掏土与抽水结合纠倾桩基的应用

林国凯,李康晓

(广东省地质局704地质大队, 广东湛江市 524018)

掏土与抽水结合纠倾桩基的应用

林国凯,李康晓

(广东省地质局704地质大队, 广东湛江市 524018)

某楼房建筑建成后,因大面积堆载及桩基设计不当等原因而发生了过大的倾斜。根据业主要求,对该楼房采用掏土与抽水相结合的方法纠偏,并取得了较好的纠偏效果。对该楼房纠偏工程作了较详细的介绍。

楼房倾斜;掏土;抽水;纠偏加固

海峰住宅小区位于湛江市浅海滩涂,场地软土深厚,小区内的8号、9号楼房楼高6层,12号及13号楼房楼高5层,均呈矩形平面(33.6m×12.4 m),框架结构。海峰住宅小区的桩基房屋于1996年建成后因大面积堆载及桩基设计不当等多种原因造成房屋倾斜过大,严重影响使用。其中8、9两栋向南倾斜,12、13两栋向北倾斜,倾斜最大值分别为276,289,214,209mm。由于当时沉降尚未稳定,沉降差有进一步扩大的趋势。基于这一境况,业主及管理部门均要求及时采取措施进行处理。

1 场地工程地质条件及原基础设计

根据工程地质勘察资料,场地地形地貌原为浅海滩涂,地势较平坦,钻孔揭露最大深度31.90m,揭露的地层有人工填土层(Qml)和第四系海相沉积层(),按土层的地质年代成因类型及工程性质自上而下分为6个层次,分述如下:

(1)填土(仅北部见到),层厚0.50m;

(2)粘土(部分为粉质),黄褐色,湿,可塑,修正标贯击数N=3.5～5.8击,层厚0.80～3.90m;

(3)淤泥质粉质粘土,深灰色、灰黑色,饱和,流塑,以粉粘粒为主,夹少量薄层细砂,修正标贯击数N=0.8～1.6击,层厚5.10～8.10m;

(4)淤泥质粉土,深灰色、灰黑色,饱和,流塑,粘性弱,修正标贯N=0.8～1.2击(部分标贯自落),层厚2.45～4.50m;

(5)粉质粘土,灰色,湿,软塑,质纯,修正标贯击数N=2.4～3.2击,层厚6.60～6.90m;

(6)淤泥质粉土,浅灰色、灰黑色,饱和,流塑～软塑,粘性弱,修正标贯击数N=0.8～1.5击(部分标贯自落),钻孔控制在31.90m以内均无变化。

综上所述,该场地为高压塑软弱地基,且无良好的持力层。该场地主要含水层为淤泥质粉土,属潜水含水层,根据经验数据,粉土的渗透系数为0.1～0.5m/d,影响半径为10～25m,场地土的物理力学性质指标见表1。

表1 场地土的主要物理力学性质指标

采用摩擦挤密桩。8,9号楼各下设623根桩,北5排桩长15m,南边桩长为9m,整体筏基,0.00标高下有2.7m的架空层。

12,13号楼各有桩495根,桩长7m,筏基,有同样架空层,地下水-1.0m。

2 纠偏方案比较选择及技术原理

对于该建筑物的纠偏方法,原设想采用化学灌浆法、静压锚杆桩等方法,但化学灌浆法工期较长,静压杆桩和掏土纠偏法这类纠偏方法虽稳妥可靠,但费用大,工期长。而业主要求最大限度地减少社会负面影响及相应的经济费用,这些方法均存在着技术要求较高并且需要有专业单位实施;相对实施费用也较高。根据本建筑整体刚度较大的特点,经过综合对比,决定采用掏土与抽水结合来纠偏。要求纠偏后的倾斜值小于8cm。

反向掏心抽降法纠偏时,在房屋沉降小的一侧,距房屋纵墙18m处同一直线上打一排斜向掏土孔,与水平向的夹角为50°～60°,间距1m,采用Φ300 mm钻头,钻孔斜长41m及15m,深入挤密桩尖以下,达到向内为1/2～1/3基础宽度处掏土,其中4个孔在桩尖下预留钢管作为抽水孔,借抽水排土之助将底层中的水与沙泥抽出、加速下沉,使房屋逐步复位,达到纠偏目的。

在纠偏中,把房屋作为一个刚性整体来处理,根据不同的条件,采用不同的处理措施。如条形住宅楼,则易产生中部沉降大,两边沉降小的情况,在纵墙的两个端部出现“八”字形裂缝,因而在钻孔设计时,孔距两端密,中间稀,使其沉降大的减小,而原沉降小的增大的方法来调整其不均匀沉降,以达到一种新的平衡。

3 施工及注意事项

操作时主要分为两大阶段。第1阶段掏土,利用钻孔在基础地下进行掏土,第2阶段为抽水,抽水的作用是加速沉降,同时起控制沉降的作用。采用压缩空气送入孔内,形成水气混合物,并将水与泥沙同时排出,土在自重及建筑荷载下均匀而缓慢下沉,由于桩尖下的斜孔内泥浆大量排出而使房屋沉降,沉降速度取决于抽水强度。抽水强度大,沉降快,影响范围也大;反之则小。迫降的沉降速率不宜过大,一般控制在5～10mm/d范围,开始和结束阶段取低值,中间可加快一些,为更好地了解纠倾的结果,施工时,在房屋四角设置垂直挂线观测倾斜,用水准仪观测沉降,每天定时监测一次,根据监测结果,施工中合理地调整施工步骤或改变纠偏方法。由图1可看出,抽水时房屋倾斜值明显变化,停抽时则倾斜变化平缓,抽水的控制作用很明显。

图1 8号楼抽水与房屋倾斜的关系

纠倾过程对临近建筑的影响是十分令人关注的。该工程的3个方向均有相邻建筑,东、西向相距8m,南向的楼相距16.5m。为了解掏土与抽水造成的沉降对相邻房屋的影响,对相邻建筑进行了沉降观测,并在保护区附近设水位观测井和回灌井,时刻观察水位的变化,确保相邻建筑的安全。

根据观测结果,受影响最大的东面的10幢楼,其横向沉降差为25mm,变形为0.08%,纵向沉降差为6mm,变形为0.062%,均远远小于工业与民用建筑地基基础设计规范中的地基允许变形值(0.30%),由此可见,该方法矫正倾斜房屋过程中,对临近建筑物的影响极小。

本次建筑物纠偏的工作量见表2。

表2 纠偏工程的工作量

4 结 论

采用掏土与抽水相结合纠偏处理软弱地基上的建筑物,取得了良好的效果,基本达到了纠偏要求,纠偏后各楼的剩余倾斜值均满足要求(见表3)。

表3 纠倾前后倾斜值的变化 单位:mm

经过纠倾施工,楼房不均匀沉降差从270mm下降到80mm以下,倾斜率也已降到0.0027,各观测点沉降绝对值衰减,各点沉降值较均匀。纠倾后房屋外观上无变化,无门窗错位现象。8号楼原有的28条裂缝,20条无变化,3条稍增大,5条稍缩小。后用砂石混合土将钻孔密实回填,完工后又作了6个月的监测,没有出现新的沉降,至今使用良好。

[1]常士骠,张苏民,等.工程地质手册(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1992.

[2]龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[3]林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1993.

[4]王 赫.建筑工程事故处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

[5]朱方敏,茜平一,等.深层掏土纠偏法在桩基上多层建筑中的应用研究[J].岩土力学,2006,(9).

[6]李宏山.建筑物纠偏方法应用分析[J].广东土木与建筑,1996,(3).

2009-09-09)

林国凯(1982-),男,广东湛江人,助理工程师,主要从事岩土工程勘察及施工,Email:ck11328@21cn.com。