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鋼筋樁在某廠房加固中的應用

09-20 16:18:52  瀏覽次數:715次  欄目:建筑工程技術
標簽:工程技術,建筑設計, 鋼筋樁在某廠房加固中的應用,http://www.nvlbio.live

  摘要:文章從理論上對鋼筋樁進行了闡述,并結合工程實例,介紹了鋼筋樁在某廠房加固中的應用,對從事工程設計、施工的技術人員,特別是對于加固補強的人員,具有一定的參考價值。

  關鍵詞:鋼筋樁;廠房加固;加固補強

  鋼筋樁是將粗鋼筋(鋼筋直徑≥25mm)作為豎向結構構件直接打入地下,粗鋼筋作為受力構件直接承擔上部結構傳來的豎向荷載。鋼筋樁屬于柔性樁,一般僅適合用于基巖埋深較淺,上部土層為黏土或亞黏土的土層,樁尖打入基巖一定深度,作為支點,樁身置于土層中,土對鋼筋樁的側向壓力起到側向支承作用,鋼筋樁的穩定性主要取決于樁側土層的抗剪中,土對鋼筋樁的支承力則取決于樁尖處于基巖的強度和樁尖進入基巖的深度。

  鋼筋樁一般是按端承樁考慮,鋼筋樁并不能考慮由它承擔基礎上的全部荷載,僅起到減少基底應力的作用。在工程加固中采用鋼筋對基礎加固補強的應用實例并不多見,其主要原因有:

  首先,鋼筋樁是柔性樁,而且樁的直徑較細,直接用鋼筋樁來承擔豎向荷載,樁的穩定性問題是其主要弱點。

  其次,采用鋼筋樁加固工程的實踐太小,相關的試驗資料比較匱乏,一般設計單位和業主不敢采用。

  再次,由于鋼材的銹蝕原因,直接將鋼筋打入在潮濕的土層中,鋼筋的耐久性令人擔心。

  由于鋼筋樁的施工工藝非常簡單,施工速度快,鋼筋樁的長度方向的連接處理直接和簡便,因此,這種樁特別適合用于場地狹窄,凈空低矮的工程地基的加固。目前在工程地基加固領域中廣泛采用樹根樁、錨桿靜壓樁等微型樁的同時,在遇到特殊的施工場地和環境條件的地基加固方案選擇時,鋼筋樁也不失為一種有效的加固手段,值得研究與開發。

  一、鋼筋樁的應用范圍

  采用鋼筋樁對地基進行加固補強有一定的局限性,這種方法對工程的土質、基巖的深度以及基礎的形式均有要求,當這類基礎發生了如下問題,就可以考慮采用鋼筋樁進行加固補強:

  1.地基和基礎承載力不足時;

  2.由于地質勘察、設計和施工原因,建筑物建成后,發生不均勻沉降;

  3.建筑的地基基礎加固;

  4.土體邊坡穩定加固等。

  二、鋼筋樁施工的主要特點

  1.鋼筋樁的打樁施工對施工場地要求不高。

  2.鋼筋樁打樁施工時噪音小,振動小,對周邊建筑物影響小。

  3.鋼筋樁施工過程所有操作都可在地面上進行,比較方便。

  4.鋼筋樁與原有基礎承臺聯結成一個整體,基礎與鋼筋樁共同工作,承擔上部荷載。

  5.鋼筋樁的樁徑很小,因而施工對原有的建筑物的基礎和承臺幾乎不產生擾動。

  三、工程實例

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  某廠試驗車間接跨工程,長30m,跨度為(15+21)m,廠房高度13m,基礎做法是:素混凝土墊層上做混凝土杯口基礎,杯口基礎下設計未考慮做樁基礎;廠房上部結構為鋼筋混凝土排架結構。距離本車間東山墻5m處一幢6層樓的綜合辦公樓。

  該廠房基礎處于坳鉤地段,場地各層土層的厚度和性質在垂直和水平方向上有一定差異,且底部是基巖風化帶面起伏較大,坡度最大可達到20°~30°,廠房荷載分布不均勻,山墻處集中荷載較大,內設30t橋式吊車1臺。

  接跨工程剛竣工后不滿1年,廠房就出現了較嚴重的使用功能方面的問題,主要問題如下:東山墻與屋面板的交接處被拉裂開,防水卷材被拉裂,出現漏水現象;東山墻與邊柱已經分離,且整個山墻朝東外傾斜;廠房沿墻面出現不同程度的裂縫,裂縫在16-17軸處尤為嚴重,窗間墻處已出現45°斜裂縫,并已貫通。從整個廠房來看,裂縫的主要特點是:

  1.伸縮縫處的裂縫是上寬下窄;

  2.山墻與抗風柱、邊柱間的裂縫是上大下;

  3.廠房北面的裂縫比南面多;

  4.廠房地坪上的裂縫在接跨軸線16-17處突然增加,并且裂縫的走向是平行于橫軸線,被裂縫分割出的兩塊地坪之間出現了西高東低的現狀。

  經對裂縫產生的原因分析,主要是接跨廠房車間是建造在地質的坳溝地段,場地各土層的厚度和性質在垂直和水平方向存在著一定的差異,且土層底部基巖風化帶面起伏較大,起伏坡度最大可達20°~30°,廠房的上部荷載分布不均勻,山墻處的集中荷載較大,因此,實際裂縫所產生的現狀基本與地質報告所描述的基巖起伏情況相吻合。

  由于廠房的裂縫還在隨時間繼續發展(現場測試裂縫按速度按8mm/月的速度發展),裂縫的發展已嚴重影響到廠房的正常使用,并對在車間工作的人員構成了人身安全的威脅,因此必須采取措施控制裂縫的開展,并對廠房的基礎進行有效的加固。

 。ǘ⿲α芽p的現場處理及加固方法選擇

  因為裂縫還在發展,對本次工程質量問題的處理需要分為二個方面進行,即一是降低和延緩裂縫的發展速度;二是對廠的基礎進行承載能力的加固補強。

  1.降低和延緩裂縫的發展措施。

 。1)限制車間內30t行車的運行范圍,不允許行車在16-17軸的范圍內運行,減小廠房的附加豎向荷載;

 。2)將車間山墻17軸線的實心磚墻全部拆除,然后將實心磚墻改為砌空心磚墻,這樣可以有效地減低17軸線處山墻荷載;

 。3)對廠房伸縮縫和山墻女兒墻的防水節點進行重新處理,防止雨水對地基基礎的侵蝕。

  2.對廠房基礎加固補強的方案。本次對廠房基礎加固補強的核心工作是考慮如何對山墻處已經嚴重沉降的杯口基礎進行豎向承載能力的加固和補強。本施工現場對加固方案的選擇和實施還有一些具體的限制條件。

 。1)山墻基礎緊鄰原有的綜合辦公樓,廠房與辦公樓之間的空間狹小,施工工作面不能允許體積較大的樁基施工機械進出本現場;

 。2)對本廠房的基礎加固施工時,不能影響臨近的原有建筑物的安全,不能擾動和改變原實驗車間的靜力平衡狀態;

 。3)在基礎加固期間原有的實驗車間不能停產,原有的綜合辦公樓需要正常的工作與辦公;

 。4)工廠的總體生產計劃要求,本生產車間的正常產品生產必須很快恢復正常的狀態,因此,對基礎實施的加固補強施工時間不能長,一次加固完成后不能留有后患。

  因此,本廠房的基礎加固工作是一個比較棘手的問題,排除了混凝土預制樁、鉆孔灌注樁以及鋼板樁等方案后,選擇了對環境影響最小、施工最為簡便、加固施工工期最短并且加固費用最為經濟的鋼筋方案。

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  1.鋼筋樁。設計的鋼筋樁的直徑為32,每根鋼筋樁的樁長需要根據所處的地質位置不同、基巖的深度變化情況來確定,即每根鋼筋樁的樁尖必須進入基巖內≥50cm進行有效地嵌固才能達到設計要求,一般為約10m左右。鋼筋樁全長是通過一段一段的標準節焊接完成的,每一工標準鋼筋樁長4m,首節鋼筋樁(樁頭)要求做磨處理,鋼筋樁表面在施打前要求做防銹處理。

  鋼筋樁在施工下打過程中樁身的垂直度是通過二臺正交的經緯儀來控制的。

  2.鋼筋樁與基礎承臺連接。

 。1)將原有廠房的杯口基礎暴露出土層,將杯口基礎二邊鑿開,并分別擴寬300mm,以便打入鋼筋樁;

 。2)將鋼筋樁按設計位置打入后,在擴寬部位做素混凝土墊層,厚度與原廠房杯口基礎相同;

 。3)鋼筋樁是通過400mm長的φ14短鋼筋與原杯口基礎的主鋼筋焊接相連接,燭接的搭接長度要求≥80mm;

 。4)杯口基礎二次澆筑混凝土前需要對接頭表面進行糕鑿毛處理,鑿毛面在澆筑混凝土前需要進行24h濕潤處理,然后用C20混凝土澆筑完成。

  3.基礎加固的施工程序。

  4.鋼筋樁的試驗。為了檢驗鋼筋樁的加固基礎的實際效果,現場抽取了兩根鋼筋樁做靜荷載試驗,為了進行數據對此,現場分別選擇了一根φ25和一根φ32的鋼筋樁進行靜荷載試驗和數據比較。

  靜載試驗采用了錨樁方案,千斤頂加載。試驗荷載級取0.5~1t為相鄰級差,卸荷級差為5t。由于鋼筋樁是樁尖打入基巖的柔性樁,其破壞應該是由鋼筋受壓失穩造成的,所以在靜載試驗過程中,每級加荷后持荷的時間沒有必要太長,保持載5~30min就可以了。終止加荷條件也是從鋼筋樁的受力特性來考慮,受壓失穩主要表現在樁的突然下沉就傾斜,柱頂產生水平位移,所以試樁的終止加載條件確定為:

 。1)樁發生不停滯的下沉;

 。2)某級加荷后樁頂的下沉超過一級荷載的5倍;

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