新建商品房的适宜加固方法

GXF360 2017-05-21

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新建商品房的适宜加固方法

吴韬1,伊新富2

(1.浙江交工高等级公路养护有限公司,浙江杭州 310052；2.浙江省城乡规划设计研究院,浙江杭州 310030)

摘要：从地基基础、混凝土结构和砌体结构三个方面,通过一些典型实例,介绍了新建商品房的一些适宜加固方法：用预应力管桩来补桩，锚杆静压桩的加固，体外预应力加固和置换法加固，构造柱的加固和钢筋网水泥砂浆面层加固法。这种介绍对于新建商品房的加固设计有参考价值。

关键词：新建商品房；适宜加固方法；地基基础；混凝土结构；砌体结构

1 背景概况

新建商品房在我国的建设工程中占有很大比例。老百姓花了大笔资金买了商品房,如果发现其中存在明显的加固痕迹,就会对商品房的安全性产生怀疑,对自己花了大价钱却买到“次等品”难免产生不满的心理。所以,在新建商品房产生较大质量问题要进行加固时,采用普通的粘钢加固和粘贴纤维加固并不是最适宜的加固方法。下面,分地基基础、混凝土结构和砌体结构三个方面讨论新建商品房的适宜加固方法。

2 地基基础的适宜加固方法

2.1 桩身强度不足的补桩

某大型公寓为单身公寓与多单元公寓相结合,底层和地下层为公建的组合式公寓。长度达到117.6 m,宽度达到52 m。地下室的中间部分为地下汽车库,两边为自行车库。地面以上共有8栋6层的住宅公寓。

设计根据不同的情况,分别采用不同的桩型,主要使用的桩型为：

直径426 mm沉管灌注桩；

桩径800 mm的人工挖孔灌注桩,要求单桩竖向承载力特征值不小于2 300 kN；

桩径1 100 mm的人工挖孔灌注桩,要求单桩竖向承载力特征值不小于4 200 kN。

桩基施工完成后,根据建设单位提供的《桩基检测报告》,部分区域的人工挖孔桩未达到设计要求。依据建设单位、勘察、设计、施工、监理、桩基检测单位、质量监督站和专家会议的意见,按如下方案进行桩基加固：

1)中间地下车库底下A1 100的大直径人工挖孔桩按单桩竖向承载力特征值取2 300 kN进行桩基加固。

2)两边A800的人工挖孔桩分不同情况进行处理：

①Ⅰ类、Ⅱ类桩按不低于20%的比例进行高应变检测承载力。

如果检测结果的承载力特征值达到2 300 kN的要求,可以不进行桩基加固。

如果检测结果的承载力特征值在1 400～2 300 kN之间,则按单桩承载力特征值取1 400 kN进行桩基加固。

如果检测结果的承载力特征值低于1 400 kN,则统一按缺陷桩基本不考虑承载力进行桩基加固。

②Ⅲ类、Ⅳ类桩,则统一按废桩不考虑承载力进行桩基加固。

3)加固采用A500的先张法预应力混凝土管桩。之所以采用管桩,是因为原来是采用人工挖孔桩,施工记录可以清楚地显示桩长和地基土的情况。管桩的实测桩长可以根据人工挖孔桩的施工记录作为判断进入持力层的依据。要求桩尖进入6-1层全风化砂岩不少于1.0 m,单桩竖向承载力特征值不小于500 kN。正式加固施工前应进行试打桩确认施工和设计参数。施工加固组织设计必须经现场监理工程师签字认可,并报建设单位审核通过后方可实施。加固施工时,施工单位和监理单位均应加强管理,确保加固施工质量。

4)加固施工完成后须用可靠的动测法进行检测,数量不少于总桩数的20%,并做静载荷试桩,试桩位置根据打桩情况确定。

5)补桩完成后,经检测能满足设计要求。现在去现场查看,一切均好,地基基础和上部结构没有出现任何问题。

2.2 组合纠倾技术

某住宅楼由四个单元组成,为7层混凝土空心小砌块混合结构。长49.4 m,宽11.2 m,建筑物高度19.6 m。采用浅埋筏板基础,筏板厚度为300 mm。该楼在主体结构完工后进行装修时,发现房屋有较大的倾斜,并且在继续发展。最大倾斜率为10.8‰,平均倾斜率为8.8‰,已超过了现行规范的要求。

由于该住宅为混凝土空心小砌块混合结构,基础底板薄,整体刚度差。造成房屋严重倾斜的主要原因是由于淤泥层比较深厚,建筑物重心和基础底板形心不重合,引起地基产生不均匀沉降。

综合考虑各种因素,为确保成功和安全,选择采用静压桩加固和水平掏土为主的组合纠倾技术。

采用锚杆静压桩对地基进行加固和托换,以减小房屋沉降。锚杆静压桩断面尺寸为250 mm×250 mm,桩身混凝土强度等级为C30。根据现场条件确定桩的分段预制长度为2.0 m和1.5 m,并预制一些短桩。设计锚杆静压桩桩长由压桩力和进入持力层深度双重控制,以压桩力控制为主,要求进入持力层深度不小于0.8 m,压桩入土深度根据地质情况设计以16 m为主。压桩力经现场试验确定为至送桩面的压桩力不小于160 kN,然后送桩。

考虑到沉降较大一侧地基土体中附加应力较大,为了防止纠倾后继续产生不均匀沉降,在布桩时,在沉降较大一侧桩数适当增加。施工布桩时桩位应尽量靠近承重墙,桩中心距承重墙轴线为500 mm。

工程要求经纠倾后房屋的倾斜率必须在3‰以内。当沉降较大的一侧所有锚杆静压桩压桩结束后,先进行封桩,然后在沉降较少一侧压入防护桩,以防止“矫枉过正”,再在这一侧采用土加荷反压,靠近房屋基础外缘挖竖井排水,在筏基下采用水平掏土等综合措施,促使沉降产生。当房屋倾斜率调整到3‰以内时,锲紧防护桩,并对基础下水平掏土缝隙用压力灌满砂浆,完成地基的加固和房屋的纠倾工作。考虑到住宅楼较长,整体刚度较弱,在进行纠倾施工时,掏土在纵向应尽量同时进行,以避免或减小纵向的附加不均匀沉降。

本工程的加固设计及施工方案合理,简便宜行,传力明确,可控性强。纠倾后最大倾斜率为1.96‰,平均倾斜率1.65‰,均符合现行规范的要求。完工进行复测,房屋倾斜基本不变,直到现在一直保持稳定状态。

2.3 锚杆静压桩加固法

某综合楼原设计为4层钢筋混凝土框架结构,原基础设计采用A426锤击沉管灌注桩。但建设单位擅自决定只建一层即可,故要求施工单位在施工过程中将基础改为钢筋混凝土独立基础和条形基础。但在已施工完成首层的基础时,建设单位又决定按原设计加建至4层。

根据地质勘察报告和对已建基础进行开挖检验,发现基础均埋置于粉质黏土层。勘察报告提供的地基承载力特征值fak=100 kPa,均不能满足加建至4层时上部结构荷载传至基底压力的要求。因此,决定采用静压桩加固基础,并考虑桩群、土、承台的相互作用效应,充分利用已施工独立基础和条形基础的地基承载力,作为桩基承载力的补充。

加固主要采用250 mm×250 mm静压方桩和300 mm×300 mm静压方桩,入土深度15 m,桩长13.5 m,实测基础埋深为1.5 m。桩身混凝土强度等级C30。

验算柱下桩基承台的抗冲切、抗剪和抗弯承载力均满足要求。

由于已施工房屋仅1层,静压桩反力不够,因而先施工2～3层框架,待3层楼板施工完成后即可施工静压桩。采用桩入土深度和压力表双控制的方法,满足设计承载力的要求。

桩嵌入承台内长度为100 mm。压桩孔内应采用C35微膨胀早强混凝土浇筑密实。压桩施工应对称进行。开凿压桩孔并将孔壁凿毛清理干净,压桩孔将原承台钢筋割断弯起,待压桩后再焊接。楔形孔上部为350 mm×350 mm,下部为450 mm×450 mm。开凿锚杆孔,应确保锚杆孔内清洗干燥后再埋设锚杆,并用粘结剂封固。各承台应在压桩完毕后焊接锚杆交叉钢筋,清除压桩孔内杂物,然后与桩帽一起浇筑C35微膨胀早强混凝土,厚度为500 mm(浇筑前周边原承台应凿毛清洗干净)。

该项目采用锚杆静压桩进行建筑物基础的加固,效果较好,能迅速阻止建筑物的沉降,满足承载力的要求,加固后地基变形较小；锚杆静压桩加固法施工时无振动,无噪音,操作场地小,设备简单,操作方便,适应范围很广。

3 混凝土结构的适宜加固方法

3.1 体外预应力加固法

某商品房为4层框架结构，在主体结构完工时,发现2层的悬挑梁产生裂缝。在靠近支座附近有4根上大下小的垂直裂缝,最大裂缝宽度为0.4 mm,挑梁端下垂约5 mm。对该工程所有结构构件进行普查,未见其他异常现象。现场对混凝土构件的回弹检测结果,也基本符合设计混凝土强度等级C25的要求。

经查阅设计及施工资料,发现已破损的悬挑梁构件混凝土浇筑和养护期间,气温较低。施工拆模时,混凝土强度等级估算只达到了设计强度的50%左右。因此，过早拆模使混凝土强度没有达到设计要求,是开裂的主要原因。

经过多种加固方法的对比后,决定采用体外预应力加固法。通过对加固结构所新增的钢筋施加预应力,可以产生与外载相反的等效荷载,抵消部分外载,如同卸载一般,使原结构在外载作用下产生的裂缝宽度、应变和应力等发生相反的变化,从而可减小原结构的应力水平和减小后加材料的应力滞后现象,达到充分发挥后加材料强度的目的。此外,由于预应力加固挑梁,因其新增的钢筋及少许的截面高度均在梁顶,加固后对房屋净空影响不大。挑梁加固新增预应力钢筋为2Φ22,张拉控制应力取0.8fptk。施加预应力采用折线法。

加固后至今使用一切正常。体外预应力加固法,在经济上费用省、造价低,且简便易行,可以大量推广应用。

3.2 置换混凝土的加固法

某商品房为地上12层,全现浇框架-剪力墙结构。建至5层时发现2层部分墙体和柱子的外观颜色异常,检测后确认混凝土实际强度明显低于原设计强度C30,且低于规范下限要求。该结构除2层部分颜色异常的柱子和墙体外,其他各层墙柱的混凝土强度均满足设计要求,事故是因为商品混凝土配比有误。

根据现场实际情况,经多方案比较并协调有关各方意见,对结构2层存在混凝土强度缺陷的墙柱统一采用水泥基灌浆料表层等截面置换加固方法,并按以下两阶段分步实施。

阶段Ⅰ：1)确认所有被加固混凝土墙柱的位置；2)在被加固墙柱周侧及层1、3对应位置设钢管安全支撑；3)剔除被加固柱子和墙体边缘构件的低强周边截面,整理外露配筋并清除表面粘连物；4)安装模板,充分润湿剔凿面；5)在模板内浇筑强度不低于C50的水泥基灌浆料,全截面置换柱和墙体边缘构件。

阶段Ⅱ：1)确认置换柱子和墙体边缘构件的灌浆料强度达到75%加固设计要求后,均匀剔除被加固墙体两侧及洞口内侧的低强度表层,整理外露配筋并清除表面粘连物；2)清理剔凿面疏松层,确认墙面剔凿厚度；3)在两片外露钢筋网间增设拉结筋Φ8@ 600,与原拉结筋错开间隔布置；4)安装模板,充分润湿剔凿面；5)在模板内浇筑强度不低于C50 的水泥基灌浆料；6)确认置换材料强度达到75% 加固设计要求后,从上往下逐层拆除安全支撑。

经计算复核,阶段Ⅰ剔凿置换柱子和墙体边缘构件时,墙段截面可承担全部实际作用荷载；阶段Ⅱ剔凿置换墙体表层截面时,已置换的柱子和墙体边缘构件可承担相应全部实际作用荷载。此分期剔凿施工选择,主要与被加固墙柱的混凝土强度过低有关,可使构件之间的墙柱和先期置换的构件能先后作为安全支撑,并使墙柱两侧的钢管支撑成为第二道安全防线。

墙柱加固后,各项承载力与耐久性不低于原设计要求；墙柱加固不改变结构外观与使用面积；低强混凝土墙柱在加固施工中无新增变形与裂缝。