多層建筑施工論文：多層建筑沉降縫對傾及糾偏分析

1、 多層建筑施工論文：多層建筑沉降縫對傾及糾偏分析【摘要】:根據(jù)據(jù)相鄰基基礎(chǔ)相互互作用的的分析理理論,發(fā)發(fā)展了被被沉降縫縫分隔的的兩個建建筑單元元對傾、糾偏的的計算方方法。糾糾偏分析析分以下下步驟進(jìn)進(jìn)行:糾糾偏前在在有效荷荷載作用用下作沒沒有樁支支承的兩兩個相鄰鄰單元基基礎(chǔ)的相相互作用用分析;糾偏后后在剩余余荷載作作用下作作有靜壓壓樁支承承的兩個個相鄰單單元基礎(chǔ)礎(chǔ)的相互互作用分分析;然然后對兩兩個計算算結(jié)果進(jìn)進(jìn)行疊加加;有效效荷載相相對總荷荷載的比比例與根根據(jù)沉降降觀測資資料推算算的固結(jié)結(jié)度相當(dāng)當(dāng)。本文文的計算算方法可可近似考考慮單樁樁極限承承載力的的影響和和沉樁產(chǎn)產(chǎn)生的拖拖帶作用用。最后后對一

2、個個工程實實例進(jìn)行行了分析析,根據(jù)據(jù)傾斜量量與樁數(shù)數(shù)的相互互關(guān)系可可確定控控制傾斜斜和糾偏偏的最佳佳樁數(shù)。關(guān)鍵詞:相互作作用;對對傾;糾糾偏;沉沉降縫;固結(jié)度度收稿1前言近年我國國軟土地地區(qū)常出出現(xiàn)一些些沉降縫縫兩側(cè)建建筑物對對傾碰頂頂,造成成兩側(cè)建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)損壞的的事故,隨后不不得不面面臨糾偏偏加固問問題。而而對這方方面機理理的研究究卻很少少,缺乏乏有效合合理的計計算分析析方法。對于基礎(chǔ)礎(chǔ)傾斜一一般用近近似方法法計算,假定基基礎(chǔ)為柔柔性基礎(chǔ)礎(chǔ),基底底壓力線線性分布布,然后后用分層層總和法法計算基基礎(chǔ)兩端端的沉降降,兩點點之間的的沉降差差除以兩兩點之間間的距離離即為該該基礎(chǔ)的的傾斜。對于絕絕對

3、剛性性基礎(chǔ),作者已已在文獻(xiàn)獻(xiàn)1中基本本解決了了對高層層建筑箱箱形基礎(chǔ)礎(chǔ)傾斜的的綜合分分析問題題,提出出的方法法可綜合合考慮偏偏心荷載載、基礎(chǔ)礎(chǔ)的埋深深效應(yīng)、荷載的的高重心心效應(yīng)、鄰近建建筑物的的相互影影響問題題。文獻(xiàn)獻(xiàn)2進(jìn)一步步實現(xiàn)了了相鄰樁樁基礎(chǔ)由由于相互互影響導(dǎo)導(dǎo)致對傾傾的計算算分析。本文在在文獻(xiàn)1、22計算算方法的的基礎(chǔ)上上,提出出了沉降降縫兩側(cè)側(cè)建筑物物對傾及及錨桿靜靜壓樁加加固糾偏偏的計算算分析方方法,并并對一個個工程實實例進(jìn)行行了分析析研究。2相鄰鄰基礎(chǔ)傾傾斜計算算的基本本原理對多層建建筑基礎(chǔ)礎(chǔ)的傾斜斜問題也也可近似似按剛性性基礎(chǔ)來來分析,假定某某被影響響剛性基基礎(chǔ)的基基底始終終與

4、地基基緊密接接觸,將將接觸面面劃分為為n個矩矩形網(wǎng)格格,在上上部荷載載與相鄰鄰基礎(chǔ)荷荷載的影影響下,考慮基基礎(chǔ)埋深深和建筑筑物高度度對傾斜斜的影響響后,剛剛性基礎(chǔ)礎(chǔ)地基反反力和整整體傾斜斜式中:xi,yi,Ri分分別為第第i個網(wǎng)網(wǎng)格的中中點坐標(biāo)標(biāo)和集中中反力;x、y、ss分別為為基礎(chǔ)平平面坐標(biāo)標(biāo)原點沿沿x軸、y軸的的整體傾傾斜值和和沉降量量;P,Mx,My分分別為上上部荷載載的豎向向合力及及其對xx軸、yy軸的偏偏心彎矩矩;i為相相鄰建筑筑物的荷荷載對各各網(wǎng)格中中心點產(chǎn)產(chǎn)生的附附加沉降降; ij為地基基的柔度度矩陣,ij表表示第jj網(wǎng)格的的單位荷荷載對第第i個網(wǎng)網(wǎng)格產(chǎn)生生的沉降降,即為為各網(wǎng)格

5、格單元間間的相互互影響系系數(shù),作作為樁基基礎(chǔ)就是是樁土樁相互互作用系系數(shù),對對于分層層地基模模型,可可根據(jù)BBousss-iinessq及MMinddlinn應(yīng)力公公式用分分層總和和法求得得。I=1336b11D4,b1為為矩形箱箱形基礎(chǔ)礎(chǔ)側(cè)面的的計算寬寬度,由由于基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度較較大,可可近似取取受力側(cè)側(cè)面的基基礎(chǔ)寬度度,D為為基礎(chǔ)埋埋深;mm為地基基比例系系數(shù);hh為上部部結(jié)構(gòu)荷荷載重心心的高度度。為了了對同時時建造的的A、BB兩座相相建筑的的相互影影響進(jìn)行行分析,令BA、AB分分別為AA基礎(chǔ)對對B基礎(chǔ)礎(chǔ)和B基基礎(chǔ)對AA基礎(chǔ)產(chǎn)產(chǎn)生的附附加沉降降。A基基礎(chǔ)受BB基礎(chǔ)作作用而產(chǎn)產(chǎn)生的AB的的影響而

6、而改變基基礎(chǔ)變形形和基底底反力分分布,將將使BA發(fā)發(fā)生變化化,這又又最終影影響到BB基礎(chǔ)的的分析結(jié)結(jié)果和AB,要最后后確定這這種影響響量,就就需要迭迭代法來來分析。具體分分析步驟驟可見文文獻(xiàn)11、2所述。3錨桿桿靜壓樁樁糾偏計計算方法法考慮糾糾偏前后后基礎(chǔ)受受力狀況況的變化化,基礎(chǔ)礎(chǔ)糾偏計計算需要要按以下下步驟進(jìn)進(jìn)行:31糾偏前前的基礎(chǔ)礎(chǔ)傾斜計計算基礎(chǔ)礎(chǔ)糾偏計計算的基基本原理理同上,糾偏前前的基礎(chǔ)礎(chǔ)傾斜計計算,可可直接按按公式(1)計計算,只只要將計計算荷載載取已經(jīng)經(jīng)轉(zhuǎn)化為為有效應(yīng)應(yīng)力部分分的有效效附加荷荷載。即即:Ptt=UP=SStSP(2)式中中:U為為地基平平均固結(jié)結(jié)度,SSt、SS分

7、別為為加固前前的基礎(chǔ)礎(chǔ)沉降和和最終沉沉降。32糾偏后后的基礎(chǔ)礎(chǔ)傾斜計計算錨桿桿靜壓樁樁糾偏后后的基礎(chǔ)礎(chǔ)傾斜計計算也可可按公式式(1)計算,與糾偏偏前計算算不同的的,只要要將公式式(1)中的天天然地基基的土土相互互作用系系數(shù)用樁樁土樁相互互作用系系數(shù)代替替,將計計算荷載載取糾偏偏前尚未未轉(zhuǎn)化為為有效應(yīng)應(yīng)力部分分的附加加荷載,即(11-Ptt)。與與通常的的樁基礎(chǔ)礎(chǔ)不同,糾偏靜靜壓樁主主要用于于控制變變形,樁樁的安全全系數(shù)很很小,相相當(dāng)一部部分樁的的工作荷荷載可能能相當(dāng)于于單樁極極限承載載力。而而按公式式(1)計算的的樁頂反反力卻可可能會超超過單樁樁極限承承載力,為此對對公式(1)進(jìn)進(jìn)行計算算時,

8、采采用了荷荷載截去去法(“l(fā)oaad ccut-offfproocedduree”)33,如如果計算算結(jié)果出出現(xiàn)某一一樁頂反反力大于于單樁極極限承載載力,即即令該樁樁的樁頂頂反力為為單樁極極限承載載力恒值值不變,同時將將該樁在在公式(1)左左邊矩陣陣中刪去去,將該該樁對鄰鄰近單元元的附加加沉降移移至右邊邊。33錨桿靜靜壓樁用用于糾偏偏時拖帶帶下沉的的近似計計算錨桿桿靜壓樁樁壓樁時時拖帶下下沉對基基礎(chǔ)傾斜斜的影響響,可通通過公式式(1)中的參參數(shù)反映,這里關(guān)關(guān)鍵是要要確定基基礎(chǔ)下各各網(wǎng)格單單元中心心的拖帶帶下沉量量。由于于擠土效效應(yīng),預(yù)預(yù)制樁沉沉樁對周周圍土的的影響通通常出現(xiàn)現(xiàn)地面隆隆起現(xiàn)象象,

9、而在在軟土地地區(qū)對已已有建筑筑物用錨錨桿靜壓壓樁進(jìn)行行糾偏加加固施工工時,卻卻常常有有附加沉沉降出現(xiàn)現(xiàn)。這一一現(xiàn)象是是很值得得研究的的,目前前還沒有有有效的的方法進(jìn)進(jìn)行定量量分析。在空曠的的場地上上,預(yù)制制樁沉樁樁對周圍圍土的影影響主要要表現(xiàn)在在擠土效效應(yīng)和沉沉樁過程程中產(chǎn)生生的拖帶帶下沉,前者往往往是主主要的;由于擠擠土效應(yīng)應(yīng)同時對對周圍土土的擾動動作用,土的強強度及變變形模量量降低,在基底底壓力作作用下,地基土土?xí)a(chǎn)生生新的附附加沉降降。作者者在此近近似認(rèn)為為,在軟軟土地區(qū)區(qū)已有建建筑物下下沉樁時時,由于于樁的數(shù)數(shù)量不多多、截面面尺寸較較小,擠擠土效應(yīng)應(yīng)產(chǎn)生的的地基隆隆起量與與對周圍圍土的

10、擾擾動作用用產(chǎn)生的的附加沉沉降相等等,錨桿桿靜壓樁樁沉樁對對周圍土土的影響響主要就就是沉樁樁過程中中所產(chǎn)生生的拖帶帶下沉。在壓樁樁施工過過程中,由于樁樁的擠土土效應(yīng),土的粘粘聚力被被破壞,土中孔孔隙水壓壓力增大大,土的的抗剪強強度將大大大降低低。因此,樁樁側(cè)摩阻阻力也就就明顯減減小。通通過對樁樁的壓樁樁阻力曲曲線和埋埋設(shè)在樁樁尖傳感感器測得得的樁尖尖阻力曲曲線進(jìn)行行分析,壓樁時時的樁頂頂壓樁力力曲線與與樁尖阻阻力曲線線非常接接近,進(jìn)進(jìn)入樁尖尖持力層層后,兩兩條曲線線才有明明顯的差差別。由由此可見見,壓樁樁阻力曲曲線反映映的主要要就是樁樁尖阻力力的變化化規(guī)律4。因此,沉樁過過程中產(chǎn)產(chǎn)生的拖拖帶下

11、沉沉主要是是由樁端端阻力產(chǎn)產(chǎn)生的。樁端及及樁端周周圍土的的位移可可近似按按下式計計算55:wwb=PPb(11-)4r00G(33-1)這兩幢幢建筑物物結(jié)構(gòu)封封頂時,發(fā)現(xiàn)沉沉降較大大,并且且相互對對傾明顯顯, 110號房房比8號號房更明明顯, 10號號房建筑筑物竣工工后不久久, 55樓沉降降縫兩側(cè)側(cè)墻體因因縫內(nèi)障障礙物出出現(xiàn)局部部鼓出開開裂現(xiàn)象象,隨即即破墻清清除并采采用錨桿桿靜壓樁樁進(jìn)行加加固糾偏偏。8號號房的沉沉降、對對傾量相相對較小小,在沉沉降縫碰碰頂前,對沉降降縫上部部兩側(cè)墻墻體采取取了減薄薄措施,加大了了沉降縫縫上部的的凈寬。圖2為為8號樓樓東西兩兩單元對對傾量(絕對值值,下同同)隨

12、單單元平均均沉降增增加的變變化情況況。從圖圖中可見見,建筑筑物傾斜斜量在早早期基礎(chǔ)礎(chǔ)沉降較較小時很很小,后后隨著沉沉降的增增大迅速速增加。西單元元的基礎(chǔ)礎(chǔ)長度要要小于東東單元,因此沉沉降也小小于東單單元,但但傾斜量量要大于于東單元元。圖33為100號樓東東西兩單單元對傾傾量隨單單元平均均沉降增增加的變變化情況況。在第第2366天,即即結(jié)構(gòu)封封頂約1125天天后,開開始在沉沉降縫附附近的建建筑物基基礎(chǔ)下進(jìn)進(jìn)行錨桿桿靜壓樁樁加固, 166天內(nèi)共共壓樁338根,樁位布布置情況況如圖11所示,樁長220m,以2層粉粉砂夾砂砂質(zhì)粉土土作為樁樁端持力力層,樁樁身截面面尺寸均均為25502500mm,最終壓

13、壓樁力3363鶫鶫4811kN。圖3中中的曲線線在錨桿桿靜壓樁樁施工后后出現(xiàn)了了峰值,說明對對傾值有有一定的的增加,這是由由于壓樁樁時有一一定的拖拖帶下沉沉,加大大了東、西單元元沉降縫縫區(qū)域的的沉降。隨著樁樁開始受受力發(fā)揮揮作用,沉降縫縫區(qū)域的的沉降速速率迅速速減小,而建筑筑物的兩兩端幾乎乎不受加加固影響響,沉降降速率依依然較大大,這勢勢必使建建筑物出出現(xiàn)自然然回傾,也即圖圖3中的的曲線出出現(xiàn)下降降現(xiàn)象,達(dá)到了了糾偏的的目的。42計算參參數(shù)確定定上述工工程實例例均采用用粉噴樁樁作復(fù)合合地基。目前,已有多多種復(fù)合合地基沉沉降計算算方法,本文采采用類似似天然地地基的分分層總和和法,加加固范圍圍內(nèi)復(fù)

14、合合地基壓壓縮模量量用下式式計算:Espp=mEp+(1-m)EEs(55)式中:Ep、Es分分別為粉粉噴樁和和天然地地基土的的壓縮模模量,mm表示置置換率。由于當(dāng)當(dāng)時試塊塊沒有作作過壓縮縮試驗,本文粉粉噴樁的的壓縮模模量按經(jīng)經(jīng)驗取值值,參照照文獻(xiàn)8水水泥土試試件的壓壓縮模量量Es=60鶫鶫1000MPaa,鑒于于實際施施工的水水泥土攪攪拌均勻勻度要比比室內(nèi)試試驗時差差,及當(dāng)當(dāng)時上海海地區(qū)粉粉噴樁的的施工質(zhì)質(zhì)量普遍遍較差,本文采采取不同同的數(shù)值值進(jìn)行試試算,由由于上部部采取了了復(fù)攪措措施,因因此可取取樁的上上部分壓壓縮模量量高于下下部。天天然地基基土的壓壓縮模量量已在文文獻(xiàn)77中列列出。43計

15、算結(jié)結(jié)果分析析對8號號房的主主要計算算結(jié)果如如表1所所示,假假定不同同的粉噴噴樁壓縮縮模量值值,粉噴噴樁上部部的壓縮縮模量高高出下部部20MMPa,可以看看出,當(dāng)當(dāng)粉噴樁樁的上、下部壓壓縮模量量分別為為60MMPa、40MMPa時時,計算算最終沉沉降與實實測推算算結(jié)果較較為吻合合。由于于基礎(chǔ)長長度較小小,西單單元的傾傾斜值要要大于東東單元。與與天然地地基相比比,復(fù)合合地基起起到了減減小基礎(chǔ)礎(chǔ)沉降、傾斜的的作用,荷載的的偏心作作用對沉沉降縫兩兩側(cè)單元元的對傾傾影響較較大,對對于多層層建筑,荷載重重心的高高度對傾傾斜的影影響不明明顯。根根據(jù)表11, 88號房東東、西單單元的計計算傾斜斜值分別別為-

16、3305、565, 110號房房在2332天糾糾偏前完完成的固固結(jié)度大大約為550%,參照88號房可可預(yù)計110號房房東、西西單元此此時的傾傾斜量分分別為-153、283,沉降降量分別別為11127mmm、10037mmm。糾偏偏后的變變形情況況及累計計變形量量的預(yù)測測結(jié)果如如表2所所示。加加固后東東西單元元的傾斜斜量有了了明顯的的減小,即出現(xiàn)現(xiàn)了回傾傾現(xiàn)象,沉降繼繼續(xù)有所所發(fā)展,但比加加固前要要小得多多。表22中,分分別對是是否考慮慮單樁極極限承載載力和沉沉樁產(chǎn)生生的附加加沉降進(jìn)進(jìn)行了對對比分析析,可以以發(fā)現(xiàn),不考慮慮單樁極極限承載載力和附附加沉降降的影響響,可使使預(yù)測的的糾偏效效果偏大大。

17、其中中極限位位移wbb取100mm,相當(dāng)于于上海地地區(qū)類似似樁靜載載試驗得得到的單單樁極限限承載力力所對應(yīng)應(yīng)的沉降降量。110號房房糾偏前前的變形形和糾偏偏后沉降降的預(yù)測測結(jié)果均均要比實實測結(jié)果果小,這這是由于于計算時時沒有考考慮建筑筑物中部部處理暗暗浜的砂砂填土的的影響,基底下下的砂墊墊層。44糾偏工工程中的的傾斜控控制考慮慮單樁極極限承載載力Quu=5000kNN,沉樁樁產(chǎn)生的的附加沉沉降wbb=100mm,假定不不同的樁樁數(shù)進(jìn)行行分別計計算,可可以得到到糾偏后后錨桿靜靜壓樁的的樁數(shù)與與東、西西單元傾傾斜量絕絕對值之之和的關(guān)關(guān)系如圖圖4所示示。該曲曲線與沉沉降控制制復(fù)合樁樁基的樁樁數(shù)與沉沉

18、降關(guān)系系曲線相相似。樁樁的平面面位置會會對糾偏偏效果產(chǎn)產(chǎn)生影響響,在減減少樁數(shù)數(shù)時,從從單元中中心由近近到遠(yuǎn)抽抽樁,在在增加樁樁數(shù)時,從單元元中心由由遠(yuǎn)到近近加樁,但基本本不超過過原實際際布樁范范圍。從從圖4可可以看出出,不糾糾偏時,東、西西單元新新增傾斜斜量絕對對值之和和為436 (153+283),是糾糾偏前的的2倍;樁數(shù)較較少時,增加樁樁數(shù)對減減小對傾傾量作用用較為明明顯;樁樁數(shù)增加加到一定定數(shù)量時時,增加加樁數(shù)對對減小對對傾量的的作用就就不再明明顯,也也就是說說此時再再增加樁樁數(shù),對對減小基基礎(chǔ)對傾傾量的作作用不大大。因此糾偏偏設(shè)計時時應(yīng)選擇擇曲線趨趨于平緩緩時的拐拐點后面面附近某某一

19、點作作為糾偏偏的用樁樁數(shù)量,該拐點點所對應(yīng)應(yīng)的樁數(shù)數(shù)為最佳佳糾偏用用樁量。從圖44可知,本工程程的用樁樁數(shù)量338根略略多于最最佳糾偏偏用樁量量。如果地地基加固固的目的的只要控控制建筑筑物新增增對傾量量為,即即維持加加固前的的對傾量量436,從圖圖4可知知,控制制不再發(fā)發(fā)生新的的傾斜的的最佳用用樁量為為16根根。這一一概念同同樣可用用于預(yù)防防控制建建筑物出出現(xiàn)傾斜斜現(xiàn)象,當(dāng)建筑筑物由于于相鄰荷荷載等因因素影響響會出現(xiàn)現(xiàn)傾斜現(xiàn)現(xiàn)象時,就需要要在沉降降較大一一側(cè)增加加地基的的剛度,如采用用錨桿靜靜壓樁,可得到到相應(yīng)的的樁數(shù)與與傾斜量量的關(guān)系系,傾斜斜量為零零所對應(yīng)應(yīng)的樁數(shù)數(shù)即為最最佳傾斜斜控制用用樁量。從圖44還可以以看出,通過增增加樁數(shù)數(shù)建筑物物傾也只只有約22,要達(dá)達(dá)到完全全糾偏的的目的較較為困難難。5結(jié)論相互影響響和局部部應(yīng)力集集中(偏偏心)是是導(dǎo)致沉沉降縫分分隔的相相鄰建筑筑物對傾傾的主要要因素。在沉降降縫附近近區(qū)域使使用錨桿桿靜壓樁樁可達(dá)到到控制傾傾斜和糾糾偏的目目的,根根據(jù)傾斜斜量與樁樁數(shù)的相相互關(guān)系系可確定定控制傾傾斜和糾糾偏的最最佳樁數(shù)數(shù)。不考考慮單樁樁極限承承載力和和附加沉沉降的影影響,可可使預(yù)測測的糾偏偏效果偏偏大。參考文獻(xiàn)獻(xiàn)1樓