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时间:2018-08-29
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1、基坑工程对周边建筑物的影响及加固处理 摘要:为研究基坑开挖导致建筑物异常的原因及加固处理,以重庆市某综合楼工程为例,重点检测该建筑筏板、地基土密实及富水情况等;从力学角度分析了结裂缝形成及建筑物倾斜原因。自身平面刚度变化不均匀是导致建筑物开裂破坏的内因,临近基坑开挖及降水,致使地基不均匀沉降是外因,针对出现的异常进行了加固处理。关键词:基坑工程;综合楼;裂缝;地基不均匀沉降;检测加固 随着高层建筑的快速发展,基坑工程愈来愈复杂,开挖面积及深度越来越大,如福州的新世纪大厦,其基坑开挖深度达24m,上海的港汇广场,开挖面积约50000m2[1];但是,基坑工
2、程导致周边建筑物异常的事故时有发生;基坑开挖,导致周围土体应力状态发生改变,临近建筑物地基基础产生不均匀沉降,致使其发生倾斜,构件开裂破坏,影响安全使用[2]。本文以重庆市某工程实例为背景,研究了基坑开挖及降水对临近建筑物的影响,分析了房屋异常的内因与外因,对该工程提出了加固方案。 一工程地质概况 工程概况 重庆市某综合楼属于混合结构,底部三层框架,上部为八层砌体住宅结构,如图所示。地基持力层采用粉质粘土层,建筑基础为两阶交叉肋梁筏板基础。 临近拟建项目的基坑与综合楼的平面关系如图所示。该项目基础采用人工挖孔灌注桩,该区域地质结构较为复杂,地下水
3、位较高,进行大面积基坑开挖后,抽取了大量地下水。基坑开挖后,毗邻房屋墙体、楼面出现不同程度的开裂,且裂缝在不断的加宽和出现新裂缝。 工程地质条件 根据勘察资料得知,建设场区的岩土层由上至下为: 杂填土:杂色。由灰渣碎块石、建筑垃圾等物混填而成,稍湿。 粉质粘土:土层中含粉细砂粒及岩屑碎片,系冲积成因,呈可塑状态。 该区上覆土层为杂填土与粉质粘土,其厚度很大而强度不是很高,用粉质粘土层作基础持力层[3]。 二建筑物的异常现象及原因分析 构件裂缝 车库地面裂缝 检测记录该综合楼地下车库地面裂缝,发现裂缝均呈横向分布特征,朝向基坑区域裂缝较为密集
4、,裂缝分布区域地基有较为严重的欠密实现象,裂缝由地基塌陷拉裂而成。 混凝土墙体、砌体结构砖墙裂缝 在理论上,框架结构填充墙不受力,当框架填充墙上产生裂缝时,究其原因是由框架梁、柱产生整体变形导致框架节点区域出现塑性铰,填充墙受到挤压引起开裂破坏。墙面上一般产生“之”字型裂缝和分叉形树枝状裂缝[4],从力学角度分析,由主拉应力大于抵抗开裂的墙体强度所致,框架填充墙裂缝如图所示。 支撑整栋房屋的下部地基会发生压缩变形,当地基中部地基坚硬而端部软弱,建筑物端部沉降大于中部时,会形成负弯矩,就会引起地基的不均匀沉降产生附加应力。当这些附加应力超过砌体的抗拉强度
5、时,墙体就会出现裂缝。 地基探测 本次雷达波法检测采用美国地球物理公司的SIR-XX型地质雷达,对该综合楼的地下室及其地基进行检测。重点检测该建筑筏板及地基梁受损情况,地基土密实、挡墙后填土脱空、富水情况等。 结论为:地基欠密实,部分充水严重[5]。 倾斜现象 根据该建筑的裂缝规律等情况,推测该建筑可能有倾斜情况发生,故使用全站仪对该建筑的部分外墙角点进行了垂直度检测。 检测发现,靠近基坑一侧外墙转角上部砖砌体26m高度范围的墙体倾斜量最大为54mm,见表。 自身建筑物地基存在软弱层,局部充水较为严重外,临近项目大面积基坑开挖、人工挖孔桩大量抽
6、取地下水,改变了周边建筑地基的土体应力、含水状态,导致土体重新固结沉降,从而使得该综合楼的地基基础产生不均匀沉降,房屋发生倾斜。 三加固方案 在分析各种裂缝产生的成因的基础上,提出了该综合楼加固设计思路。对该综合楼进行加固时,首先加固地基基础,增强基础抵抗变形的能力,提高整体刚度;然后,针对综合楼底部框架空间刚度变化不均匀,加固框架结构;对于上部砌体结构,依据裂缝出现位置及严重程度,采用圈梁及构造柱加固,加强砌体结构整体稳定性。 地基加固 地基采用高压喷射灌浆悬孔桩加固方法[6],由于筏板下部地基土富水,上阶筏板下地基土的部密实现象对上部建筑的影
7、响更大,故主要对该建筑两个端部上阶筏板下部的地基进行加固处理,以增强其密实度,减小端部基础不均匀沉降的可能性。 框架加固 由于综合楼底部框架结构的刚度不均匀性,适当增设剪力墙[7],对部分纵向框架增设腹杆,把框架变为桁架,以增强框架结构的抗震性能和纵向整体性。 砌体加固[8] 对上部砌体结构,部分增设构造柱和纵向水平拉梁,特别是原有拉裂现象区域和薄弱区域,以增强上部建筑的纵向整体性;对砌体结构部分预制板支座有错动的增加支座宽度。 四结论 本文以重庆市某既有综合楼工程为例,对其房屋进行了异常检测鉴定,分析了裂缝及房屋倾斜的成因,得到以下几点结论
8、: 1)该综合楼平面刚度变化不均匀,抵抗不均匀沉降
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