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关于既有建筑的4个加固纠偏关键步骤要知道!

378 2020-09-23 11:42:03

既有建筑由于年代久远,墙体裂缝不断增多,甚至逐渐倾斜,严重者导致周围地面出现塌陷,十分危险。既有建筑加固和纠偏方面,有哪些需要注意的矫正要点?


一、对症下药,先定“病因”

一些中小城市居民建筑地层结构不均匀,地基承载力不能满足设计要求等原因。20世纪60至70年代的许多民用建筑和工矿企业的建筑物竣工后,由于地基变形超过允许值引起砖墙开裂;近年来一些地区裂楼加固处理案例有所增加,这与房屋建造时没有采取地基加固处理,地基发生不均匀沉降有关。

由于受时代的限制,过去的一些多层楼房设计标准普遍比当前标准低,受地层发生不均匀沉降变化,基础承载力不能满足强度变化要求,就会引起上部结构变形造成墙体开裂等危害。对我们中小城市而言,这种低标准多层建筑更为普遍,进行必要的加固处理趋势连年在攀升。


通过对房屋墙体出现裂缝或倾斜的分析,发现主要原因有以下几种。

(1)受地域条件影响,一些地区的地层结构分布较为复杂。地表下2~2.5m多为粉土或淤泥质粉土,加上温差变化较大和地基不均匀沉降使的工程地质特征普遍较为软弱。

(2)地基没经过钻探,地层结构不均匀。

(3)居民房屋地基基础间距不够,有的甚至一家基础压在另一家基础上,先建的房屋因受力发生变化而墙体发生开裂。

(4)地基承载力不够,设计标准低,现有承载力标准值小于原地基承载力标准。

(5)建筑物在长期使用的过程中,因环境改变引起的附加沉降,造成建筑物的沉降或沉降差过大。

(6)既有建筑物因改变使用功能或使用要求,引起荷载的增加,造成原地基承载力和变形不能满足要求。


二、处理方法及措施

多年来行业内对于裂楼及偏差问题进行加固处理,主要有以下三种类型。

第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。

加固纠偏技术应根据工程概况进行调整,同时也要与时俱进地进行创新。经过专家论证,在加固工程中采取的主要方法就是生石灰砖碴挤密桩法可有效降低工程造价,并且施工进度快,机械设备灵活方便,无需大型机械,无污染、无噪声,且能快速提高地基承载力,有效改善地层的不均性,对防止由于地基的不均匀沉降所引起的建筑物开裂具有一定作用。

在一些砖混结构建筑的基础采用钢筋混凝土条形基础,当墙体发现裂缝时,应弄清其裂缝产生的原因,对建筑进行重新勘察,并根据地层结构特征进行方案制订。

地基承载力不够是造成既有建筑裂缝的主要原因,同时,条形基础未设置助梁和地圈梁、梁下墙未设置构造柱、地下水位上升及东侧的下水道严重渗水,也是裂缝产生裂缝产生的原因。

一些建筑由于基础下土层含水量增加,强度降低,裂缝比较明显,而东侧下水道质量较差,渗水现象严重,使得地基长期处于饱和状态,含水量增加,强度降低,在荷载作用下会产生相对较大的变形,故东侧裂缝较西侧明显,裂缝发生部位和分布部位特征说明了裂缝原因分析的正确性。

对于施工偏差而言,最重要的两点是及时发现与及时处理。根据施工纠偏的相关经验可知,只要做好这些工作,才能及时处理好偏差问题。 

(1)确保按时、定点观测

基础工程由于土体质量问题,会导致基础或桥架发生不均匀沉降,对后期建筑施工十分不利。为确保施工质量,应按时、定点进行观测,随时观察沉降变化及建筑物倾斜度。在发现构筑物严重倾斜后,首先对构筑物进行观察,发现柱和梁均未发现裂缝,说明该倾斜非结构破坏产生,应处理基础不均匀沉降问题。

(2)动态纠偏,多方参与

如顶管施工在动态纠偏工作环节中,应尽量在管道顶进过程时进行,避免在静止状态纠偏。因为根据工程经验可知,静止状态下所需的纠偏量会比顶进时纠偏增加50%~90%。施工时除了分项施工应着重注意偏差问题,分项工程负责人要与安全员沟通,着重参与动态纠偏过程。通过观察偏差发展趋势可灵活确定纠偏方案,若偏移量较大,则需要采取纠偏措施,直至偏差消除。


三、制订加固方案

1、加固目的

对整个房屋地基普遍进行加固,使地基承载力满足设计要求,保证建筑物正常使用;对梁底下基础进行重点加固,加固基础的整体性和稳定性,防止和减少总沉降和新的不均匀沉降;梁下墙体增加构造柱,并对已损坏的上部结构墙体进行维修加固,恢复墙体的结构整体性,保持结构正常承载;对楼房东侧的下水道进行重新维修,降止渗漏发生。


2、加固原理

根据上述加固目的,我们采用了生石灰桩、局部加大基础、上部加构造柱等方法进行加固处理。

(1)生石灰桩:主要利用生石灰桩及吸水后成为熟石灰时,吸水发热,体积发生膨胀,侧向挤密桩周土体,减少土体孔隙比,降低含水量,提高地基土强度,地基土中存在各类酸根和桩体中CO-反应形成难溶解的新钙盐,成为桩外圈硬壳层,掺入适量的砂和水泥,能充填生石灰间的孔隙,增加桩身的密实程和强度。

(2)梁下增加基础,降止荷载集中,减少不均匀沉降。

(3)梁下墙体增加构造柱,增加墙体结构的整体性、保持结构正常承载。

(4)重修下水道降止因渗漏使地基土强度降低。


3、加固方案设计

(1)生石灰桩设计。

1)由于地基承载力不足,沿建筑物基础两侧布置石灰桩,增加基础承载力,减少沉降。

2)生石灰桩的设计参数,根据地层情况,桩长基底下3.0m,桩径350mm,桩间距1.0m。

3)材料配制:V生石灰∶V碎砖碴∶V中砂∶V水泥=4∶3∶1∶1。

(2)局部增加基础,裂缝大都集中梁端下墙体,为了保证梁底基础不再继续下沉,梁底基础外侧增加0.8~1.0m²,基础厚度在原来的基础上增加50mm,混凝土强度等级、配筋与原基础一样,为了减少基础下土体下沉降,为此又在新增基础下面增加了生石灰桩。

(3)增加构造柱,由于原设计未考虑抗震设计,为了满足设计要求,在梁端和建筑物四角增加了构造柱,为了保证增加构造柱后受力均匀的构造柱生根,在构造柱底部沿纵墙方向增加了一个3m长的梁。

(4)对下水道进行整改、重修、进行降渗处理。


4、施工顺序

(1)降水,由于地下水较浅,洛阳铲施工遇地下水很难成孔,有水对生石灰的施工及加固效果不利,须降低地下水,根据建筑物的尺寸、土层情况在建筑物前后侧4眼大口井,井深10~20m。

(2)生石灰桩施工,一是把基础的两边找出来,放桩位于地面;二是按放的桩位用洛阳铲成孔,先周边后中间的顺序施工;三是桩径及深度满足要求开始灌注;四是为了保证桩端承载力,桩端先填30cm厚的碎砖块,用锤夯10~15次,提锤高度80~100cm;五是桩端夯实后,浆拌和物灌入孔内,铺厚度30cm左右,夯15~20次,提锤高度80~100cm;六是分层用锤夯实至基础底下,然后封顶,封顶的好坏是生石灰桩加固成功的关键。

(3)构造柱基础施工,首先将原基础凿开,在浆原基础中的钢筋伸直,然后将新增加的基础钢筋与基础钢筋焊接在一起。

(4)构造柱施工,将增加构造部位的墙体及梁的粉刷层凿去,并将墙体泅逶,为增加构造柱与墙体的连接,每1m植2根Ø12的钢筋;构造柱的主筋和梁的主筋应焊接在一起,从上层的楼面板凿洞口往下注混凝土,不能漏振,对于构造柱与梁底浇筑衔接不好的,用薄钢板塞实后再抹灰。


四、加固施工要点

(1)对整体刚度较差的建筑物,纠倾施工前先进行破损部位或建筑物整体的加固施工,防止建筑物在施工时发生倒塌。 

(2)要考虑建筑物地基在纠倾施工时可能产生的附加沉降,并估计纠倾后建筑物地基可能持续的变形(即滞后的回倾量),在纠倾施工时及施工后要加强现场观测,并要采取有效的处理措施。 

(3)施工前要对相邻建筑物及地下设施进行一次检查或测量,要与对方协商或签订协议,采取必要的保护措施。 

(4)对于纠倾后的复倾可能性,应根据防复倾加固设计,在纠倾施工前或施工后进行加固处理。 

(5)纠倾扶正施工前要进行现场试验性施工。以便选定施工参数,验证纠倾扶正的设计方案可行性,进行必要的调整与补充,使其更臻完善。


(来源于建筑技术杂志社)