1、 多層建筑施工論文：多層建筑沉降縫對(duì)傾及糾偏分析【摘要】:根據(jù)相鄰基礎(chǔ)相互作用的分析理論,發(fā)展了被沉降縫分隔的兩個(gè)建筑單元對(duì)傾、糾偏的計(jì)算方法。糾偏分析分以下步驟進(jìn)行:糾偏前在有效荷載作用下作沒有樁支承的兩個(gè)相鄰單元基礎(chǔ)的相互作用分析;糾偏后在剩余荷載作用下作有靜壓樁支承的兩個(gè)相鄰單元基礎(chǔ)的相互作用分析;然后對(duì)兩個(gè)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行疊加;有效荷載相對(duì)總荷載的比例與根據(jù)沉降觀測(cè)資料推算的固結(jié)度相當(dāng)。本文的計(jì)算方法可近似考慮單樁極限承載力的影響和沉樁產(chǎn)生的拖帶作用。最后對(duì)一個(gè)工程實(shí)例進(jìn)行了分析,根據(jù)傾斜量與樁數(shù)的相互關(guān)系可確定控制傾斜和糾偏的最佳樁數(shù)。關(guān)鍵詞: 相互作用; 對(duì)傾; 糾偏; 沉降縫; 固結(jié)

2、度收稿1前言近年我國(guó)軟軟土地區(qū)區(qū)常出現(xiàn)現(xiàn)一些沉沉降縫兩兩側(cè)建筑筑物對(duì)傾傾碰頂,造成兩兩側(cè)建筑筑結(jié)構(gòu)損損壞的事事故,隨隨后不得得不面臨臨糾偏加加固問(wèn)題題。而對(duì)對(duì)這方面面機(jī)理的的研究卻卻很少,缺乏有有效合理理的計(jì)算算分析方方法。對(duì)于基礎(chǔ)傾傾斜一般般用近似似方法計(jì)計(jì)算,假假定基礎(chǔ)礎(chǔ)為柔性性基礎(chǔ),基底壓壓力線性性分布,然后用用分層總總和法計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)礎(chǔ)兩端的的沉降,兩點(diǎn)之之間的沉沉降差除除以兩點(diǎn)點(diǎn)之間的的距離即即為該基基礎(chǔ)的傾傾斜。對(duì)對(duì)于絕對(duì)對(duì)剛性基基礎(chǔ),作作者已在在文獻(xiàn)1中中基本解解決了對(duì)對(duì)高層建建筑箱形形基礎(chǔ)傾傾斜的綜綜合分析析問(wèn)題,提出的的方法可可綜合考考慮偏心心荷載、基基礎(chǔ)的埋埋深效應(yīng)應(yīng)、荷載載

3、的高重重心效應(yīng)應(yīng)、鄰近近建筑物物的相互互影響問(wèn)問(wèn)題。文文獻(xiàn)22進(jìn)一一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了相鄰鄰樁基礎(chǔ)礎(chǔ)由于相相互影響響導(dǎo)致對(duì)對(duì)傾的計(jì)計(jì)算分析析。本文文在文獻(xiàn)獻(xiàn)1、22計(jì)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(duì)傾及及錨桿靜靜壓樁加加固糾偏偏的計(jì)算算分析方方法,并并對(duì)一個(gè)個(gè)工程實(shí)實(shí)例進(jìn)行行了分析析研究。2相鄰基基礎(chǔ)傾斜斜計(jì)算的的基本原原理對(duì)多層建筑筑基礎(chǔ)的的傾斜問(wèn)問(wèn)題也可可近似按按剛性基基礎(chǔ)來(lái)分分析,假假定某被被影響剛剛性基礎(chǔ)礎(chǔ)的基底底始終與與地基緊緊密接觸觸,將接接觸面劃劃分為nn個(gè)矩形形網(wǎng)格,在上部部荷載與與相鄰基基礎(chǔ)荷載載的影響響下,考考慮基礎(chǔ)礎(chǔ)埋深和和建筑物物高度對(duì)對(duì)傾斜的的影響后后,

4、剛性性基礎(chǔ)地地基反力力和整體體傾斜式式中:xxi,yyi,RRi分別別為第ii個(gè)網(wǎng)格格的中點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)和和集中反反力;x、y、ss分別為為基礎(chǔ)平平面坐標(biāo)標(biāo)原點(diǎn)沿沿x軸、yy軸的整整體傾斜斜值和沉沉降量;P,MMx,MMy分別別為上部部荷載的的豎向合合力及其其對(duì)x軸軸、y軸軸的偏心心彎矩;i為相相鄰建筑筑物的荷荷載對(duì)各各網(wǎng)格中中心點(diǎn)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(duì)第第i個(gè)網(wǎng)網(wǎng)格產(chǎn)生生的沉降降,即為為各網(wǎng)格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(duì)對(duì)于分層層地基模模型,可可根據(jù)BBousss-iinessq及MMi

5、nddlinn應(yīng)力公公式用分分層總和和法求得得。I=1366b1D4,b1為為矩形箱箱形基礎(chǔ)礎(chǔ)側(cè)面的的計(jì)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(duì)同時(shí)時(shí)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(duì)對(duì)B基礎(chǔ)礎(chǔ)和B基基礎(chǔ)對(duì)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

6、迭迭代法來(lái)來(lái)分析。具具體分析析步驟可可見文獻(xiàn)獻(xiàn)1、22所述述。3錨桿靜靜壓樁糾糾偏計(jì)算算方法考考慮糾偏偏前后基基礎(chǔ)受力力狀況的的變化,基礎(chǔ)糾糾偏計(jì)算算需要按按以下步步驟進(jìn)行行:31糾糾偏前的的基礎(chǔ)傾傾斜計(jì)算算基礎(chǔ)糾糾偏計(jì)算算的基本本原理同同上,糾糾偏前的的基礎(chǔ)傾傾斜計(jì)算算,可直直接按公公式(11)計(jì)算算,只要要將計(jì)算算荷載取取已經(jīng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為有有效應(yīng)力力部分的的有效附附加荷載載。即:Pt=UP=SStSP(2)式中中:U為為地基平平均固結(jié)結(jié)度,SSt、SS分別為為加固前前的基礎(chǔ)礎(chǔ)沉降和和最終沉沉降。32糾糾偏后的的基礎(chǔ)傾傾斜計(jì)算算錨桿靜靜壓樁糾糾偏后的的基礎(chǔ)傾傾斜計(jì)算算也可按按公式(1)計(jì)計(jì)算,與

7、與糾偏前前計(jì)算不不同的,只要將將公式(1)中中的天然然地基的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(jì)計(jì)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(jì)算的的樁頂反反力卻可可能會(huì)超超過(guò)單樁樁極限承承載力,為此對(duì)對(duì)公式(1)進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算時(shí),采采用了荷荷載截去去法(“l(fā)oaad ccut-offfproocedduree”)33,如如果計(jì)算算結(jié)果出出現(xiàn)某一一樁頂反反力大于于單樁極

8、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(shí)將將該樁在在公式(1)左左邊矩陣陣中刪去去,將該該樁對(duì)鄰鄰近單元元的附加加沉降移移至右邊邊。33錨錨桿靜壓壓樁用于于糾偏時(shí)時(shí)拖帶下下沉的近近似計(jì)算算錨桿靜靜壓樁壓壓樁時(shí)拖拖帶下沉沉對(duì)基礎(chǔ)礎(chǔ)傾斜的的影響,可通過(guò)過(guò)公式(1)中中的參數(shù)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(duì)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,而在在軟土地地區(qū)對(duì)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(shí),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

9、前還沒有有有效的的方法進(jìn)進(jìn)行定量量分析。在空曠的場(chǎng)場(chǎng)地上,預(yù)制樁樁沉樁對(duì)對(duì)周圍土土的影響響主要表表現(xiàn)在擠擠土效應(yīng)應(yīng)和沉樁樁過(guò)程中中產(chǎn)生的的拖帶下下沉,前前者往往往是主要要的;由由于擠土土效應(yīng)同同時(shí)對(duì)周周圍土的的擾動(dòng)作作用,土土的強(qiáng)度度及變形形模量降降低,在在基底壓壓力作用用下,地地基土?xí)?huì)產(chǎn)生新新的附加加沉降。作作者在此此近似認(rèn)認(rèn)為,在在軟土地地區(qū)已有有建筑物物下沉樁樁時(shí),由由于樁的的數(shù)量不不多、截截面尺寸寸較小,擠土效效應(yīng)產(chǎn)生生的地基基隆起量量與對(duì)周周圍土的的擾動(dòng)作作用產(chǎn)生生的附加加沉降相相等,錨錨桿靜壓壓樁沉樁樁對(duì)周圍圍土的影影響主要要就是沉沉樁過(guò)程程中所產(chǎn)產(chǎn)生的拖拖帶下沉沉。在壓壓樁施工

10、工過(guò)程中中,由于于樁的擠擠土效應(yīng)應(yīng),土的的粘聚力力被破壞壞,土中中孔隙水水壓力增增大,土土的抗剪剪強(qiáng)度將將大大降降低。因此,樁側(cè)側(cè)摩阻力力也就明明顯減小小。通過(guò)過(guò)對(duì)樁的的壓樁阻阻力曲線線和埋設(shè)設(shè)在樁尖尖傳感器器測(cè)得的的樁尖阻阻力曲線線進(jìn)行分分析,壓壓樁時(shí)的的樁頂壓壓樁力曲曲線與樁樁尖阻力力曲線非非常接近近,進(jìn)入入樁尖持持力層后后,兩條條曲線才才有明顯顯的差別別。由此此可見,壓樁阻阻力曲線線反映的的主要就就是樁尖尖阻力的的變化規(guī)規(guī)律44。因因此,沉沉樁過(guò)程程中產(chǎn)生生的拖帶帶下沉主主要是由由樁端阻阻力產(chǎn)生生的。樁樁端及樁樁端周圍圍土的位位移可近近似按下下式計(jì)算算5:wbb=Pbb(1-)44r0G

11、G(3-1)這這兩幢建建筑物結(jié)結(jié)構(gòu)封頂頂時(shí),發(fā)發(fā)現(xiàn)沉降降較大,并且相相互對(duì)傾傾明顯, 100號(hào)房比比8號(hào)房房更明顯顯, 110號(hào)房房建筑物物竣工后后不久, 5樓樓沉降縫縫兩側(cè)墻墻體因縫縫內(nèi)障礙礙物出現(xiàn)現(xiàn)局部鼓鼓出開裂裂現(xiàn)象,隨即破破墻清除除并采用用錨桿靜靜壓樁進(jìn)進(jìn)行加固固糾偏。88號(hào)房的的沉降、對(duì)對(duì)傾量相相對(duì)較小小,在沉沉降縫碰碰頂前,對(duì)沉降降縫上部部?jī)蓚?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。圖圖2為88號(hào)樓東東西兩單單元對(duì)傾傾量(絕絕對(duì)值,下同)隨單元元平均沉沉降增加加的變化化情況。從從圖中可可見,建建筑物傾傾斜量在在早期基基礎(chǔ)沉降降較小時(shí)時(shí)很小,后隨著著沉降的的增大迅迅速

12、增加加。西單單元的基基礎(chǔ)長(zhǎng)度度要小于于東單元元,因此此沉降也也小于東東單元,但傾斜斜量要大大于東單單元。圖圖3為110號(hào)樓樓東西兩兩單元對(duì)對(duì)傾量隨隨單元平平均沉降降增加的的變化情情況。在在第2336天,即結(jié)構(gòu)構(gòu)封頂約約1255天后,開始在在沉降縫縫附近的的建筑物物基礎(chǔ)下下進(jìn)行錨錨桿靜壓壓樁加固固, 116天內(nèi)內(nèi)共壓樁樁38根根,樁位位布置情情況如圖圖1所示示,樁長(zhǎng)長(zhǎng)20mm,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,最終壓壓樁力3363鶫鶫4811kN。圖圖3中的的曲線在在錨桿靜靜壓樁施施工后出出現(xiàn)了峰峰值,說(shuō)說(shuō)明對(duì)傾傾值有一一定的增增加,這這是

13、由于于壓樁時(shí)時(shí)有一定定的拖帶帶下沉,加大了了東、西西單元沉沉降縫區(qū)區(qū)域的沉沉降。隨隨著樁開開始受力力發(fā)揮作作用,沉沉降縫區(qū)區(qū)域的沉沉降速率率迅速減減小,而而建筑物物的兩端端幾乎不不受加固固影響,沉降速速率依然然較大,這勢(shì)必必使建筑筑物出現(xiàn)現(xiàn)自然回回傾,也也即圖33中的曲曲線出現(xiàn)現(xiàn)下降現(xiàn)現(xiàn)象,達(dá)達(dá)到了糾糾偏的目目的。42計(jì)計(jì)算參數(shù)數(shù)確定上上述工程程實(shí)例均均采用粉粉噴樁作作復(fù)合地地基。目目前,已已有多種種復(fù)合地地基沉降降計(jì)算方方法,本本文采用用類似天天然地基基的分層層總和法法,加固固范圍內(nèi)內(nèi)復(fù)合地地基壓縮縮模量用用下式計(jì)計(jì)算:EEsp=mEEp+(1-mm)Ess(5)式式中:EEp、EEs分別別

14、為粉噴噴樁和天天然地基基土的壓壓縮模量量,m表表示置換換率。由由于當(dāng)時(shí)時(shí)試塊沒沒有作過(guò)過(guò)壓縮試試驗(yàn),本本文粉噴噴樁的壓壓縮模量量按經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)取值,參照文文獻(xiàn)88水泥泥土試件件的壓縮縮模量EEs=660鶫1100MMPa,鑒于實(shí)實(shí)際施工工的水泥泥土攪拌拌均勻度度要比室室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)差,及當(dāng)時(shí)時(shí)上海地地區(qū)粉噴噴樁的施施工質(zhì)量量普遍較較差,本本文采取取不同的的數(shù)值進(jìn)進(jìn)行試算算,由于于上部采采取了復(fù)復(fù)攪措施施,因此此可取樁樁的上部部分壓縮縮模量高高于下部部。天然然地基土土的壓縮縮模量已已在文獻(xiàn)獻(xiàn)7中列出出。43計(jì)計(jì)算結(jié)果果分析對(duì)對(duì)8號(hào)房房的主要要計(jì)算結(jié)結(jié)果如表表1所示示,假定定不同的的粉噴樁樁壓縮模模量值,

15、粉噴樁樁上部的的壓縮模模量高出出下部220MPPa,可可以看出出,當(dāng)粉粉噴樁的的上、下下部壓縮縮模量分分別為660MPPa、440MPPa時(shí),計(jì)算最最終沉降降與實(shí)測(cè)測(cè)推算結(jié)結(jié)果較為為吻合。由由于基礎(chǔ)礎(chǔ)長(zhǎng)度較較小,西西單元的的傾斜值值要大于于東單元元。與天然然地基相相比,復(fù)復(fù)合地基基起到了了減小基基礎(chǔ)沉降降、傾斜斜的作用用,荷載載的偏心心作用對(duì)對(duì)沉降縫縫兩側(cè)單單元的對(duì)對(duì)傾影響響較大,對(duì)于多多層建筑筑,荷載載重心的的高度對(duì)對(duì)傾斜的的影響不不明顯。根根據(jù)表11, 88號(hào)房東東、西單單元的計(jì)計(jì)算傾斜斜值分別別為-3305、565, 110號(hào)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

16、88號(hào)房可可預(yù)計(jì)110號(hào)房房東、西西單元此此時(shí)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(jì)計(jì)變形量量的預(yù)測(cè)測(cè)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(duì)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(duì)對(duì)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(cè)的的糾偏效效果偏大大。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(yàn)得得到的單單樁極限

17、限承載力力所對(duì)應(yīng)應(yīng)的沉降降量。110號(hào)房房糾偏前前的變形形和糾偏偏后沉降降的預(yù)測(cè)測(cè)結(jié)果均均要比實(shí)實(shí)測(cè)結(jié)果果小,這這是由于于計(jì)算時(shí)時(shí)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糾糾偏工程程中的傾傾斜控制制考慮單單樁極限限承載力力Qu=5000kN,沉樁產(chǎn)產(chǎn)生的附附加沉降降wb=10mmm,假假定不同同的樁數(shù)數(shù)進(jìn)行分分別計(jì)算算,可以以得到糾糾偏后錨錨桿靜壓壓樁的樁樁數(shù)與東東、西單單元傾斜斜量絕對(duì)對(duì)值之和和的關(guān)系系如圖44所示。該該曲線與與沉降控控制復(fù)合合樁基的的樁數(shù)與與沉降關(guān)關(guān)系曲線線相似。樁樁的平面面位置會(huì)會(huì)對(duì)糾偏偏效果產(chǎn)產(chǎn)生影響響,在減減少樁數(shù)數(shù)時(shí),從從單元中

18、中心由近近到遠(yuǎn)抽抽樁,在在增加樁樁數(shù)時(shí),從單元元中心由由遠(yuǎn)到近近加樁,但基本本不超過(guò)過(guò)原實(shí)際際布樁范范圍。從從圖4可可以看出出,不糾糾偏時(shí),東、西西單元新新增傾斜斜量絕對(duì)對(duì)值之和和為436 (153+283),是糾糾偏前的的2倍;樁數(shù)較較少時(shí),增加樁樁數(shù)對(duì)減減小對(duì)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(shí)時(shí),增加加樁數(shù)對(duì)對(duì)減小對(duì)對(duì)傾量的的作用就就不再明明顯,也也就是說(shuō)說(shuō)此時(shí)再再增加樁樁數(shù),對(duì)對(duì)減小基基礎(chǔ)對(duì)傾傾量的作作用不大大。因此糾偏設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)應(yīng)選擇曲曲線趨于于平緩時(shí)時(shí)的拐點(diǎn)點(diǎn)后面附附近某一一點(diǎn)作為為糾偏的的用樁數(shù)數(shù)量,該該拐點(diǎn)所所對(duì)應(yīng)的的樁數(shù)為為最佳糾糾偏用樁樁量。從從圖4可可知,本

19、本工程的的用樁數(shù)數(shù)量388根略多多于最佳佳糾偏用用樁量。如果果地基加加固的目目的只要要控制建建筑物新新增對(duì)傾傾量為,即維持持加固前前的對(duì)傾傾量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(huì)出現(xiàn)現(xiàn)傾斜現(xiàn)現(xiàn)象時(shí),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(duì)應(yīng)應(yīng)的樁數(shù)數(shù)即為最最佳傾斜斜控制用用樁量。從從圖4還還可以看看出,通通過(guò)增加加樁數(shù)建建筑物傾傾也只有有約2,要達(dá)達(dá)到完全全糾偏的的目的較較為困難難。5結(jié)論相互影響和和局部應(yīng)應(yīng)力集中中(偏心心)是導(dǎo)導(dǎo)致沉降降縫分隔隔的相鄰鄰建筑物物對(duì)傾的的主要因因素。在在沉降縫縫附近區(qū)區(qū)域使用用錨桿靜靜壓樁可可達(dá)到控控制傾斜斜和糾偏偏的目的的,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)。不不考慮單單樁極限限承載力力和附加加沉降的的影響,可使預(yù)預(yù)測(cè)的糾糾偏效果果偏大。參考文文獻(xiàn)1樓樓曉明,劉建航