某办公楼纠偏加固方案

1***纠偏加固设计施工组织设计方案******公司***年十月三十日2***纠偏加固设计编制：赵永辉审核：谢雄耀批准：张卫海**********年十月三十日31综合说明1.1工程概况******，该办公楼由上海市建筑科学研究所设计室设计，浙江省东阳市建筑安装工程公司施工，建于1992年。该办公楼为5层钢筋混凝土框架结构，房屋高度为18m，平面形式呈“凹”型。建筑面积3485m2，地上五层（局部六层）、半地下室房屋，为5层框架结构，原使用功能为办公和招待所。房屋各层层高为：底层4.2m，二～五层均为3.35m，局部有突出屋面的楼梯间和电梯机房，南楼梯间上设置水箱；房屋1-3轴和7-10轴范围设置半地下室；房屋室内外高差为1.15m。A轴以西为悬挑走廊，10轴以南也为悬挑。房屋柱截面为400×400mm，框架梁截面尺寸一般为250×570mm，连梁截面尺寸一般为250×550mm，西走廊悬挑梁为变截面梁，根部为250×650mm，端部为250×550mm，10轴以南的悬挑梁截面为250×650mm。楼、屋面板多为多孔预制板，局部卫生间等部分为现浇楼板，现浇板厚100mm。混凝土强度除底层柱为300＃，框架柱梁主筋为II级钢，箍筋为I级圆钢。房屋基础为钢筋混凝土单向条形基础，条基宽有3500mm、4000mm、5500mm等多种，基础梁截面有500×800mm、500×1000mm、500×1100mm等三种，基础埋深为-2.5m。房屋在使用过程中发现房屋存在严重沉降和墙体开裂现象，为了保证房屋安全，上海市华能实业公司特委托同济大学房屋质量检测站对该房屋进行安全可靠性进行检测与监测，并出具安全评估报告。经现场监测，房屋的最大倾斜已达到12‰，远超过规范允许范围，沉降仍在继续，倾斜还在发展，亟待纠偏加固，为此上海华能实业公司拟委托我单位对房屋进行纠偏加固设计与施工的方案编制。4图1、房屋底层平面简图51.2本方案编制依据本方案依据如下资料编制：（1）上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）;（2）上海市工程建设规范《地基处理技术规范》（DGJ08-40-94）;（3）国家标准《工程测量规范》（GB50026-93）;（4）国家行业标准《铁路房屋增层和纠倾技术规范》（TB10114-97）;（5）国家行业标准《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123-2000）；（6）业主提供的有关房屋基础设计图纸、******房屋安全可靠性检测报告及华能实业公司办公楼监测报告；（7）建设方提出的“房屋加固纠偏要求”。2场地工程地质条件根据*******，场地土层分布情况如下:1、第①层杂填土杂色，湿～稍湿，上部1.5米夹较多三合土，下部为素填土，松散，层厚1.40米。2、第②层褐黄色粘土褐黄色，很湿，可塑，含铁锰结核，土质较一般地段同层为差，并随深度而趋弱。中～高压缩性土,层厚1.80米。3、第③层灰色淤泥质粉质粘土灰色，饱和，流塑状，夹薄层粉土，高等压缩性土,层厚3.60米。4、第④层灰色淤泥质粘土灰色，饱和，流塑状，属高等压缩性土，层厚7.70米。5、第⑤1a层褐灰色粘土褐灰色，饱和，夹薄层粉土，高等压缩性土，层厚3.50米。6、⑤1b层褐灰色粘土粉质粘土褐灰色，很湿，软塑，夹薄层粉土，中等压缩性土。土层的物理力学性质指标见下表1。表1各层土的物理力学性质指标6地层号地层名称层厚（m）γ(kN/m3)Es1-2(MPa)c(Mpa)Φ(°)容许承载力(kN/m2)①填土1.3～1.7②粘土1.8～2.418.04.0151290③淤泥质粉质粘土2.7～3.617.42.8141375④淤泥质粘土7.4～8.016.71.910660⑤1a粘土3.5～3.617.32.9167.585⑤1b粉质粘土4.818.04.41610100根据勘察报告的描述，该场地地下水埋深一般在1.0m左右，土质较差，第②层褐黄色表土强度较一般地区同层为低，各土层压缩系数均偏大。附图4.工程地质剖面图(后附)3房屋沉降倾斜现状与原因分析3.1房屋沉降倾斜现状1房屋垂直度、相对水平度（1）垂直度：采用经纬仪对建筑物外墙阳角棱线进行垂直投影，测量其顶部相应底部偏移量，根据高度计算倾斜率。部份测点因通视条件受阻不能测量。测点偏移量及偏移方向见图2。测量结果表明，房屋整体向南向西倾斜，向南倾斜量平均为44㎜，最大倾斜率3.3‰，向西最大倾斜量为178㎜，平均倾斜率9.7‰，垂直度倾斜率已远超过规范规范允许范围。7图2、房屋垂直度测量结果示意图（单位：mm）（2）相对沉降值：采用水准仪对房屋同一设计标高的屋面女儿墙顶进行相对沉降值测量，测量结果见图3，测量结果表明，房屋总体为东高西低，北高南低，东西向最大相对高差3轴为233mm，7轴为211mm，9轴为223mm，平均相对高差为222.3mm，平均倾斜率12.1‰，相对水平度倾斜率已远超过规范允许范围；南北向最大相对高差为150mm，相对倾斜率3.9‰，也接近于规范允许限值4‰。图3、房屋水平度测量结果示意图（单位：mm）3.2房屋倾斜原因房屋的最大倾斜已达到12‰，远超过规范允许范围，产生较大不均匀沉降的主8要原因：房屋基础下部其土层强度低、压缩性高、土性差为地基较为软弱，承载力较差；房屋重心与形心不一，房屋荷载存在偏心现象。4房屋加固纠偏设计方案4.1房屋纠偏设计原则纠偏是指对已发生较大倾斜的建筑物进行扶正的施工与监测过程。对房屋基础沉降已基本稳定的建筑物可只采用纠偏对房屋进行直接扶正，对已发生较大倾斜且沉降速率仍较大，若想彻底根治房屋倾斜，不仅需纠偏，并且需要对基础地基进行加固，这样，施工后房屋才不会再次发生倾斜。目前,软土地区建筑物的纠偏工程,应遵循上述原则进行设计与施工。4.2纠偏设计方案据房屋倾斜状况及沉降发展趋势，拟采用对房屋进行纠偏并同时对地基进行加固的施工方案。因房屋向西侧倾斜，所以在东侧布置掏土孔，进行纠偏；因房屋沿长轴方向（南西向）倾斜，所以沿北东向靠东侧亦布置掏土孔，以增纠偏效果(见附图1)。因为房屋向南西侧沉降大,故在房屋西侧按一柱二桩、一柱一桩、横梁中间亦布桩、沉降大的部位布桩较密的原则在掏土前布置锚杆静压桩(共9根)加固，纠偏至一定程度后其西南侧也布桩6根，使其稳定减少沉降(见附图1)；东侧及南北两侧及房屋的凹部在掏土纠偏达到设计要求后亦进行锚杆静压桩加固(见附图1)，以起到稳定房屋沉降加固地基的目的。1、桩型、桩径、桩长确定与单桩承载力设计值估算。据房屋沉降倾斜状况及场地工程地质条件，拟定本工程采用锚杆静压桩为250×250mm预制方桩，每节段长2～2.5m，有效桩长为18.0m（控制在17～20米之间），桩尖进入⑤1b层。单桩承载力设计值约为350KN（根据上海市地质勘探公司1989年3月23日提交的本场地《上海市核电办公楼工程地质勘察报告》中给出的资料估算），设计施工53根，群桩承载力设计为15050KN，即总提供承载力为房屋总荷重的重量20%～25%，据我单位经验，达此值后，可达到对房屋纠倾地基加固要求。桩位布置见附图1（掏土孔与锚杆静压桩位布置示意图）。2、最终压桩力的确定P（pc）=Kp×Rd9Rd—单桩承载力Kp—0.96～1.06，粘性土、砂土、素填土为1.6Kp按地质勘察报告加权平均，取值为1.2;最终压桩力=单桩承载力设计值×1.2=420KN3、掏土量的计算掏（排）土纠偏是指在倾斜建筑物基础沉降的部分采取掏（排）土的迫降措施，形成基底下土体部分产生空洞，依靠结构物自重挤压土体，产生一定侧向挤出变形，迫使基础下沉，使不均匀沉降得到调整和达到纠偏目的。掏土量Q计量：Q=K×L×B×ΔS=0.22×19.5×42.5×0.354=65m3K—经验系数经验值取0.22（条基）L—基础底面的长度B—基础底面的宽度ΔS—差异沉降根据本建筑物情况及长度，共布置21个掏土孔，即每孔从不同方向掏土共计为3.1m3。具体掏土量及掏土孔的疏密据沉降量及现场反馈监测信息来确定。5纠偏加固施工方法5.1锚杆静压桩施工5.1.1锚杆静压桩工作量加固采用250×250mm的锚杆静压桩，本次压桩桩长定为18m，桩尖进入⑤1b层桩数确定为：53根。5.1.2锚杆静压桩施工流程压桩施工流程见附图2。(1)在房屋外侧基础开挖施工槽，将基础暴露；(2)桩孔定位；(3)开凿桩孔，尺寸350×350；(4)安装锚杆，采用M27×4，硫磺胶泥固结；(见附图2：桩与基础连接构造图)10(5)安装压桩架；(6)压桩，桩顶进入底板50—100mm；(7)采用电焊接桩，4#角铁，长度20cm；(8)封桩帽粱采用锚杆交叉焊16钢筋；(9)帽粱尺寸700×500×200，混凝土强度C30，采用600#微膨胀水泥。(10)在封桩时施加预应力；(即封桩必须在不卸载的条件下进行)；(11)其它未尽之处参照上海规范《地基处理技术规范》(DBJ08—40—94)。5.1.3施工技术要求⑴施工中开凿桩孔尺寸上口≥300×300mm，下口≥350×350mm，桩孔应尽量靠近基础梁。压桩前用小钻杆探明地下有无障碍物，保证桩能压下去。⑵采用M27×4锚杆，锚杆长度为450mm。⑶桩架应与锚杆紧固到位，防止桩架晃动，桩架与基础平面保持垂直。⑷基桩桩尖就位时保持垂直，严禁偏心受压，桩段就位后必须加以校正，保持与上节桩在同一轴线上，垂直偏差不超过1.5%的桩长。⑸采用电焊接桩，为确保接头质量，接桩前应清除接桩角铁铁锈，焊接时必须予以满焊。⑹压桩应一次到位，严禁超时停顿。⑺施工前应做好原材料、预制构件的合格质检证明及试验报告，施工过程中认真记录压桩力及桩长，施工后做好隐蔽工程验收。⑻封桩前应清洗孔壁和排水，采用φ16交叉钢筋与锚杆焊接，保证桩与基础连接可靠后封桩。⑼采用C30早强微膨胀混凝土封桩并浇筑帽梁，帽梁尺寸700×500×200mm。见附6。压桩终止控制标准：（1）压桩到设计桩长；（2）压桩桩顶反力超过最终压桩力。两条满足其中一条即可终止压桩。5.2掏土施工5.2.1钻机掏土工艺流程钻机就位起吊钻杆钻杆定向钻进钻杆定向调整取土115.2.2钻机取土技术(1)钻机就位后应保持机身稳定，防止晃动。取土采用Φ120的麻花钻头，采取多向钻进取土，各掏土点含三孔，呈三叉形分布，中间孔8m，30度，分叉孔10m，40度。掏土顺序为先中间孔，再分叉孔，掏土点顺序均采取内插法。即：掏土均从房屋两侧开始，再掏中间掏土点，然后从两侧间隔掏土；首先干掏，若效果不明显，再用水冲。(2)严格控制第一次掏土量，每孔掏土量控制在0.2方。掏完第一遍后，按原来顺序掏第二遍，以此类推。(3)钻孔定向一般与基础呈30度至45度。(4)钻进时，一般应以低速、大扭距的档位进行，以保证取土效果。(5)在沉降指标达到设计要求后应对掏土孔进行回填，回填采用中粗砂。由于建筑物掏土侧环境比较复杂，为避免持续掏土对地下管线或相邻建筑物造成损伤，掏土应尽量缓慢进行，每天的掏土纠编量应不大于3mm。掏土孔与地面呈30°～45°斜直。孔径200mm，间距约4m，掏土深度8—10m。附图1掏土孔与锚杆静压桩布置示意图5.3监测技术要求采用二等精度闭合导线的水准测量，并用全站仪对房屋进行倾斜测量。掏土侧（房屋南侧）在掏土期间的沉降速率控制在5mm/天以内，如沉降速率接近5mm/天，据现场情况停止或减慢掏土速率直到沉降速率下降至2mm/天以内，才能重新开始掏土。同步监测，反馈信息，指导施工；施工异常，及时分析，实时调整，优化施工。做到信息化施工。施工采用信息化施工，要求每天对房屋进行沉降监测，每天上午9时前将前一天沉降观测结果报告业主与现场施工管理人员、现场项目经理根据前一天沉降结果，12调整施工进度。如果沉降异常情况及时召开现场分析会，研究对策，指导施工。5.4施工顺序安排先在房屋西偏南侧进行锚杆静压桩加固（桩号：1～9），并立即进行封桩；而后进行东侧及北东端、凹形凸出部分南侧、北侧的掏土，致纠偏一定程度后（即西侧总体沉降基本一致后），即施工西偏北侧的锚杆静压