鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)糾傾施工技術(shù)研究
時間:2022-09-16 11:26:00
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摘要:針對某鋼筋混凝土框架辦公樓出現(xiàn)嚴重傾斜問題,采用斷柱頂升糾傾施工法對其進行了糾傾施工,對頂升糾傾施工參數(shù)和施工工藝進行了總結(jié)分析,同步監(jiān)測結(jié)果顯示:采取頂升糾傾施工后,辦公樓最大傾斜率由4.8‰降至1.5‰,起到了很好的“防偏回傾”目的,相關(guān)施工經(jīng)驗可為類似糾傾施工工程提供借鑒。
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu);傾斜率;頂升糾傾
1工程概況
山西地區(qū)某政府辦公樓為地上五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),長度為67.1m,寬度為13.9m~15.4m,1-4層高度為3.6m,第5層高度為3.9m,總建筑面積約為5030.9m2。該辦公樓采用柱下臺階形獨立基礎(chǔ),基礎(chǔ)底板(三臺階)的厚度為0.9m,基礎(chǔ)埋深為2.3m~2.9m,基礎(chǔ)底面積設(shè)計≥4.5m×4.5m,在實際施工過程中,對地基采用沖擊成孔夯實水泥土樁方式進行處理,經(jīng)現(xiàn)場檢測復(fù)合地基的承載力滿足≥180kPa的設(shè)計要求。辦公樓于2018年底完工,于2019年6月投入使用,2020年10-11月,辦公樓出現(xiàn)東側(cè)單體向西北方向、西側(cè)單體向西南方向整體傾斜的趨勢,整體傾斜率為4.8‰,傾斜量已經(jīng)超出了GB50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》中對于結(jié)構(gòu)頂點位移量2‰的規(guī)定,經(jīng)現(xiàn)場查勘,造成辦公樓傾斜的主要原因是辦公樓地下水管出現(xiàn)堵塞,部分下水管破裂發(fā)生滲漏現(xiàn)象,導(dǎo)致該辦公樓地基出現(xiàn)不均勻沉降變形,最大沉降變形速率達到0.092mm/d,穩(wěn)定后的沉降速率為0.012mm/d,最大沉降量73.6mm,平均沉降量56.5mm,為了保證辦公樓的結(jié)構(gòu)安全性,經(jīng)研究決定對該辦公樓進行糾傾處理。
2糾傾施工方案
2.1糾傾施工技術(shù)分類
對既有建筑物進行糾傾處理一般分為迫降糾傾法和頂升糾傾法。迫降糾傾法的原理是阻止沉降較大一側(cè)繼續(xù)發(fā)生沉降變形,并采取一定措施將沉降變形較小一側(cè)強制下沉到與另一側(cè)相同位置處的技術(shù)手段,從而消除兩側(cè)的不均勻沉降差。根據(jù)具體施工方式不同,迫降糾傾法又可以分為掏土糾傾法、降水糾傾法、浸水糾傾法和堆載加壓糾傾法等,迫降糾傾法的優(yōu)點是施工簡單,容易操作,安全性高,但是會降低原有建筑的標高,影響地下管道的正常使用,很可能損壞排水系統(tǒng),同時施工時間較長[1-2]。頂升糾傾法不降低原有建筑物標高,對沉降較小一側(cè)采取加固處理,對沉降較大一側(cè)進行頂升處理,從而消除兩側(cè)的沉降變形差。根據(jù)施工方式的不同可以分為錨桿靜壓樁糾傾法、上部結(jié)構(gòu)托梁頂升糾傾法、地基注入膨脹劑(漿液)頂升糾傾法以及雙灰樁頂升糾傾法等,頂升糾傾法相比迫降糾傾法,具有可控性好、施工周期短等優(yōu)勢[3-4]。本工程地下管道眾多,不適宜繼續(xù)降低大樓的標高,而且為了盡快恢復(fù)辦公,本工程選用頂升糾傾法對該辦公樓進行糾傾施工。
2.2糾傾施工設(shè)計
(1)柱荷載和頂升量計算辦公樓共有39根柱(東側(cè)21根,西側(cè)15根,編號D1-D39),對每根柱的受力情況進行計算分析,計算時不考慮風(fēng)荷載和地震作用的影響,得到單根框架柱的最大軸力為D17~2761kN,最小軸力為D31~981kN。千斤頂設(shè)置在承臺和托換梁之間,頂升量=建筑物已經(jīng)產(chǎn)生的不均勻沉降變形量+根據(jù)施工功能需要的整體頂升值+地基剩余不均勻變形預(yù)估調(diào)整值,最終計算得到單根框架柱最大頂升量為D6~342mm,最小頂升量為D39~10mm,柱荷載和頂升量計算結(jié)果見圖1。(2)托換梁設(shè)計千斤頂設(shè)置在斷柱的兩側(cè),每個柱子設(shè)置兩只或者四只千斤頂(根據(jù)每根柱子的應(yīng)力大小選取對應(yīng)需要的千斤頂個數(shù)),根據(jù)框架柱受力情況,選用1000kN~2000kN的液壓千斤頂進行頂升作業(yè),千斤頂和斷柱之間用鋼墊塊作為支撐點,鋼墊片的材料為Q235。托換梁分為三個截面尺寸:TL1(截面尺寸為300mm×700mm)、TL2(截面尺寸為250mm×700mm)和TL1a(截面尺寸為600mm×700mm),主筋、箍筋、拉筋和腰筋均采用HRB400鋼筋,混凝土設(shè)計強度等級為C35(見圖2)。(3)頂升順序分級設(shè)計既有建筑物采取同步頂升方式進行糾傾施工,為了在短時間內(nèi)將房屋糾正,將千斤頂位置劃分為11個區(qū)域,即頂升力相近或者相互臨近的千斤頂為一組(見圖3)。整個頂升等級劃分為30級,利用多次多級同步微調(diào)頂升方案對辦公樓完成頂升糾傾,在頂升作業(yè)過程中,每個區(qū)域之間的變形差必須控制在0.4‰~0.9‰,確保千斤頂和托換梁相交位置不發(fā)生開裂或者破損。
2.3糾傾施工注意事項
(1)在人工開挖孔洞時,需要避免對周圍土體產(chǎn)生更大的擾動而發(fā)生二次沉降,空洞之間必須間隔一段距離,盡量減少空洞開挖數(shù)量。(2)托換梁需要進行分段間隔施工,千斤頂反力支座與托換梁下部留有足夠的空間以便安裝千斤頂;按照托換梁設(shè)計尺寸進行澆筑,待托換梁澆筑混凝土養(yǎng)護完成之后,再利用特定的混凝土切割機器對框架柱進行斷柱施工,將上部結(jié)構(gòu)和地基分離,在斷柱施工過程中需要時刻對托換梁的彎矩和剪力進行監(jiān)測,防止因受力過大導(dǎo)致托換梁發(fā)生破壞。(3)千斤頂?shù)撞颗c基座之間以及千斤頂與托換梁之間放置Q235鋼墊片對荷載進行分散,避免接觸面處出現(xiàn)應(yīng)力集中;頂升作業(yè)之前,對千斤頂施加額定荷載的85%或者不小于框架柱所受荷載大小的1.9倍進行檢驗。(4)頂升過程中,每只千斤頂均需要制作對應(yīng)的頂升標尺,每次頂升量不超過10mm,每天的頂升量不超過50mm。(5)由于頂升抬升作用,在進行頂升作業(yè)時,鋼墊片與托換梁可能會發(fā)生分離,此時立即用鋼墊片將空隙填充,使鋼墊片繼續(xù)發(fā)揮支撐作用;頂升完成后,先不拆除鋼墊片,要先對斷柱中的鋼筋進行焊接然后支模澆筑,澆筑時在混凝土中添加界面膠促進新舊混凝土界面相互融合,待養(yǎng)護強度達到設(shè)計值后,再拆除鋼墊片。
2.4監(jiān)測
為及時發(fā)現(xiàn)糾傾施工過程中的問題,對施工參數(shù)進行更加合理的調(diào)整,確保每根柱子頂升量數(shù)據(jù)的準確性,需要在頂升糾傾作業(yè)過程中進行同步實時監(jiān)測。在本工程糾傾施工過程中,采用自動化實時監(jiān)測技術(shù)對辦公樓四周進行了沉降監(jiān)測和傾斜監(jiān)測,監(jiān)測點共計10個,并設(shè)置水準儀12個、百分表測量點。在頂升糾傾施工作業(yè)前,進行一次監(jiān)測,在頂升糾傾施工作業(yè)過程中,每頂升一級后進行一次監(jiān)測,頂升糾傾作業(yè)完成后進行一次全面監(jiān)測,投入使用半年后再進行一次全面復(fù)檢。
3糾傾施工效果
10個監(jiān)測點監(jiān)測的辦公樓傾斜率變化規(guī)律見圖4。從圖中可知:辦公樓的傾斜率呈逐漸減小并趨于穩(wěn)定的變化趨勢,最大傾斜率從4.8‰降低至1.5‰,各個監(jiān)測點的傾斜率均低于2‰,采用頂升糾傾施工達到了“防偏回傾”的目的,與此同時,辦公樓主體建筑物并未發(fā)生開裂現(xiàn)象,原有裂縫沒有呈現(xiàn)再次發(fā)育的跡象,表明糾傾施工效果較好。
4結(jié)語
本工程地下管線眾多,不適合繼續(xù)降低大樓標高,所以采取頂偏糾傾施工法對大樓進行糾傾施工,糾傾過程中,需要對建筑物進行有效加固,同時采取實時監(jiān)測和信息化施工,避免出現(xiàn)二次傾斜。經(jīng)過糾傾加固施工后,辦公樓最大傾斜率從4.8‰下降至1.2‰,可恢復(fù)正常使用,相關(guān)工程經(jīng)驗可為類似建筑傾斜的糾正施工提供借鑒。
參考文獻:
[1]程明星.某框架結(jié)構(gòu)建筑物糾偏加固及施工過程突發(fā)情況應(yīng)對方案[J].浙江建筑,2021,38(1):43-47.
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[4]戴占彪,周陸洋,劉司佳,等.整體頂升法加固改造既有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].工程質(zhì)量,2021,39(5):9-13.
作者:田得有 單位:中建二局第三建筑工程有限公司