用预应力粗钢筋加固膨胀土地基中砖混结构房屋的方法.doc

用预应力粗钢筋加固膨胀土地基中砖混结构房屋的方法膨胀土具有吸水膨胀，失水收缩，再吸水再膨胀，再失水再收缩的特性。这种特性使房屋基础受到膨胀力的循环作用，结构薄弱部位首先开裂，特别是砖混结构，其裂缝会迅速扩展，贯通整个墙体甚至基础，严重的会造成墙体倾斜、错位。下面以一幢锻压车间（图9-3-l）为例，介绍用预应力粗钢筋对膨胀土地基中砖混结构房屋的加固方法。1.采用l8钢筋作为预应力主筋。2.先在房屋四角制作钢筋混凝土垫块，垫块内设6200钢筋网片，见图9-3-2。3.按图9-3-2在墙上打洞并埋入钢筋，用1:1水泥砂浆灌实，并与第二步同时施工。4.待钢筋混凝土垫块达到28d龄期后，将预应力钢筋按房屋尺寸焊接好，安放在施工图所示位置及标高，无螺纹的一端与预埋角铁焊牢，拧紧2号螺母使预应力主筋拉直即可，然后将有螺纹一端也焊于角铁一侧，同时取下1号、2号工作件，并将伸出角铁的预应力筋趁烤热瞬间迅速打弯焊于角铁一侧，见图9-3-2、9-3-3。5.将3号撑杆按图9-3-2所示位置照图9-3-4焊好。6.将拉紧螺栓按图9-3-4放置。7.待上述各项工作完毕后，即可拧动拉紧螺栓。注意应同时拧动螺栓上的螺母，待拧到张拉图所示位置后，预应力钢筋上的预应力即达到设计要求。此时施加预应力的工作即告完成。8.构造要求。按规范要求用C30号细石混凝土将钢筋封闭形成钢筋混凝土圈梁。利用上述方法还成功地对其他几幢房屋进行了加固处理。竣工后，建筑物不再出现裂缝，取得了较好的技术经济效果。第1章 地梁下用钢筋混凝土压入桩进行基础托换第1节 工程概况该工程为新建5层办公楼，验收时发现西端山墙窗台下产生了竖向裂缝和水平裂缝，水裂缝宽达10mm。紧连山墙开间的底层纵墙均有上宽下窄的斜裂缝，最大缝宽3mm。由于此处屋顶有一个20m3的水池要装水，因此必须加固才能确保安全。地质资料表明，工程场地内粘土与亚粘土并存，虽为较厚的匀质土（69m），但其工程特征有明显差异，见表9-4-1。西端有裂缝的山墙基础处在亚粘土区域中，埋深仅为1.2m，地基土含水量受地表水影响较大。亚粘土较粘土透水性强，当它含有一定水分时，上部荷载主要由亚粘土中固体颗粒和孔隙水压力来承担；当天气连续干旱时，地基土失水，孔隙水压力逐渐消失，同时固体颗粒压力逐渐增大，亚粘土被压缩，而粘土的含水量相对稳定，对地基影响并不明显，因而造成地基不均匀沉降。下雨后，地表水很快渗入亚粘土中，孔隙水压力得到补偿，固体颗粒压力减少，亚粘土出现回弹现象，山墙上裂缝便呈现闭合的趋势。因此，地基土含水量的变化，是造成房屋开裂的主要原因。该工程基础加固，采用地梁下压入桩进行基础托换，不但可以把上部荷载直接传递到含水量相对稳定的深层土中（3.5m），避开大气对土层的影响，同时可减轻原基底压力，减少地基下沉，具有工程量小，费用低，结构性能可靠的特点。第2节 压桩的设置地梁下钢筋混凝土压人桩的设置根数，主要与单桩承载能力的大小有关。一般单承载力由桩的截面大小、桩长、地基特征值、地梁承顶能力、建筑物自重等诸因素确定。由于地基持力层较浅，承载力较高，预计压入土中的摩擦端承桩不可能很长。考虑到施工简便和经济效益，采用了较小桩的截面（200mm200mm）和较高的单桩承载能力（200kN）。要求压桩封顶完成后，墙与地梁的空隙用泵压入水泥砂浆填充密实，由于操作导坑也用毛石混凝土恢复充填，因此，可使原有地震承载力得到恢复，与压入桩处于共同工作状态。原有地基的承载能力，可用轻便触探仪测定，不足部分由压入桩承担。每米长地梁下需设置压入桩的根数n可按下式计算：式中G+P每米长基础上恒载与活载之和（kN）；R基础底面的地基承载力（kN/m2）；A每米长基础底面积（m2）；Pj 压入桩的单桩承载力（kN）。第3节 地梁承顶压能力复核在地梁下，通过千斤顶进行压桩，其反力直接传给地梁。由于一般民用建筑的地圈梁多按构造配置，其截面及配筋普遍偏小，在压桩过程中，地梁被顶裂时有发生。因此，施工前应对地梁的承顶压能力进行复核。根据结构状况，地梁可看成具有不间断弹性支座的连续梁，以千斤顶反力作外力，直接作用在弹性地基梁上计算内力，并验算其截面强度。但这种计算过于繁琐，不适于施工现场应用。采用倒梁法简化计算过程，一般施工开挖操作导坑宽度约0.8m，故近似取地梁长1.0m，并假定其上作用均布荷载，根据最大压桩力和千斤顶上钢垫板宽度，可求出地梁内力。当复核地梁截面强度为安全时，便可施工。否则，应在地梁下增设钢托梁或钢筋混凝土地梁。一般新增混凝土地梁长1.0m，截面取bh=300mm250mm，当被加固房屋未设地梁时，在墙下设置这种短地梁，也可以进行压桩作业。第4节 接桩在压桩过程中，如何逐节将桩连接起来，是基础托换的关键。通常有硬接和软接2种方法。1.硬接，即采用常规的硫磺胶泥浆锚接法。其头节桩飞中节桩、顶节桩的构造见图9-4-1。2.软接，即用微膨水泥砂浆错接法，砂浆采用525号普通硅酸盐水泥和中砂，重量配合比为1:1。砂浆中含有水泥重量14%的膨胀剂，膨胀剂中生石灰膏与矾土水泥之比为1:1.1，并适量加入缓凝剂。要求在压桩全过程中，砂浆不凝结。按此配方灌孔砂浆28d的锚固力可达0.9MPa。软接桩的构造，与硬接桩略有不同，系采用70钢管作桦头结合，见图9-4-2。制作时，应将铜管内注满混凝土。接桩时，将下节桩端面用砂浆找平，灌入下节桩预留孔的砂浆比空隙体积多3%，对孔安装后，轻轻转动上节桩，使砂浆充满缝隙。第5节 施工要点9-4-5-l预制桩段预制桩采用C28C38混凝土制作，其桩段数可按压入持力层1.0m进行估算。桩在制作时，首先将预埋铁件及错孔尺寸的误差控制在4mm以内，且两端桩顶面应与桩身垂直平整，混凝土养护达到设计强度后，方可使用；其次，顶节桩的长度，除按1.0m长制作外，需适当制作一些0.5m长的桩段，以便在桩预压封顶时，能尽量缩小桩顶到地梁底面的净距，从而减少预压支撑用工字钢（或钢管）的长度。，.9-4-5-2开挖导坑在基础一侧开挖操作导坑的尺寸为1.2m1.0m，并逐步扩展到毛石基础底面，再从基础扒掉约0.8m宽的缺口。当桩段长1.0m时，采用300kN手摇式千斤顶，一般需挖导坑深度约1.5m。导坑挖好后，应立即进行连续压桩施工。如通雨天，需进行搭棚断水操作，以免地表水流入导坑，造成地基承载力下降和加大地基沉降等不良后果。9-4-5-3压桩1.导坑内桩位处的地梁底面，在压桩放钢垫板部位，如遇凹凸不平，应用水玻璃早强砂浆抹平后，再进行压桩作业，否则，地梁会因受到局部挤压而顶裂。2.将头节桩垂直放入挖孔基础缺口的桩位上，在桩顶上安装千斤顶，铺放千斤顶上下钢垫板及工具垫块（见图9-4-3），然后给千斤顶加荷，将桩压人土中。一般手摇式千斤顶行程有限，不能一次压桩到位，我们采用4根钢管焊成的工具垫块。当每节桩长为1.0m时，只需制作150mm、300mm和600mm三种高度的垫块即可满足施工要求。在压桩过程中，由于地基土质不均匀等原因，往往会造成桩段倾斜，这时应注意随时纠偏，否则，会造成纠偏失效，使桩的承载力降低，或使桩被局部偏压挤坏而报废。3.当压桩贯人接近持力层时，应更换为顶节桩，然后将压力提高至1.5倍设计单桩承载力，或用百分表观察到千斤顶已将地梁微微向上顶起时，即停止加荷。对桩加压荷载的大小，可用油压表测量，也可将压力传感器装在千斤顶上，接电阻应变仪进行测量。4.当千斤顶对顶节桩加压至1.5倍设计单桩承载力时，应维持10min，作为提高桩尖段摩擦力和对桩尖嵌入深度的补偿。然后在千斤顶两侧的顶节桩上，用2根工字钢（或钢管）顶住地梁，并同时打紧钢模，只要转移10%的荷载，就能有效地对桩进行预压，从而阻止了桩的回弹（回弹值控制在1mm以内），使桩立即参加工作。最后用毛石混凝土恢复原基础至桩顶，卸去千斤顶，并在桩顶的插筋孔中接长钢筋至地梁底面，立模后用C28混凝土浇灌好桩帽封顶，再全部恢复剩下的基础和地坪。第6节 结语该工程地梁下用钢筋混凝土压入桩进行基础托换，按上述设计，方法，只需压人8根桩，共计38m长，现已投入使用两年多，经复查该房屋基础不均匀下沉已得到控制，原砖墙裂缝修补后闭合完好，未发现异常现象，说明加固方案是成功的。