新技術(shù)---用預(yù)應(yīng)力粗鋼筋加固膨脹土地基中磚混結(jié)構(gòu)房屋的方法

膨脹土具有吸水膨脹，失水收縮，再吸水再膨脹，再失水再收縮的特性。這種特性使房屋基礎(chǔ)受到膨脹力的循環(huán)作用，結(jié)構(gòu)薄弱部位首先開裂，特別是磚混結(jié)構(gòu)，其裂縫會迅速擴展，貫通整個墻體甚至基礎(chǔ)，嚴重的會造成墻體傾斜、錯位。下面以一幢鍛壓車間（圖9-3-l）為例，介紹用預(yù)應(yīng)力粗鋼筋對膨脹土地基中磚混結(jié)構(gòu)房屋的加固方法。

1.采用￠l8鋼筋作為預(yù)應(yīng)力主筋。

2.先在房屋四角制作鋼筋混凝土墊塊，墊塊內(nèi)設(shè)φ6@200鋼筋網(wǎng)片，見圖9-3-2。

3.按圖9-3-2在墻上打洞并埋入鋼筋，用1:1水泥砂漿灌實，并與第二步同時施工。

4.待鋼筋混凝土墊塊達到28d齡期后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋按房屋尺寸焊接好，安放在施工圖所示位置及標高，無螺紋的一端與預(yù)埋角鐵焊牢，擰緊2號螺母使預(yù)應(yīng)力主筋拉直即可，然后將有螺紋一端也焊于角鐵一側(cè)，同時取下1號、2號工作件，并將伸出角鐵的預(yù)應(yīng)力筋趁烤熱瞬間迅速打彎焊于角鐵一側(cè)，見圖9-3-2、9-3-3。

5.將3號撐桿按圖9-3-2所示位置照圖9-3-4焊好。

6.將拉緊螺栓按圖9-3-4放置。

7.待上述各項工作完畢后，即可擰動拉緊螺栓。注意應(yīng)同時擰動螺栓上的螺母，待擰到張拉圖所示位置后，預(yù)應(yīng)力鋼筋上的預(yù)應(yīng)力即達到設(shè)計要求。此時施加預(yù)應(yīng)力的工作即告完成。

8.構(gòu)造要求。按規(guī)范要求用C30號細石混凝土將鋼筋封閉形成鋼筋混凝土圈梁。

利用上述方法還成功地對其他幾幢房屋進行了加固處理?？⒐ず?，建筑物不再出現(xiàn)裂縫，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。

第1章          地梁下用鋼筋混凝土壓入樁進行基礎(chǔ)托換

第1節(jié)                                工程概況

該工程為新建5層辦公樓，驗收時發(fā)現(xiàn)西端山墻窗臺下產(chǎn)生了豎向裂縫和水平裂縫，水裂縫寬達10mm。緊連山墻開間的底層縱墻均有上寬下窄的斜裂縫，最大縫寬3mm。由于此處屋頂有一個20m3的水池要裝水，因此必須加固才能確保安全。

地質(zhì)資料表明，工程場地內(nèi)粘土與亞粘土并存，雖為較厚的勻質(zhì)土（6~9m），但其工程特征有明顯差異，見表9-4-1。西端有裂縫的山墻基礎(chǔ)處在亞粘土區(qū)域中，埋深僅為1.2m，地基土含水量受地表水影響較大。亞粘土較粘土透水性強，當(dāng)它含有一定水分時，上部荷載主要由亞粘土中固體顆粒和孔隙水壓力來承擔(dān)；當(dāng)天氣連續(xù)干旱時，地基土失水，孔隙水壓力逐漸消失，同時固體顆粒壓力逐漸增大，亞粘土被壓縮，而粘土的含水量相對穩(wěn)定，

對地基影響并不明顯，因而造成地基不均勻沉降。下雨后，地表水很快滲入亞粘土中，孔隙水壓力得到補償，固體顆粒壓力減少，亞粘土出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，山墻上裂縫便呈現(xiàn)閉合的趨勢。因此，地基土含水量的變化，是造成房屋開裂的主要原因。

該工程基礎(chǔ)加固，采用地梁下壓入樁進行基礎(chǔ)托換，不但可以把上部荷載直接傳遞到含水量相對穩(wěn)定的深層土中（≥3.5m），避開大氣對土層的影響，同時可減輕原基底壓力，減少地基下沉，具有工程量小，費用低，結(jié)構(gòu)性能可靠的特點。

第2節(jié)                                壓樁的設(shè)置

地梁下鋼筋混凝土壓人樁的設(shè)置根數(shù)，主要與單樁承載能力的大小有關(guān)。一般單承載力由樁的截面大小、樁長、地基特征值、地梁承頂能力、建筑物自重等諸因素確定。由于地基持力層較淺，承載力較高，預(yù)計壓入土中的摩擦端承樁不可能很長。考慮到施工簡便和經(jīng)濟效益，采用了較小樁的截面（200mm×200mm）和較高的單樁承載能力（200kN）。要求壓樁封頂完成后，墻與地梁的空隙用泵壓入水泥砂漿填充密實，由于操作導(dǎo)坑也用毛石混凝土恢復(fù)充填，因此，可使原有地震承載力得到恢復(fù)，與壓入樁處于共同工作狀態(tài)。

原有地基的承載能力，可用輕便觸探儀測定，不足部分由壓入樁承擔(dān)。每米長地梁下需設(shè)置壓入樁的根數(shù)n可按下式計算：

式中G+P——每米長基礎(chǔ)上恒載與活載之和（kN）；

[R]——基礎(chǔ)底面的地基承載力（kN/m2）；

A——每米長基礎(chǔ)底面積（m2）；

Pj ——壓入樁的單樁承載力（kN）。

第3節(jié)                                地梁承頂壓能力復(fù)核

在地梁下，通過千斤頂進行壓樁，其反力直接傳給地梁。由于一般民用建筑的地圈梁多按構(gòu)造配置，其截面及配筋普遍偏小，在壓樁過程中，地梁被頂裂時有發(fā)生。因此，施工前應(yīng)對地梁的承頂壓能力進行復(fù)核。

根據(jù)結(jié)構(gòu)狀況，地梁可看成具有不間斷彈性支座的連續(xù)梁，以千斤頂反力作外力，直接作用在彈性地基梁上計算內(nèi)力，并驗算其截面強度。但這種計算過于繁瑣，不適于施工現(xiàn)場應(yīng)用。采用倒梁法簡化計算過程，一般施工開挖操作導(dǎo)坑寬度約0.8m，故近似取地梁長1.0m，并假定其上作用均布荷載，根據(jù)最大壓樁力和千斤頂上鋼墊板寬度，可求出地梁內(nèi)力。當(dāng)復(fù)核地梁截面強度為安全時，便可施工。否則，應(yīng)在地梁下增設(shè)鋼托梁或鋼筋混凝土地梁。一般新增混凝土地梁長1.0m，截面取bh=300mm×250mm，當(dāng)被加固房屋未設(shè)地梁時，在墻下設(shè)置這種短地梁，也可以進行壓樁作業(yè)。

第4節(jié)                                接樁

在壓樁過程中，如何逐節(jié)將樁連接起來，是基礎(chǔ)托換的關(guān)鍵。通常有硬接和軟接2種方法。

1.硬接，即采用常規(guī)的硫磺膠泥漿錨接法。其頭節(jié)樁飛中節(jié)樁、頂節(jié)樁的構(gòu)造見圖9-4-1。

2.軟接，即用微膨水泥砂漿錯接法，砂漿采用525號普通硅酸鹽水泥和中砂，重量配合比為1:1。砂漿中含有水泥重量14%的膨脹劑，膨脹劑中生石灰膏與礬土水泥之比為1:1.1，并適量加入緩凝劑。要求在壓樁全過程中，砂漿不凝結(jié)。按此配方灌孔砂漿28d的錨固力可達0.9MPa。

軟接樁的構(gòu)造，與硬接樁略有不同，系采用φ70鋼管作樺頭結(jié)合，見圖9-4-2。制作時，應(yīng)將銅管內(nèi)注滿混凝土。接樁時，將下節(jié)樁端面用砂漿找平，灌入下節(jié)樁預(yù)留孔的砂漿比空隙體積多3%，對孔安裝后，輕輕轉(zhuǎn)動上節(jié)樁，使砂漿充滿縫隙。

第5節(jié)                                施工要點

9-4-5-l預(yù)制樁段

預(yù)制樁采用C28~C38混凝土制作，其樁段數(shù)可按壓入持力層1.0m進行估算。樁在制作時，首先將預(yù)埋鐵件及錯孔尺寸的誤差控制在±4mm以內(nèi)，且兩端樁頂面應(yīng)與樁身垂直平整，混凝土養(yǎng)護達到設(shè)計強度后，方可使用；其次，頂節(jié)樁的長度，除按1.0m長制作外，需適當(dāng)制作一些0.5m長的樁段，以便在樁預(yù)壓封頂時，能盡量縮小樁頂?shù)降亓旱酌娴膬艟?，從而減少預(yù)壓支撐用工字鋼（或鋼管）的長度。，.

9-4-5-2開挖導(dǎo)坑

在基礎(chǔ)一側(cè)開挖操作導(dǎo)坑的尺寸為1.2m×1.0m，并逐步擴展到毛石基礎(chǔ)底面，再從基礎(chǔ)扒掉約0.8m寬的缺口。當(dāng)樁段長1.0m時，采用300kN手搖式千斤頂，一般需挖導(dǎo)坑深度約1.5m。導(dǎo)坑挖好后，應(yīng)立即進行連續(xù)壓樁施工。如通雨天，需進行搭棚斷水操作，以免地表水流入導(dǎo)坑，造成地基承載力下降和加大地基沉降等不良后果。

9-4-5-3壓樁

1.導(dǎo)坑內(nèi)樁位處的地梁底面，在壓樁放鋼墊板部位，如遇凹凸不平，應(yīng)用水玻璃早強砂漿抹平后，再進行壓樁作業(yè)，否則，地梁會因受到局部擠壓而頂裂。

2.將頭節(jié)樁垂直放入挖孔基礎(chǔ)缺口的樁位上，在樁頂上安裝千斤頂，鋪放千斤頂上下鋼墊板及工具墊塊（見圖9-4-3），然后給千斤頂加荷，將樁壓人土中。

一般手搖式千斤頂行程有限，不能一次壓樁到位，我們采用4根鋼管焊成的工具墊塊。當(dāng)每節(jié)樁長為1.0m時，只需制作150mm、300mm和600mm三種高度的墊塊即可滿足施工要求。

在壓樁過程中，由于地基土質(zhì)不均勻等原因，往往會造成樁段傾斜，這時應(yīng)注意隨時糾偏，否則，會造成糾偏失效，使樁的承載力降低，或使樁被局部偏壓擠壞而報廢。

3.當(dāng)壓樁貫人接近持力層時，應(yīng)更換為頂節(jié)樁，然后將壓力提高至1.5倍設(shè)計單樁承載力，或用百分表觀察到千斤頂已將地梁微微向上頂起時，即停止加荷。對樁加壓荷載的大小，可用油壓表測量，也可將壓力傳感器裝在千斤頂上，接電阻應(yīng)變儀進行測量。

4.當(dāng)千斤頂對頂節(jié)樁加壓至1.5倍設(shè)計單樁承載力時，應(yīng)維持10min，作為提高樁尖段摩擦力和對樁尖嵌入深度的補償。然后在千斤頂兩側(cè)的頂節(jié)樁上，用2根工字鋼（或鋼管）頂住地梁，并同時打緊鋼模，只要轉(zhuǎn)移10%的荷載，就能有效地對樁進行預(yù)壓，從而阻止了樁的回彈（回彈值控制在1mm以內(nèi)），使樁立即參加工作。最后用毛石混凝土恢復(fù)原基礎(chǔ)至樁頂，卸去千斤頂，并在樁頂?shù)牟褰羁字薪娱L鋼筋至地梁底面，立模后用C28混凝土澆灌好樁帽封頂，再全部恢復(fù)剩下的基礎(chǔ)和地坪。

第6節(jié)                                結(jié)語

該工程地梁下用鋼筋混凝土壓入樁進行基礎(chǔ)托換，按上述設(shè)計，方法，只需壓人8根樁，共計38m長，現(xiàn)已投入使用兩年多，經(jīng)復(fù)查該房屋基礎(chǔ)不均勻下沉已得到控制，原磚墻裂縫修補后閉合完好，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，說明加固方案是成功的。