浅谈井口房加固处理.pdf

堑堪芷遮盐塑 生筮 翅 郑州煤炭设计研究院郭福君 摘要介绍了某井口房围护墙裂缝状况，分析了裂缝原因，介绍了冻融土地基的特性及 处理加固方法。 关键词砖围护墙不均匀沉降裂缝冻融土地基高压旋喷桩 某井口房为1 2 m 跨钢筋混凝土排架结构，柱顶标高 “．8 m ，基础顶面标高一1 ．0 5 m 。屋顶结构为钢筋混凝土工 字形屋面梁，砖砌女儿墙高2 ．3 3 m 。牛腿标高9 ．7 m ，手动 双梁起重机，吊车起重量1 6 t 。砖围护墙，基本风压w b 为 O ．3 5 l 【N ，矗，设防裂度为6 度。该井筒采用冻结打井，制冷 剂盐水的最低温度为一3 2 ℃，土的冻结温度为0 ～一1 2 ℃， 冻结半径为1 2 ．2 6 m ，冻结圈与井口房位置关系见图l 。 1 9 9 1 年1 2 月1 4 日停止冻结，1 9 9 2 年1 1 月2 日井口房开 工。1 9 9 3 年7 月做屋面防水层时，发现砖围护墙出现裂 缝。 图l 副井井口房平面图 1 9 9 4 年1 0 月施工单位对井口房进行了第一次加固处 理，在较大裂缝处用似 1 5 0 钢筋网双面加固，双面抹 2 5 舢厚M 1 0 水泥砂浆，同时对排架柱也进行了补强加固， 在砖围护墙外面相应于排架柱处沿柱子全高竖放了2 根8 号槽钢，用钢板带穿过砖围护墙将槽钢与排架柱相焊接， 柱子四周用水泥砂浆粉刷。因处理砖围护墙裂缝系治标， 柱子补强也非对症下药，故第～次加固后不到半年砖围护 墙又出现裂缝。1 9 9 6 年6 月本院根据裂缝状况分析，认为 沉降仍在继续，提出应对地基进行处理加固。1 9 9 r 7 年6 月 底完成了地基处理加固。第一次加固费用3 2 万元，第二 次地基处理加固费用2 2 万元。 1 裂缝状况及原因 第一次加固之后，砖围墙又出现裂缝，其位置、形状与 加固之前的第一次裂缝相同，见图2 。裂缝主要分布在南 端第一及第二柱问和北端第一柱间外纵墙上，④、⑥两轴 线外纵墙上裂缝基本相同，主要分布在窗洞上方及下方， 裂缝方向约呈4 5 0 ，裂缝上端向内倾斜、下端向外倾斜，两 端对称位置处裂缝呈正“八”字型，缝宽约5 1 0 唧，缝深 贯穿墙厚。⑩轴线外纵墙裂缝更为严重，南端第二开间底 层窗台向北倾斜约1 0 0 姗，第二层窗顶处圈梁钢筋裸露。 中间三个柱问砖围墙仅个别地方出现轻微裂缝，吊车梁由 南北两端向井筒中心线倾斜，其倾斜度肉眼可见。 圈2 ⑧轴线砖维护墙裂缝示意图 矿方1 9 9 4 年3 月1 9 日开始设点观测，1 9 9 6 年6 月1 4 日观测累计沉降量如图3 。④、⑧两轴线外纵墙沉降曲线 下凹呈锅底形。按照 G 驴 8 9 第5 ．2 ．4 规定，对砖石填充墙边排柱，当为高压缩性土 时，其允许沉降差为0 ．0 0 1 L o 由图3 可知冻结圈内的③、 ④两轴线基础沉降量最大，其中④轴线③、④两基础沉降 量分别为1 1 8 ．7 咖和1 1 2 ．0 蛐，其沉降差仅为0 ．0 0 0 8 4 L ，远 远小于O ．0 0 1 L ，故③，④柱间围护墙基本无裂缝。④轴线 ①～②两柱间沉降差为O ．0 0 4 7 L ，⑤～⑥两柱间沉降差为 0 ．0 晒3 L ，⑥一⑦两柱间沉降差为0 ．0 0 6 1 L ，均远远大于允 许沉降差0 ．0 0 1 L ，故出现严重裂缝，这充分说明，对于砌体 结构的基础沉降，应由相邻两处基础沉降差起控制作用， 而非沉降量。 ①④④o⑤ ④⑦幕础位簧 图3 ④轴线基础沉降曲线 纵向砖围护墙可视作支承于基础上的多跨连续梁，当 纵向各基础出现下凹锅底形沉降曲线之后，各柱问的墙体 相对于井筒中心线一端产生向下相对位移。根据两端固 定梁转角位移方程，则沉降较大，一端产生向下的剪力为 v 1 2 E I △，L 3 。取一单元体，根据应力状态分析可知，其 主拉应力的方向与外纵墙对称轴成4 5 0 夹角。由于砖墙抗 万方数据 缝 生筮 翅煤芷遮让4 2 拉强度很低，在主拉应力作用下，窗洞口应力集中处发生 受拉破坏，出现斜裂缝。理论分析表明，当砌体结构呈下 凹锅底形不均匀沉降时，外纵墙出现正“八”字形斜裂缝， 反之当呈上凸不均匀沉降时，外纵墙出现倒“八”字形斜裂 缝。 2 冻融土特性 在进行井口房施工图设计时，因其场地条件无法进行 详细地质勘探，便按照某地区冻融土地基设计经验，按原 天然地基承载力标准值的O ．7 倍进行设计，并要求停冻3 年后再进行施工，实际上停冻仅1 1 个月便开始施工。 根据附近主井井塔冻融土详细勘探报告，尽管停冻了 4 年之久，在自然地坪下1 8 m 处个别地方仍有未解冻现 象，其承载力标准值远远没有恢复到原天然地基承载力标 准值的0 ．7 倍，从9 个不同土层冻融土与天然土来看，其 工程特性指标与原天然土相比发生了很大变化含水量W 分别提高了2 0 4 4 ％；液性指数I I ．分别提高了1 1 l 一 螂％，均大于1 ，达到了流塑状态；空隙比e 分别增大了 2 卜5 4 ％，压缩模量E 降低了2 2 _ 5 6 ％，压缩系数a l 一2 增 大了2 4 一1 3 8 ％；承载力标准值丘为原天然地基的4 9 6 7 ％ 9 个土层仅2 个土层为6 7 ％，其余均为6 0 ％以下 。 由于强力冻结使土体结构遭到严重破坏，甚至地面下3 6 m 处土的物理指标仍有较大变化。冻融土恢复到原天然状 态将是十分缓慢的，冻结时土中水结冰膨胀，使空隙比增 大，其它处自由水乘虚而入，融冻后地下水无处消散，在无 外荷载作用下空隙比很难减小，地基承载力标准值和压缩 模量也很难提高。由沉降观测资料分析可知，至1 9 9 6 年6 月1 4 日已停冻4 年半之久，其沉降速率一直相当大，其中 ⑩轴线④基础沉降速率1 9 9 4 年为5 ．7 5 I m n ，月，1 9 9 5 年为 4 ．8 5 I 硼1 ，月，1 9 9 6 年为4 ．驯月，远远大于 工业厂房可 靠性鉴定标准 G B J l 4 4 9 0 所规定的2 眦I l ，月。3 年内沉 降速率几乎没有减小，足以说明冻融土恢复到天然状态是 十分缓慢，并长期处于沉降状态，累计沉降量逐步增大，致 使砖围护墙裂缝不断发展。 3 地基处理加固 按照 G 彤l4 4 9 0 ，井口 房地基基础可靠性鉴定结果属于C 级，应采取加固措施。 钢筋混凝土排架柱及屋面梁未发现裂缝，由于吊车仅在井 口以南运行，其它部分连接未发现异常，对上部结构不予 处理，仅采用高压旋喷桩对地基进行处理加固。 井口房已交付使用，日夜生产不能间断，且地下管沟 纵横，并有其它地下设施，采用高压旋喷桩易于施工、不影 响生产。用小型钻机将钢筋混凝土基础钻透一个直径 7 3 姗孔，再利用钻机把带有喷嘴注浆管穿过基础至桩底 即可。被加固地基旁边仅有一个3 m 高的钢管三角架，用 于接长和提拨注浆管。对于粘性土，桩体无侧限抗压强度 一般为3 8 明 a 。桩体侧面粗糙凸凹不平，侧阻力较高， 在喷射压力作用下，非均匀土层中出现多条水泥翼板，可 以使桩间土固化。 柱下单独基础为3 m 3 ．7 m ，布置4 根桩，桩纵横方向 净距分别为L I 1 ．8 m ，k 1 ．4 m ，桩径d 0 ．8 m ，桩长 1 0 m 。参照附近井塔冻融土地基物理性质指标，按照 J G 陟㈣ ，根据土的物理指标计算出竖 向承载力为设计值，按照 1 1 2 应 是承载力标准值，故应将础再除以1 ．2 ～1 ．2 5 荷载系数， 则桩体支承力标准值为 赋 钆，‰1 ．2 5 u ∑啦L 嗥A p ，1 ．7 1 ．2 5 3 ．1 4 0 ．8 3 4 1 0 3 ．1 4 O ．年2 ∞ ，1 ．7 1 ．2 5 4 6 1 k N 桩体强度承载力标准值 璀 杠～ 0 ．3 5 3 3 ．1 4 0 ．4 7 1 驴 5 2 7 k N 因场地条件较差，且系冻融土，考虑施工诸多因素，小 k 取下限值，单桩竖向承载力标准值取1 1 2 4 6 l l 【N 。一根 桩承担处理面积 氏 寺趟 寺丌 1 ．1 3 以可 2 3 ．1 4 1 ．1 3 撕1 丽 2 2 ．5 3 矗 则复合地基承载力标准值 缸 。[ 趟 陬 凡一～ ] 志[ 4 6 1 o ．4 8 5 2 ．5 3 3 ．1 4 o ．4 2 ] 2 0 9 k P h 对于复合地基承载力标准值k 应进行深度修正，则 为承载力设计值，为偏安全则不予修正。 按排架电算分析结果，考虑砖围护墙和柱底剪力对地 基作用，则基础底面设计荷载为N 9 2 5 k N ，M 5 8 8 k N m ， 基础埋深d 2 ．3 m 。 P 鼎 徊羔 焉 加娩3 然 k 2 1 5 胁 O 1 9 9 7 年6 月底完成了地基加固处理。而对上部承重结 构未进行加固，仅内外墙面重新粉刷，对于裂缝处加钢丝 网片水泥砂浆粉刷，裂缝内用水泥砂浆填实。根据1 9 9 r 7 年1 2 月2 0 日沉降观测，⑧轴线④基础最大沉降量为 2 ．9 6 岫，沉降速率为O ．8 5 r 曲l ，月，远远小于 G 埘1 4 4 9 0 所规定的2 H l I I l ，月。到目前为 止，历经3 年，砖围护墙未出现新的裂缝。 责任编辑马光辉 万方数据