多层建筑施工论文：多层建筑沉降缝对倾及纠偏分析13479.docx

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1、 多层建筑施工论文：多层建筑沉降缝对倾及纠偏分析【摘要】:根据相邻邻基础相互互作用的分分析理论,发展了被被沉降缝分分隔的两个个建筑单元元对倾、纠纠偏的计算算方法。纠纠偏分析分分以下步骤骤进行:纠纠偏前在有有效荷载作作用下作没没有桩支承承的两个相相邻单元基基础的相互互作用分析析;纠偏后后在剩余荷荷载作用下下作有静压压桩支承的的两个相邻邻单元基础础的相互作作用分析;然后对两两个计算结结果进行叠叠加;有效效荷载相对对总荷载的的比例与根根据沉降观观测资料推推算的固结结度相当。本本文的计算算方法可近近似考虑单单桩极限承承载力的影影响和沉桩桩产生的拖拖带作用。最最后对一个个工程实例例进行了分分析,根据据倾

2、斜量与与桩数的相相互关系可可确定控制制倾斜和纠纠偏的最佳佳桩数。关键词: 相互作作用; 对倾; 纠偏; 沉降缝; 固结度度收稿1前言近年我国软软土地区常常出现一些些沉降缝两两侧建筑物物对倾碰顶顶,造成两两侧建筑结结构损坏的的事故,随随后不得不不面临纠偏偏加固问题题。而对这这方面机理理的研究却却很少,缺缺乏有效合合理的计算算分析方法法。对于基础倾倾斜一般用用近似方法法计算,假假定基础为为柔性基础础,基底压压力线性分分布,然后后用分层总总和法计算算基础两端端的沉降,两点之间间的沉降差差除以两点点之间的距距离即为该该基础的倾倾斜。对于于绝对刚性性基础,作作者已在文文献1中基本解解决了对高高层建筑箱箱

3、形基础倾倾斜的综合合分析问题题,提出的的方法可综综合考虑偏偏心荷载、基基础的埋深深效应、荷荷载的高重重心效应、邻邻近建筑物物的相互影影响问题。文文献2进一步实实现了相邻邻桩基础由由于相互影影响导致对对倾的计算算分析。本本文在文献献1、22计算方方法的基础础上,提出出了沉降缝缝两侧建筑筑物对倾及及锚杆静压压桩加固纠纠偏的计算算分析方法法,并对一一个工程实实例进行了了分析研究究。2相邻基基础倾斜计计算的基本本原理对多层建筑筑基础的倾倾斜问题也也可近似按按刚性基础础来分析,假定某被被影响刚性性基础的基基底始终与与地基紧密密接触,将将接触面划划分为n个个矩形网格格,在上部部荷载与相相邻基础荷荷载的影响

4、响下,考虑虑基础埋深深和建筑物物高度对倾倾斜的影响响后,刚性性基础地基基反力和整整体倾斜式式中:xii,yi,Ri分别别为第i个个网格的中中点坐标和和集中反力力;x、y、s分分别为基础础平面坐标标原点沿xx轴、y轴轴的整体倾倾斜值和沉沉降量;PP,Mx,My分别别为上部荷荷载的竖向向合力及其其对x轴、yy轴的偏心心弯矩;i为相邻邻建筑物的的荷载对各各网格中心心点产生的的附加沉降降; ij为为地基的柔柔度矩阵,ij表示示第j网格格的单位荷荷载对第ii个网格产产生的沉降降,即为各各网格单元元间的相互互影响系数数,作为桩桩基础就是是桩土桩相互作作用系数,对于分层层地基模型型,可根据据Bousss-i

5、nnesq及及Minddlin应应力公式用用分层总和和法求得。I=1366b1D4,bb1为矩形形箱形基础础侧面的计计算宽度,由于基础础宽度较大大,可近似似取受力侧侧面的基础础宽度,DD为基础埋埋深;m为为地基比例例系数;hh为上部结结构荷载重重心的高度度。为了对对同时建造造的A、BB两座相建建筑的相互互影响进行行分析,令令BA、AB分别别为A基础础对B基础础和B基础础对A基础础产生的附附加沉降。AA基础受BB基础作用用而产生的的AB的影影响而改变变基础变形形和基底反反力分布,将使BA发生生变化,这这又最终影影响到B基基础的分析析结果和AB,要要最后确定定这种影响响量,就需需要迭代法法来分析。

6、具具体分析步步骤可见文文献1、22所述。3锚杆静静压桩纠偏偏计算方法法考虑纠偏偏前后基础础受力状况况的变化,基础纠偏偏计算需要要按以下步步骤进行:31纠纠偏前的基基础倾斜计计算基础纠纠偏计算的的基本原理理同上,纠纠偏前的基基础倾斜计计算,可直直接按公式式(1)计计算,只要要将计算荷荷载取已经经转化为有有效应力部部分的有效效附加荷载载。即:PPt=UP=SttSP(22)式式中:U为为地基平均均固结度,St、SS分别为加加固前的基基础沉降和和最终沉降降。32纠纠偏后的基基础倾斜计计算锚杆静静压桩纠偏偏后的基础础倾斜计算算也可按公公式(1)计算,与与纠偏前计计算不同的的,只要将将公式(11)中的天

7、天然地基的的土土相互作作用系数用用桩土桩相互作作用系数代代替,将计计算荷载取取纠偏前尚尚未转化为为有效应力力部分的附附加荷载,即(1-Pt)。与与通常的桩桩基础不同同,纠偏静静压桩主要要用于控制制变形,桩桩的安全系系数很小,相当一部部分桩的工工作荷载可可能相当于于单桩极限限承载力。而而按公式(1)计算算的桩顶反反力却可能能会超过单单桩极限承承载力,为为此对公式式(1)进进行计算时时,采用了了荷载截去去法(“loadd cutt-offfproccedurre”)3,如果计计算结果出出现某一桩桩顶反力大大于单桩极极限承载力力,即令该该桩的桩顶顶反力为单单桩极限承承载力恒值值不变,同同时将该桩桩在

8、公式(1)左边边矩阵中删删去,将该该桩对邻近近单元的附附加沉降移移至右边。33锚锚杆静压桩桩用于纠偏偏时拖带下下沉的近似似计算锚杆杆静压桩压压桩时拖带带下沉对基基础倾斜的的影响,可可通过公式式(1)中中的参数反映,这这里关键是是要确定基基础下各网网格单元中中心的拖带带下沉量。由由于挤土效效应,预制制桩沉桩对对周围土的的影响通常常出现地面面隆起现象象,而在软软土地区对对已有建筑筑物用锚杆杆静压桩进进行纠偏加加固施工时时,却常常常有附加沉沉降出现。这这一现象是是很值得研研究的,目目前还没有有有效的方方法进行定定量分析。在空旷的场场地上,预预制桩沉桩桩对周围土土的影响主主要表现在在挤土效应应和沉桩过

9、过程中产生生的拖带下下沉,前者者往往是主主要的;由由于挤土效效应同时对对周围土的的扰动作用用,土的强强度及变形形模量降低低,在基底底压力作用用下,地基基土会产生生新的附加加沉降。作作者在此近近似认为,在软土地地区已有建建筑物下沉沉桩时,由由于桩的数数量不多、截截面尺寸较较小,挤土土效应产生生的地基隆隆起量与对对周围土的的扰动作用用产生的附附加沉降相相等,锚杆杆静压桩沉沉桩对周围围土的影响响主要就是是沉桩过程程中所产生生的拖带下下沉。在压压桩施工过过程中,由由于桩的挤挤土效应,土的粘聚聚力被破坏坏,土中孔孔隙水压力力增大,土土的抗剪强强度将大大大降低。因此,桩侧侧摩阻力也也就明显减减小。通过过对

10、桩的压压桩阻力曲曲线和埋设设在桩尖传传感器测得得的桩尖阻阻力曲线进进行分析,压桩时的的桩顶压桩桩力曲线与与桩尖阻力力曲线非常常接近,进进入桩尖持持力层后,两条曲线线才有明显显的差别。由由此可见,压桩阻力力曲线反映映的主要就就是桩尖阻阻力的变化化规律44。因此此,沉桩过过程中产生生的拖带下下沉主要是是由桩端阻阻力产生的的。桩端及及桩端周围围土的位移移可近似按按下式计算算5:wb=PPb(1-)4rr0G(33-1)这这两幢建筑筑物结构封封顶时,发发现沉降较较大,并且且相互对倾倾明显, 10号房房比8号房房更明显, 10号号房建筑物物竣工后不不久, 55楼沉降缝缝两侧墙体体因缝内障障碍物出现现局部

11、鼓出出开裂现象象,随即破破墙清除并并采用锚杆杆静压桩进进行加固纠纠偏。8号号房的沉降降、对倾量量相对较小小,在沉降降缝碰顶前前,对沉降降缝上部两两侧墙体采采取了减薄薄措施,加加大了沉降降缝上部的的净宽。图图2为8号号楼东西两两单元对倾倾量(绝对对值,下同同)随单元元平均沉降降增加的变变化情况。从从图中可见见,建筑物物倾斜量在在早期基础础沉降较小小时很小,后随着沉沉降的增大大迅速增加加。西单元元的基础长长度要小于于东单元,因此沉降降也小于东东单元,但但倾斜量要要大于东单单元。图33为10号号楼东西两两单元对倾倾量随单元元平均沉降降增加的变变化情况。在在第2366天,即结结构封顶约约125天天后,

12、开始始在沉降缝缝附近的建建筑物基础础下进行锚锚杆静压桩桩加固, 16天内内共压桩338根,桩桩位布置情情况如图11所示,桩桩长20mm,以2层粉砂砂夹砂质粉粉土作为桩桩端持力层层,桩身截截面尺寸均均为2500250mmm,最终终压桩力3363鶫4481kNN。图3中中的曲线在在锚杆静压压桩施工后后出现了峰峰值,说明明对倾值有有一定的增增加,这是是由于压桩桩时有一定定的拖带下下沉,加大大了东、西西单元沉降降缝区域的的沉降。随随着桩开始始受力发挥挥作用,沉沉降缝区域域的沉降速速率迅速减减小,而建建筑物的两两端几乎不不受加固影影响,沉降降速率依然然较大,这这势必使建建筑物出现现自然回倾倾,也即图图3

13、中的曲曲线出现下下降现象,达到了纠纠偏的目的的。42计计算参数确确定上述工工程实例均均采用粉喷喷桩作复合合地基。目目前,已有有多种复合合地基沉降降计算方法法,本文采采用类似天天然地基的的分层总和和法,加固固范围内复复合地基压压缩模量用用下式计算算:Espp=mEEp+(11-m)EEs(5)式中中:Ep、EEs分别为为粉喷桩和和天然地基基土的压缩缩模量,mm表示置换换率。由于于当时试块块没有作过过压缩试验验,本文粉粉喷桩的压压缩模量按按经验取值值,参照文文献8水泥土试试件的压缩缩模量Ess=60鶫鶫100MMPa,鉴鉴于实际施施工的水泥泥土搅拌均均匀度要比比室内试验验时差,及及当时上海海地区粉

14、喷喷桩的施工工质量普遍遍较差,本本文采取不不同的数值值进行试算算,由于上上部采取了了复搅措施施,因此可可取桩的上上部分压缩缩模量高于于下部。天天然地基土土的压缩模模量已在文文献7中列出。43计计算结果分分析对8号号房的主要要计算结果果如表1所所示,假定定不同的粉粉喷桩压缩缩模量值,粉喷桩上上部的压缩缩模量高出出下部200MPa,可以看出出,当粉喷喷桩的上、下下部压缩模模量分别为为60MPPa、400MPa时时,计算最最终沉降与与实测推算算结果较为为吻合。由由于基础长长度较小,西单元的的倾斜值要要大于东单单元。与天然地地基相比,复合地基基起到了减减小基础沉沉降、倾斜斜的作用,荷载的偏偏心作用对对

15、沉降缝两两侧单元的的对倾影响响较大,对对于多层建建筑,荷载载重心的高高度对倾斜斜的影响不不明显。根根据表1, 8号房房东、西单单元的计算算倾斜值分分别为-3305、565, 100号房在2232天纠纠偏前完成成的固结度度大约为550%,参参照8号房房可预计110号房东东、西单元元此时的倾倾斜量分别别为-153、283,沉降量量分别为11127mm、11037mm。纠纠偏后的变变形情况及及累计变形形量的预测测结果如表表2所示。加加固后东西西单元的倾倾斜量有了了明显的减减小,即出出现了回倾倾现象,沉沉降继续有有所发展,但比加固固前要小得得多。表22中,分别别对是否考考虑单桩极极限承载力力和沉桩产产

16、生的附加加沉降进行行了对比分分析,可以以发现,不不考虑单桩桩极限承载载力和附加加沉降的影影响,可使使预测的纠纠偏效果偏偏大。其中中极限位移移wb取110mm,相当于上上海地区类类似桩静载载试验得到到的单桩极极限承载力力所对应的的沉降量。110号房纠纠偏前的变变形和纠偏偏后沉降的的预测结果果均要比实实测结果小小,这是由由于计算时时没有考虑虑建筑物中中部处理暗暗浜的砂填填土的影响响,基底下下的砂垫层层。44纠纠偏工程中中的倾斜控控制考虑单单桩极限承承载力Quu=5000kN,沉沉桩产生的的附加沉降降wb=110mm,假定不同同的桩数进进行分别计计算,可以以得到纠偏偏后锚杆静静压桩的桩桩数与东、西西

17、单元倾斜斜量绝对值值之和的关关系如图44所示。该该曲线与沉沉降控制复复合桩基的的桩数与沉沉降关系曲曲线相似。桩桩的平面位位置会对纠纠偏效果产产生影响,在减少桩桩数时,从从单元中心心由近到远远抽桩,在在增加桩数数时,从单单元中心由由远到近加加桩,但基基本不超过过原实际布布桩范围。从从图4可以以看出,不不纠偏时,东、西单单元新增倾倾斜量绝对对值之和为为436 (153+2283),是纠偏偏前的2倍倍;桩数较较少时,增增加桩数对对减小对倾倾量作用较较为明显;桩数增加加到一定数数量时,增增加桩数对对减小对倾倾量的作用用就不再明明显,也就就是说此时时再增加桩桩数,对减减小基础对对倾量的作作用不大。因此纠

18、偏设设计时应选选择曲线趋趋于平缓时时的拐点后后面附近某某一点作为为纠偏的用用桩数量,该拐点所所对应的桩桩数为最佳佳纠偏用桩桩量。从图图4可知,本工程的的用桩数量量38根略略多于最佳佳纠偏用桩桩量。如果地基基加固的目目的只要控控制建筑物物新增对倾倾量为,即即维持加固固前的对倾倾量436,从图44可知,控控制不再发发生新的倾倾斜的最佳佳用桩量为为16根。这这一概念同同样可用于于预防控制制建筑物出出现倾斜现现象,当建建筑物由于于相邻荷载载等因素影影响会出现现倾斜现象象时,就需需要在沉降降较大一侧侧增加地基基的刚度,如采用锚锚杆静压桩桩,可得到到相应的桩桩数与倾斜斜量的关系系,倾斜量量为零所对对应的桩

19、数数即为最佳佳倾斜控制制用桩量。从从图4还可可以看出,通过增加加桩数建筑筑物倾也只只有约2,要达到到完全纠偏偏的目的较较为困难。5结论相互影响和和局部应力力集中(偏偏心)是导导致沉降缝缝分隔的相相邻建筑物物对倾的主主要因素。在在沉降缝附附近区域使使用锚杆静静压桩可达达到控制倾倾斜和纠偏偏的目的,根据倾斜斜量与桩数数的相互关关系可确定定控制倾斜斜和纠偏的的最佳桩数数。不考虑虑单桩极限限承载力和和附加沉降降的影响,可使预测测的纠偏效效果偏大。参考文文献1楼楼晓明,刘刘建航,胡胡中雄.高高层建筑箱箱形基础倾倾斜的综合合分析JJ.同济济大学学报报, 20000 (6), 646鶫鶫6502楼楼晓明,刘

20、刘建航,洪洪毓康.相相邻高层建建筑桩箱基基础的共同同作用分析析J.土木工程程学报, 20022, 355 (3): 555鶫603HHain S J, Leee I KKThe anallysiss of flexxiblee rafft-piile ssysteemsJJ. GGeoteechniique, 19778, 228 (11): 665鶫8334冶冶金工业部部建筑研究究总院主编编.地基处处理技术桩和桩基基M.北京:冶冶金工业出出版社, 19922, 3001鶫30025RRandooph MM F, Wrotth C P. AAn annalyssis oof thhe veerticcal ddeforr-mattion of ppile grouups J. Geottechnniquee, 19979, 29 (4):4423鶫44396徐徐志英,俞俞仲泉.深深置圆形基基础的沉陷陷计算JJ.土木木工程学报报, 19958 (4): 259鶫鶫2707楼楼晓明,潘潘森峰,许许人宝.多多层建筑沉沉降缝对倾倾碰顶及纠纠偏实例J.岩岩土工程学学报, 22002, 24 (4): 4422鶫44558地地基处理手手册编委会会.地基处处理手册M.北北京:中国国建筑工业业出版社, 19888