高的建筑物倾斜.致使沉降缝上部弥合,造成墙体压碎,开裂及错位,部分墙体裂缝宽度已达30ram,部分斜裂缝已贯通全墙,严重影响建筑物的安全使用.1999年业主决定对该楼进行加固,几经比较决定采用旋喷桩加固方案,考虑到投资问题,加固的旋喷桩具补强性质,原基础仍要承担一部分荷重,加固后经沉降观测.效果良好,现将有关设计,施工情况作如下介绍,供参考.建筑物沉降变形的原因分析1.场地工程地质条件建筑场地所属地貌单元为渭河级阶地
3、,室外地面标高介于408.14409.17m之间,场地当前地下水位埋深介于地面下5.56.6m之间,地下水属潜水类型,场地地层结构见表1,各层土的物理力学指标见表2.?收稿日期:2001年3月拙年3月地基处理17地层结构描述裹1年代及层厚层底深度土层名称颜色状态描述成因(m】(m)衰填土0黄褐色坚硬以粉质粘土为主.舍大量建筑垃圾O.93.8O.93.B黄土0黄褐一流塑一针状孔及大孔发育.具湿陷性.(粉质粘土)1.44.O4.15.5褐黄色软塑魂=0.024.高压缩性.=1.08加黄土0褐黄一孔隙较发育,个别大孔.不具湿陷性,具(粉质粘土)软塑5.16.710.310.8黄褐色高压缩性,.i为O
4、.8/M1.古土壤台少量钙质条纹及小颗粒钙质结棱.(粉质粘土)红褐色可塑3.94.614.215.4中等压缩黄土0最大揭露(粉质粘土)褐黄色可塑台钙质结核,可见虫孔,中等压缩性5.4土的物理力学指标平均值裹2土含水量重度千重度饱和度液限液性湿陷压缩系数压鲭攥量承藏力尊探孔隙比层指数系数a1.2.2f号%kM%魂MP0胁胁023.917.6l4.3720.92632.40.340.0060.356.128.415.9l7.4641.19032.80.660.1.o82.O750.83驼.8l3.4l3.1841.08g33.7O.0.004O.研3.2BoO.研27.319.O15.1920.8
5、0431.60.700.336.51501.66025.719.715.6960.73329.8O.650.10.316oI.跎当前场地为非白重湿陷黄土场地,计算的总湿陷量为1.117.6era,湿陷等级为I(轻微)级.2.主要持力层土性的变化由于时间长未见原教学楼勘察资料,仅见原设计图纸上地耐力为16t/m2.和当前勘察资料中黄土)75kIa承载力差值较大(2.13倍).相邻建筑94年勘察资料中黄土土性和当前层土性比较见表3.持力层t土0土性变忧比较裹3含水量孔隙比湿陷系数压缩系数压缩模量资料名称叫(%)(e)(魂)m.2(MBI1).2(胁)相邻建筑19.31.猢O.0780.793.67
6、教学楼28.41.190O.01.嘴2.O变化率(%)+47670+37463.建筑物沉降变形的原因分析西安地区的渭河三级阶地,在五十年代地下水位(潜水)一般都埋藏较深,六十年代潜水位开始上升.由于水位上升面积比较大,其过程又比较缓慢,它所引起的黄土湿骼不泉漫水l8地基处理第l3卷第1期湿陷事故那样对建筑物的影响强烈而明显,它的湿陷过程也同样是缓慢的.自下而上的进行的,而浸水后的黄土迅速成为饱和软黄土,先是下卧层受到影响,逐渐发展到持力层.教学楼在85年发现的裂缝应是下卧层承载力不足所带来的问题.近年来,该地区地下水位上升较快.除教学楼外,不少其它老建筑也相继出现开裂变形的问题,经有关单位调查
7、.上下水管道老化漏水是水位上升的主要原因,这一点在西安不少地区也有出现.水位上升后造成的湿陷由于在较大范围出现,水位距离基底尚有一定距离.所以对建筑物的影响相当于整体地面沉降.而对建筑物造成直接影响的是黄土的软化,从建筑物开裂变形形态看.具明显软土地基病害特点,表现为建筑物愈重沉降愈大,重建筑物影响较轻建筑物并使其倾斜.另外沉降长期得不到稳定,随着软化层的上移.还有沉降速率增大的趋势.根据上述分析,地下水位上升造成湿陷性黄土软化是建筑物开裂下沉的主要原因.软化的黄土承载力大幅度下降.从土层指标看,孔腺比略有减少,而压缩系数有较大增加,压缩模量有较大的减小.旋喷桩加固设计1.加固设计的思路经现场
8、踏勘调查.现有教学楼整体刚度良好,虽然在结合部相对层数少的建筑边部出现倾斜开裂,但宽大的基础仍起着重要作用,所以,加固设计方案重点放在补强作用上.桩土共同作用.考虑到地下水位还有继续上升的可能,土体承载力在设计时按全部饱和的黄土取值.2.单桩设计参数桩长以进入古土壤层2m考虑.取1lm,桩径取0.6m.桩顶做1.5m扩大头使直径加大到0.7mo按<建筑地基处理技术规范)公式黄土,取12kPa,古土壤取20kPa.计算的单桩竖向承载力Rd为300kN(实际取用250kN).为验证计算结果.在建筑物附近做了两根桩的载荷试验.试验结果见表4.各氧荷载下下沉量一览裹寰4试桩号80kNl加kN16
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