建筑结构加固措施

建筑结构加固措施内容摘要：

的科研课题，特别是地下水位线以下开挖，降水漏斗范围的旧建筑物更容易开裂破坏。 基坑开挖前将相邻建筑物可能受到影响的基础部位，根据荷载的大小布桩托换，把荷载通过压入桩传递到新基础下一定锚固深度的持力土层上，这是一种简单省钱的处理方法。 建设银行内蒙古分行新建办公大楼，地上 14 层，高 ，框架剪力墙结构，箱形基础，地下室埋深 ，建成后与旧 6 层办公楼连成一体。 旧楼为混凝土交梁基础，埋深仅 2m，新旧楼基础不仅没有距离，且新基础底面 低于旧基础底面 3m多，新基础大放脚还要深入旧基础边线内。 经方案比较决定采用压入桩基础托换方案。 在靠近新楼的旧建筑物山墙和纵横墙基础底下压了 60 根 2197 底开口无缝钢管桩（图954）。 因为旧基础底面下 ~ 粘性土以下就是粗砾砂层，为保证桩的压入长度和足够的单桩承载力，施工压开口钢管，用短钻杆带小勺钻头伸入桩管内掏土掏砂，用边压入钢管边掏砂的办法将钢管桩压入新基础下 3~4m 锚固深度。 每根压入桩的最后压入阻力均超过设计单桩承载力的 2 倍，满足结构安全要求。 费用仅 6 万元， 20 余天就完成了任务 ，完工后使用多年新旧楼均无不均匀沉降痕迹。 第四节 用于大型设备基础纠偏顶升复位 大型设备基础发生下沉和倾斜，一般都由地基土不均匀沉降所致。 在地基基础施工中，往往注意墙桩基础而忽视设备基础。 当设备下地基土中有淤泥泥炭透镜体、湿陷土、松填土、空洞未发现或发现后未认真处理，基础易发生过大的沉降和倾斜。 特别是机械设备投入运转后，地基土受振压密或管道漏水 .浸泡湿陷，更容易造成设备基础下沉破坏。 处理时如果采用拆 除重新加固地基再做基础的作法花费太大。 使用压入桩技术进行托换顶升纠偏加固的方法是，在设备基础底下用千斤顶 把预制的涂有防锈漆的钢管桩或混凝土桩逐根压到软弱层下硬持力土层，将设备荷载及基础自重传递下去，靠桩的附加支撑把下沉倾斜的设备基础顶升扶正。 托换桩可在基础下沉多的一侧多布置，在下沉少的地方少布置，以调节各部分地基承载不均衡情况，消除或减少差异沉降。 如果基础和设备荷载过大，还可利用多台大千斤顶配合托换顶升。 丰镇电厂是国家 “七五 ”，和 “八五 ”，期间重点能源建设项目，翻车机室和牵车平台建于 1988年，基础落在填方整平的地面上。 采用机械开挖推平碾压，最大开挖深度 12m，机房及设备基础全部落在厚薄不均未碾压密实的填 土上。 施工时发现翻车机房东西附跨下沉。 施工单位采用人工挖孔灌注桩加抬梁的办法处理，因桩短未进入原土层，反而增加了负担。 建筑物落成，设备安装未投入运行时又遇管道漏水，东西附跨与主机房之间被拉裂，附跨发生倾斜；平台及基础下沉，中间向下挠曲，一个角基础向下倾斜，最大沉降量达 20cm。 经工程处理投标，选用压入桩托换顶升加固方案，使用 2197 无缝钢管作桩，压人 319根，最大压桩深度 13m，桩端进入坚硬粘性土层，压桩力达 230~250kN。 为保证设备正常运行，在托换的基础上，对基础倾斜和挠曲进行顶升纠偏。 方法是先 逐根压桩至深度和压桩力均满足要求后，不撤千斤顶，在基础下沉大的部位加多台500kN~2020kN 千斤顶（垫枕木或钢板）辅助托换桩上的千斤顶反复顶升，宣至基础偏差调整到满足设计要求，再从基础下交错撤出千斤顶，塞钢管短节垫钢板块，旋紧防回弹大螺栓，支模浇 C20 混凝土，把托换桩和基础紧固成一体。 第五节 用于加固改造桥墩、桥台 桥梁建造后若干年，由于无法满足日益增长的交通流量、桥面荷载、抗震及防洪要求，或由于某些原因桥墩桥台下沉开裂破坏，需改造维修加固。 其中基础工程部分成为设计施工中不好解决的难题。 使用压入桩托换 或桩墩综合托换技术可做到既保证桥的结构安全，又不中断交通。 具体作法是先把桥墩桥台逐个托换加固，或先压桩托换，后筑混凝土墩，换掉腐蚀的桥墩桥台或腐蚀部分，扩大桥墩桥台支承面积或加大基础埋深，降低桥下河底标高，增加桥下过水断面。 包头市红星桥位于包头市东河区，钢筋混凝土结构，建于 60 年代，是市区街道过河桥。 为增加暴雨过后的泄流量，红星桥上下游河底均需加深加宽。 改造前的红星桥，泄洪过水断面不够，必须按照防洪规划设计要求，将河底加深。 新设计河底标高比原河底低 1m，离原基础底仅 （图 952）， 危及桥的稳定和结构安全。 采用压入桩技术，在桥墩桥台底下压桩托换，加深桥墩桥台基础。 为保证安全，不中断路面交通，采用半幅封闭施工、半幅车辆人流通行交替作业方案。 先将半幅施工的桥面下的桥墩桥台分割成条块，间跳式开挖、压桩托换、支模、浇注混凝土。 完成半幅施工之后开放，让车辆人流通行，再将令半幅桥封闭，用同样的方法施工，最后加固整修桥面和栏杆，完成改造加固任务。 至今基础、桥墩、桥台及桥面结构完好。 目前压入托换技术，已从小规模房屋局部排险托换加固，发展到大口径钢管桩、大吨位千斤顶整个房屋、大型设备基础补救性和预防 性托换加固。 用桩数量由几根到二、三百根。 桩用材料为为几十吨钢管、上百立方米的混凝土。 在托换桩顶升螺栓或桩侧加小千斤顶，避免了托换压桩撤出千斤顶后桩产生的回弹。 应用 “土塞作用 ”，大工程和遇上难压入的砂层，可开口压入钢管或边压入钢管，边从管内掏土，然后向管内灌注混凝土成桩。 增加桩的压入长度，解决压入桩通硬层或硬夹层不易进尺的矛盾。 第五章 混凝土地下蓄水池上浮破坏扶正加固技术 合肥市某研究所新建 600m3 圆形混凝土地下蓄水池，由于主体工程完工后管理不善，池顶未能及时覆土，加之连将大雨，现场排水措施不当，水池西 侧长时间受水浸泡后造成水池自西向东倾斜上浮。 倾斜后的最大差达 595m2. 水池上浮后，经与设计单位研究决定，先将池内注水 250 m2 以阻止水池继续上浮，但由于复位工作未及时进行等原因，导致水池各部位破坏（图 96 962）。 第一节 破坏情况 整个池底呈锅底状破坏，锅底状最深处下陷 180mm；池底板距离池壁 450mm 左右的环向裂缝已基本贯通，裂缝宽度最大达 7mm；池底板中间亦有纵横方向的裂缝，地下水由裂缝涌向池内。 池内有纵横各 3 排共 9 根混凝土柱，经检测，由于底板上浮使柱子出现不同方向的拉、压破坏， 底板呈锅底状后中间下沉，使柱与基础交接面及柱与柱帽交接处的混凝土拉裂破坏。 . 池顶盖的裂缝位置和破坏状况与底板大致相似，但损伤程度较底板轻，环形裂缝最大宽度5mm，裂缝深度未发展到板底。 距底板 780mm 高度范围内池内壁出现轻微的环向裂纹，其余部位未发现破坏迹象。 第二节 事故原因分析 施工周期长，特别是垫层混凝土施工完毕后 .底板与池壁未及时施工，两者施工间隔长达 10个月，使底板与垫层结合的整体作用受到影响。 雨汛期间现场排水措施不当，且由于管道安装时，将西侧进水管位置土方开挖后未能及时回填。 土建主体完工后 曾在池内注入 800mm 深的水进行养护及压重，而管道安装时将池内水排干，安装完毕后又未能重新加人，设计池顶 300mm 厚覆土也未能及时施工，减小了水池的抗浮能力。 各施工及协作单位之间未能密切配合，水池在没有复位的状态下，一次性注水量超载，导致事故发生。 第三节 事故的鉴定意见及处理方案 水池底板呈锅底状破坏，其裂缝宽度已超过了规范要求，复位中板底泥浆从裂缝中冒出，可认为底板钢筋和混凝土已不能共同工作，底板与池壁的连接已失去作用。 因此，底板经处理后只能作为垫层使用。 经挖开检测后确认，垫层厚度和强度均满足设计要求 ，也未发生上浮。 底板上浮后泥浆的流入只导致底板与垫层的脱离，垫层仍可使用。 柱裂缝可认为是由于水池复位时底板和顶板的破坏，导致柱承受偏压荷载的影响而拉压破坏，其裂缝宽度已超过规范允许值，钢筋受力已达到极限状态，但考虑到每根柱承受的荷载较小，可采取 “加筋外包 ”法加固。 顶板的裂缝亦超过规范允许值，但其位置对顶板的整体破坏影响不大，考虑到上部荷载较小，故采取柱顶上部加钢筋混凝土板带的方法，以尽量减小顶板上部荷载及满足防水要求为原则进行处理（图 963）。 池壁内侧除有 1 道环向裂缝处，其他基本完好，轻微裂纹仍在 允许范围内，钢筋还处在弹性阶段，混凝土和钢筋仍能共同工作，因此池壁保留，在裂缝位置做适当封闭即可。 根据现场实地检测与鉴定，对第一手资料进行分析及验算，为缩短修复工期和减少费用，确定除底板重新施工外，其他采取复位及加固的方案进行处理。 第四节 复位方案 水池复位：池底呈锅底状破坏后，池底漏水严重，加水施压已不能对池体复位起作用。 待池底板与垫层之间的淤泥和流砂排除后，只能靠水池自重和外部加压的方法进行复位。 复位时将水池周围的回填土方自西向东对称分层挖开，并在池体西侧距池壁 远处挖一积水井，以利于开挖后池 壁周围泥浆水的排出。 为避免水池东侧穿过池壁的 4 根出水管对池壁复位的影响，复位前将管道切断。 由于水池己倾斜，为防止回填土同时开挖会导致池体产生由西向东的滑移变形，决定东侧1/3 圆弧长度内的填土暂不挖除，以保证对池壁的侧压力。 待池壁外侧回填土开挖后，检查底板与垫层脱离的高度和泥浆涌入的情况，然后对称地将泥砂仔细清除。 采用侧面掏土与底板钻孔相结合的方法，即靠外侧的泥砂用人工掏除，其余部位在底板上按顺序钻孔后（孔按梅花形布置，间距 1500mm，该孔兼作底板压力灌浆用），采用高压水泵压水冲洗。 经5d 时间的清洗及池顶 加压，底板已基本复位（残余高差为 45mm），复位效果较理想。 第五节 加固方案 ：底板复位稳定后，从底板钻孔处进行压力灌浆，采用水泥砂浆和纯水泥浆，使用 425 号普通水泥。 施工按逐渐加密的方法进行，分 2 次施工，间隔时间不少于 48h，反复进行至板底孔隙被压实为止，并在底板钻孔处预埋 Φ16垂直插筋，以加强新旧底板之间的结合。 底板所有裂缝均凿 V 形槽，清刷干净后用膨胀砂浆进行封闭处理，然后将底板找平，找平后的原底板作为新底板的垫层使用。 新底板的设计厚度为 200mm，混凝土强度等级比原设计提高 1 级（ C2 S6 防水混凝土）。 ：池壁采用加钢筋混凝土内套的方法处理，其厚度为 l00mm，高度为底板以上1600mm，上口做 300mm 高斜坡。 内套混凝土须与底板混凝土一次连续浇注。 ：柱子采用加钢筋混凝土外套的方法补强。 外套厚度为 100mm，纵向钢筋为4Φ12，下端锚入原基础混凝土内，上端穿过原顶板并做弯钩错固于新增板带内。 ：考虑到上部荷载不大，顶板的损坏程度较底板轻，处理时有针对性地在裂纹部位增加混凝土板带。 靠近柱列和池壁的裂缝，板带加宽到池壁外边缘和柱帽上，以利于顶板受力和 防水处理（图 963）。 第六章 预应力技术在回转窑墩基加固工程中的应用 贵州省某水泥厂回转窑为长 、直径 3m的筒体，由 4 个窑墩基础支承，筒体安装坡度为 4%。 转窑投产运行仅 3 个月，厂方便发现 2 号墩基在距墩顶下 处，有 1条最大缝宽达 的水平裂缝（图 971），此裂缝与窑筒体坡度方向恰相反。 由于墩基摇动幅度越来越大，故被迫停产。 2 号墩基的建筑场地位于岩溶洼地中部，地势平坦，地表水排泄不畅，雨季时局部有积水，其地质状况自上而下为：（ 1）人工填土，为黄褐色粘土含少量砖屑和碎石，结构松 散，厚；（ 2）第四系残积土层，为黄褐色粘土，可塑或软塑状，厚 ~， fk=110kPa；（ 3）三叠系中统关岭组岩石强风化带，厚 ~，泥质白云岩破碎疏松，呈粉砂或碎块状，黄灰色， fk =300kPa；（ 4）岩石中风化带，泥质白云岩较坚硬完整，有风化褪色现象， fk =1500kPa。 为控制墩基沉降，设计以岩石中风化带作持力层。 2 号窑墩由 4 根桩身直径为 、扩底直径为 的人工挖孔灌注桩支承，要求桩嵌入泥质白云岩中风化带不小于。 据资料显示，桩下部在灌注混凝土时 ，投放了约 20%的毛石，使设计 C18 的混凝土变成了毛石混凝土。 并在毛石抛入过程中，打坏了固定桩竖筋用的三角加强箍筋，造成有的竖筋环向间距偏移 84~116mm，设计单位曾在桩顶使用 5Φ25钢筋与各桩伸出的竖筋作过焊接连接处理。 墩基施工时，混凝土又未能连续浇注，两次混凝土浇灌间隔时间达 2 个月之久，在距墩顶 处留下了施工缝。 第一节 裂缝原因分析 转窑简体通过托轮对 2 号墩基作用的竖向力为 1900kN，水平推力为 380kN，设计动力系数取值为。 墩基裂缝开展与筒体坡度方向相反的原因成为分析时争议的焦点。 原设计 2 号窑墩在转窑及墩基自重作用下总的竖向力为 103kN，由水平推力作用在墩基底面及合力偏心引起的弯矩值为 103kN•m，用它们来复核桩身及桩扩底后地基土对端承桩的承载能力，设计均能满足使用要求。 考虑到桩下部混凝土放有部分毛石，使混凝土强度等级降低，采用 C13 来验核桩身，仍留有足够的安全储量。 因此，原设计及加部分毛石于桩下部混凝中致使窑墩产生裂缝的可能性应予排除。 从施工资料了解到，墩基下桩深虽达 10m，但在第四系土层挖孔成型较好，施工中又是按先做 100~150mm 厚混凝土护壁，后灌注混 凝土桩的工序施工的，从未发生过垮塌，因此存在断桩的可能性极小。 如果墩基裂缝是由桩的施工质量使桩沉降引起，则转窑筒体以，由于筒体有一定的挠曲，会造成筒体与托轮的间隙的大小随筒体的运转不断变化，墩基侧面会因此每隔 被反复拉开又被反复压紧，位于露天的窑墩，遇雨地表水渗入会引起地基上逐渐软化成泥浆，通过墩基与基土之间的缝隙不断被挤出，在基础与地坪两侧就会出现泥浆。 而现场观察未见此种痕迹，也无墩基斜倾、下陷等现象发生。