工程結(jié)構(gòu)加固案例分析

1、一、軟土地基事故1、事故現(xiàn)象最常見的事故現(xiàn)象：產(chǎn)生過量沉降杭州花園新村4號(hào)住宅(四層)下沉1.23m，基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，穩(wěn)定后頂起。武進(jìn)芙蓉西周村三間三層農(nóng)宅，下沉18cm，地基均為淤質(zhì)土，穩(wěn)定后重做地 坪。產(chǎn)生嚴(yán)重不均勻沉降武進(jìn)農(nóng)機(jī)公司倉(cāng)庫(kù)，二層，底層為框架結(jié)構(gòu)，二樓為磚混住宅，走廊有外立柱。在 原河塘填土上，一年后下沉，致使二樓住宅墻體產(chǎn)生45大裂縫，寬16mm。房屋傾斜，嚴(yán)重者失穩(wěn)倒塌。2、事故原因絕大多數(shù)為承載力在80KN/m2以下的淤泥質(zhì)軟土引起的。3、軟土的特性軟土的形成：在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積而成的飽和粘性土，型式有：濱海沉積一一鹽城外黃海濱，古時(shí)每年有上百平方公里濕地(長(zhǎng)江黃

2、河泥砂) 沉積。湖泊沉積河灘沉積一一常武地區(qū)是長(zhǎng)江下游沖積平原，軟土多。谷地沉積軟土的外觀：灰色或深灰色軟土的特性及變形特點(diǎn)：特性：(1)含水量大，甚至飽和達(dá)流限；強(qiáng)度低，一般 120KN/m2；壓縮變形大。變形特點(diǎn)：(1)沉降量大；初始沉降速度快，延續(xù)時(shí)間性長(zhǎng)(10年數(shù)十年)；沉降量與含水量成正比。4、事故實(shí)例事例1：常州冶煉廠，三層框架結(jié)構(gòu)，庫(kù)房柱傾斜。一層砼柱澆筑完，拆模后，有6根柱上端偏離80mm多。原因：地基下邊有多個(gè)小塊軟臥層(地質(zhì)鉆探與設(shè)計(jì)不協(xié)同)。處理：a、將砼柱吊移；b、挖去軟臥層，澆筑C10砼至基底標(biāo)高；c、重新把柱吊裝就位。翠竹111號(hào)房(住宅)房屋縱向出現(xiàn)豎向裂縫，基礎(chǔ)

3、圈梁下產(chǎn)生水平裂縫。a、地基：表層有23m的140KN/m2的土層，3m以下是20多米厚的淤泥質(zhì)土；b、基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，上部為6層磚混結(jié)構(gòu)的住宅；c、居住三年后，在距山墻外10多米處筑路、架橋，路、橋和住宅下邊的地質(zhì)概 況是一樣的。在打橋樁及路基填土碾壓干擾下，使111號(hào)住宅東端產(chǎn)生二次沉降，而中、 西部未沉。導(dǎo)致房屋中部出現(xiàn)豎向裂縫，東端基礎(chǔ)出現(xiàn)水平裂縫。:;:.-;- = !16mmd、加固在基礎(chǔ)圈梁外側(cè)，澆注鋼筋砼承臺(tái)，按設(shè)計(jì)要求留孔。將預(yù)制200*200砼方樁，從留孔中壓入到砂土地基中，樁長(zhǎng)23m，以阻止沉降， 防止事故惡化，至今10年多未見異常。事例2：建房概況(武進(jìn)芙蓉鎮(zhèn))：按規(guī)劃

4、每六間三層半為一幢1#樓先建五間，一年后接建東端的一間，雖未見異常，但連接處整體性總會(huì) 差一些。二年后東邊建2#樓，2#樓均勻下沉160mm，致使1#樓東端接建房山墻發(fā)生二 次沉降。事故現(xiàn)象：1#樓東山墻下沉40mm；屋頂柃條向東外移30mm；縱墻門窗無(wú)法開關(guān)；墻體在門窗角薄弱位置多處裂縫，寬1216mm。事故原因：地質(zhì)，經(jīng)鉆探為60KN/m2,厚3.8m,下層為80 KN/m2；經(jīng)驗(yàn)算基礎(chǔ)承載力不足96KN/m2132.2KN/m2 (滿足)武進(jìn)市XX鎮(zhèn)XX居民房屋地基基礎(chǔ)下沉的鑒定及加固一、建房概況：按鎮(zhèn)規(guī)劃每六間三層半為一幢，房頂高12.6M，開間為4.0M，前后進(jìn)深為15M。前店面房及

5、后 房間均為4X6M，中間樓梯間為4X3M?；A(chǔ)埋深為-1.4M，基底寬為1.6M，基礎(chǔ)由二層石塊及220磚 砌筑而成。底層墻體為實(shí)砌，二、三層墻體為空斗墻，樓層為多孔板，屋面為混凝土檁條上澆注40 鋼筋混凝土板，板上蓋小青瓦。X居民房屋建在1#房東端第一間，比其他五間晚建一年，接建后 未見明顯異常，兩年后在1#房以東建成2#房。兩幢房山墻軸線間2.0M，基礎(chǔ)大方腳外邊緣相距 為0.3M。2#房建成一年均勻下沉160MM，致使1#房X居民房屋東山墻發(fā)生二次沉降。二、事故現(xiàn)象：1、1#房X居民房屋東山墻附加沉降量為40MM，開間4M之間，沉降差為35MM允許沉降差20MM(危 房鑒定標(biāo)準(zhǔn))；2、

6、三層樓板及屋面混凝土檁條外移30MM；3、縱墻壁上所有門窗無(wú)法開關(guān)；4、縱墻上門窗的角部發(fā)生裂縫：有豎直的、有45的，裂縫寬度在1215MM之間，大于允許 值10MM，每道縱墻均有23條這樣的裂縫；5、樓板西端高、東端低，高差為40MM。三、事故原因：1、沿山墻對(duì)地基補(bǔ)充鉆探，鉆三個(gè)孔。由鉆探資料表明：1#、2#房地基為軟土層，-5.2M以上 的地基承載力為60KN/m2, -5.2M及以下承載力為80 KN/m2。土的含水率達(dá)50%，壓縮變形較大。2、經(jīng)驗(yàn)算，山墻基礎(chǔ)上部線荷載為132.2KN/M，而地基基礎(chǔ)承載力為96KN/M132.2KN，地基基礎(chǔ)的承載力得到了滿足；4、木樁、地梁與原基

7、礎(chǔ)的連接：在木樁頂部豎直釘10鋼筋，長(zhǎng)度為500，打入木樁內(nèi)150，還有350錨在混凝土地梁中。在原基礎(chǔ)的塊石縫隙中，用細(xì)石混凝土栽16的螺紋鋼筋，水平放置，長(zhǎng)度為400，栽入 石縫中150，還有250錨入混凝土地梁中。每根地梁用412作主筋，箍筋為濯6200。沿原基礎(chǔ)兩側(cè)的斜坡上綁扎10螺紋鋼筋150，此筋從基礎(chǔ)圈梁下面穿過，分布筋為e 6250，澆注厚度不小于120MM的鋼筋混凝土板。將基礎(chǔ)圈梁下的磚基礎(chǔ)每隔450打一個(gè)150X150的洞，用混凝土塞滿?；A(chǔ)加固所用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，形成了樁抬地梁，地梁、斜板抬原基礎(chǔ)的有效傳力系統(tǒng)。(詳見軟土地基基礎(chǔ)加固簡(jiǎn)圖)。五、地基基礎(chǔ)加固施工及

8、注意事項(xiàng)：1、施工前在1#房的縱、橫墻與樓層交叉處跟2#房山墻之間，架設(shè)臨時(shí)橫向支撐，以保證1# 房地基打樁時(shí)山墻的安全。2、把1#房東山墻基礎(chǔ)兩側(cè)上部的覆蓋層挖開，準(zhǔn)備打樁，要求樁身順直，下端為平面。從山 墻的前、后端向中間打，以保證地基土不外移。3、用0.5KN重的鐵制夯由人工抬舉適度夯擊，嚴(yán)防劇震而帶動(dòng)地基下沉。4、基礎(chǔ)兩側(cè)打樁交叉同步，先打外邊樁后打室內(nèi)樁。邊打樁邊埋設(shè)中16螺紋錨筋、10釘 筋，在基礎(chǔ)圈梁下每隔450打一個(gè)150X150的洞口。然后清理基礎(chǔ)，但嚴(yán)禁沖水，穿斜板10螺 紋鋼筋。打完樁立即把地梁412及斜板鋼筋扎好，支模、澆注C30混凝土，注意洞口應(yīng)用混凝土 塞實(shí)。機(jī)拌機(jī)

9、振，蓋草簾濕式養(yǎng)護(hù)，驗(yàn)收合格后復(fù)土。5、施工完畢后，必須在東山墻室外地坪以上500處設(shè)立三個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，場(chǎng)外30M左右設(shè)立 一個(gè)固定水準(zhǔn)點(diǎn)，用以沉降比較。施工完畢時(shí)測(cè)一次，以后每隔30天測(cè)一次。當(dāng)連續(xù)兩個(gè)月沉降量 均不大于2MM/月時(shí)，就認(rèn)為地基已經(jīng)穩(wěn)定；6、待地基基礎(chǔ)穩(wěn)定之后，才允許室內(nèi)墻裂縫修補(bǔ)，重整門窗，及裝飾裝璜。六、加固效果此工程事故在1999年9月14日加固完畢，經(jīng)10月、11月及12月三次沉降觀測(cè)，其沉降量分 別為0.8MM、0.4MM、0MM，說明這樣的地基基礎(chǔ)事故，采取打木樁及擴(kuò)大基礎(chǔ)，以限制沉降，增大 基礎(chǔ)承載力是很有效的。二、改進(jìn)型體外預(yù)應(yīng)力筋加固砼梁1、傳統(tǒng)體外預(yù)應(yīng)力筋

10、加固傳統(tǒng)型體外預(yù)應(yīng)力筋型式優(yōu)點(diǎn)：承載力提高較大(1.352. 1倍)；應(yīng)力、應(yīng)變不滯后；施工方便(無(wú)濕作業(yè))；不影響結(jié)構(gòu)使用空間；可不停產(chǎn)進(jìn)行加固。缺點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力筋不隨梁的撓度變形而變形；當(dāng)砼梁破壞時(shí)預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度未達(dá)極限狀態(tài)；梁受力系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算麻煩；預(yù)應(yīng)力筋在轉(zhuǎn)向塊處，是點(diǎn)接觸，此處預(yù)應(yīng)力筋截面內(nèi)的應(yīng)力不均，會(huì)影響 預(yù)應(yīng)力筋極限強(qiáng)度值。2、改進(jìn)型體外預(yù)應(yīng)力筋加固改進(jìn)型體外預(yù)應(yīng)力筋型式改進(jìn)：轉(zhuǎn)向塊加焊鋼瓦，由鋼管割成，加熱成型，焊于轉(zhuǎn)向塊端，內(nèi)抹黃油；預(yù)應(yīng)力水平段加支墊塊，跨中必放一個(gè)，其余間距 500mm；無(wú)論是傳統(tǒng)型或改進(jìn)型，無(wú)論是普通鋼筋或無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，都是無(wú)粘結(jié)預(yù) 應(yīng)力筋，因?yàn)椋w

11、外預(yù)應(yīng)力筋沒有砼包裹。改進(jìn)后的優(yōu)勢(shì)a、轉(zhuǎn)向塊增設(shè)鋼瓦，致使其預(yù)應(yīng)力筋工作狀態(tài)與體內(nèi)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋類同，避免 了點(diǎn)接觸狀態(tài)；b、預(yù)應(yīng)力筋水平段增設(shè)支墊塊后，可使預(yù)應(yīng)力筋能隨梁體的變形而變形，這點(diǎn)也 與體內(nèi)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋十分類同(常州體育訓(xùn)練中心，為體內(nèi)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu))；c、設(shè)計(jì)計(jì)算可以簡(jiǎn)化：與采用體內(nèi)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)計(jì)算相同。計(jì)算方法：以矩形簡(jiǎn)支梁為例的彎矩計(jì)算設(shè)加固后梁的總彎矩設(shè)計(jì)值：M原梁能承擔(dān)的彎矩值：M0加固彎矩值 M=m (M-M0)令m=1.1 (適當(dāng)富余一點(diǎn))預(yù)應(yīng)力筋對(duì)梁產(chǎn)生的等效荷載Ap fpe sinQAp預(yù)應(yīng)力截面面積f：有效預(yù)應(yīng)力由等效荷載產(chǎn)生的反彎矩： M，=h Apf

12、pe sinQL1轉(zhuǎn)向點(diǎn)到梁端距離；1f： =6 con-6 l 6 con控制應(yīng)力6 =0.650.75%化(鋼鉸線)fP：預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值6 l預(yù)應(yīng)力損失6 =6 +6L L1 L26 l1錨具及預(yù)應(yīng)力筋回縮損失6 L2轉(zhuǎn)向點(diǎn)摩擦損失6 L1=a/L X Esa錨具變形和內(nèi)縮值(mm)L張拉端固定端距離(mm)(預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度)Es預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量6 廉二(口 sinQ)6p =0.1 0.15(Q=1560)令 M，= M即 M=L A f sinQ TOC o 1-5 h z 求 Ap=A M/L1 fp sinQ令實(shí)際配筋量Ap實(shí)=1.1Ap分成兩束(梁兩側(cè)各一束)驗(yàn)算頭 力平衡：

13、fcbx=f As+fpe Ap 實(shí)1 式彎矩平衡：M忍f A (h -X/2)+f A (h -x/2)2 式y(tǒng) s 0Ps P 實(shí) PfPs預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度極限值預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力：f =f + f , f使用荷載M作用下的應(yīng)力增量Ps PePsPs求應(yīng)力增量：應(yīng)力增量與跨中撓度有直線關(guān)系，撓度的大小與荷載大小、荷載形式及支座約 束條件有關(guān)。根據(jù)清華大學(xué)杜追生教授和上海交通大學(xué)劉西拉教授所著基于結(jié)構(gòu)變形 的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力變化研究論文，經(jīng)推導(dǎo)和簡(jiǎn)化，可按下式求得。 f =4E e k/q hPs p m cu 10 pE預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量pem預(yù)應(yīng)力至截面形心軸的距離:砼極限壓應(yīng)變，取 =0.003，當(dāng)q00.15時(shí)，取 =0.002k 荷載及荷載形式和支屋約束條件的跨中撓度系數(shù)CU1集中荷載1簡(jiǎn)支梁集中荷載|固端梁k=0.041631k1=0.0883集中荷載1框架梁* k =0.062531框架梁為彈性支座h預(yù)應(yīng)力筋全梁截面壓區(qū)上邊緣的距離pq 一簡(jiǎn)化計(jì)算系數(shù)，q = (f A + f A )/0.