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加固技术介绍
依据《混凝土结构加固技术规范》,混凝土结构加固方法有:加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力加固法、外部粘钢加固法、碳纤维布加固法等。
1、加固工作程序
针对结构可靠性等级,提出佳加固方案。根据加固方案进行加固设计,考虑适当的施工方法及合理的构造措施。
2、加固技术介绍
(1)加大截面加固法
即采取增大混凝土结构或构筑物的截面面积,以提高其承载力和满足正常使用的一种加固方法。在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯、斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。在适筋范围内,混凝土受弯构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下,增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。
(2)外包钢加固法
该加固技术是在混凝土构件表面用的建筑结构胶粘贴钢板,以提高结构承载力的一种加固方法。适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构的加固,要求承受静力作用的一般受弯、受拉构件,且环境温度不大于60℃,相对湿度不大于70%,以及无化学腐蚀影响,否则应采取措施。优点是简单、快速、不影响结构外形,施工时对生产和生活影响较小。但是,粘钢存在着应力滞后现象。施工时原构件的负载越大,应力滞后越多。此外,施工质量和粘结剂质量对加固有较大影响。
(3)低压注浆法
该方法适用于裂缝宽度在0.2~0.3mm的混凝土缝修补,它是在裂缝中注入树脂或水泥类材料,以提高其防水性及耐久性。对于未贯通的裂缝,注浆法难以将浆液注入到内部,注入压力太大时,还有可能使裂缝宽度扩大。所以,目前多采用低压低速注入法。
(4)预应力加固法
即采用外加预应力的钢拉杆或撑杆,对结构进行加固的方法。适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占用空间小的混凝土承重结构。此法不宜用于处在温度高于60℃环境下的混凝土结构,否则应进行防护处理,也不适用于混凝土收缩量变大的混凝土。
(5)改变结构传力途径加固法
主要可分为两种:
1)增设支点法:该法是以减小结构的计算跨度和变形,提高其承载力的加固方法。按支承结构的受力性能分为刚性支点和弹性支点两种。刚性支点法是通过支承构件的轴心受压将荷载直接传给基础或其他承重结构的一种加固方法;弹性支点法是以支承结构的受弯或晰架作用来间接传递荷载的一种加固方法。上述方法适用于房屋净空不受限制的大跨度结构的加固。
2)托梁拔拄法:该法是在不拆或少拆上部结构的情况下拆除、更换、接长柱子的一种加固方法。按其施工方法的不同可分为有支撑托梁拔拄、无支撑托梁拔柱及双托梁反牛腿拔柱等方案,适用于要求厂房使用功能改变,增大空间的老厂改造的结构加固,其中双托梁反牛腿托梁拔拄,则适用于保留上柱的型钢结构的加固。
6、外包钢加固法
即在混凝土构件包以型钢的加固方法。适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构的加固。当采用化学灌浆外包钢加固时,型钢表面温度不应高于60℃。当环境具有腐蚀性介质时,应有可靠性的防护措施。
大地基加固方法,缺一不可施工时应根据上部结构对地基的要求,及时对地基进行加固或改良,通过适当的地基处理方法保证地基稳定,提高地基土的承载力,减少房屋的沉降或不均匀沉降,并减弱湿陷性黄土的湿陷性、提高抗液化能力。通常施工中常用的地基处理方法如下。
1、强夯法
强夯法是利用起重机械将夯锤提升至一定高度,再通过自由下落时产生的冲击能反复夯实地基,使其表面形成一层较密实的硬壳层,从而提高土体强度、减少压缩性,达到加固地基的目的,并改善土体抵抗振动液化能力、消除土体湿陷性。
强夯法常用于处理高于地下水位0.8m以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基的深层加固。施工时应采取挖防震沟(沟深要超过建筑物基础深)等防震、隔振措施,以减小 强夯所产生的振动和噪声,减少其对周围建筑物和其他设施有影响。
2、砂石桩法
砂石桩法通常是利用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后,将砂或砂卵石(或砾石、碎石)挤压入土孔中,从而形成大直径密实桩体(由砂或砂卵(碎)石构成),起到加固地基的作用,以此来提高地基的承载力,并降低压缩性。
砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,此外其还可用于处理可液化地基。其中当遇到对饱和粘土地基上变形控制不严的工程时,可采用砂石进行桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,从而加速软土的排水固结,达到加固地基的目的。
3、挤密桩法
挤密桩法是一种机械(人工或爆扩)成孔方法,通常是利用锤击将钢管打入土中,使侧向挤密土体形成桩孔,待钢管拔出后在孔内回填2:8或3:7的素土或灰土,并分层夯实,从而使桩间土组成复合地基以承受上部荷载,加固地基。
挤密桩法常用于处理位于地下水位以上,且天然含水量在12%~25%,厚度为5~15m的素填土、杂填土及湿陷性黄土,处理深度一般可达5~10m,同时要求施工时密实度不低于0.95,而当软弱地基的含水率较大时也会采用此方法进行地基加固,以消除桩深度范围内黄土的湿陷性。
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建筑地基基础事故的补救与预防
设计、施工或使用不当引起事故的补救
(一)对于建造在软土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施:
1由于建筑体型复杂或荷载差异较大,引起不均匀沉降,而造成建筑物损坏者,可根据损坏程度选用局部卸荷、增加上部结构或基础刚度、加深基础、锚杆静压桩、树根桩或注浆加固等补救措施;
2由于局部软弱土层或暗塘、暗沟等引起差异沉降过大,而造成建筑物损坏者,可选用锚杆静压桩、树根桩或旋喷桩等进行局部加固;
3由于基础承受荷载过大、或加荷速率过快,引起大量沉降或不均匀沉降,而造成建筑物损坏者,可选用卸除部分荷载、加大基础底面积或加深基础等;
4由于大面积地面荷载或大面积填土引起柱基、墙基不均匀沉降、地面大量凹陷、或柱身、墙身断裂者,可选用锚杆静压或树根桩加固等;5由于地质条件复杂或荷载分布不均,引起建筑物过大倾斜者,可按本规范第9章有关规定选用纠倾措施。
(二)对于建造在湿陷性黄土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 :
1、对非自重湿陷性黄土场地,当湿陷性土层不厚、湿陷变形已趋稳定、或估计再次浸水产生的湿陷量不大时,可选用上部结构加固措施;当湿陷性土层较厚、湿陷变形较大、或估计再次浸水产生的湿陷量较大时,可选用石灰桩、灰土挤密桩、坑式静压桩、铺杆静压桩、树根桩、硅化法或碱液法等,加固深度宜达到基础压缩层下限;
2、对自重湿陷性黄土场地,可选用灰土井、坑式静压桩、锚杆静压桩、树根桩或灌注桩加固等。加固深度宜穿透全部湿陷性土层。
(三)对于建造在人工填土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 :
1、对于素填土地基由于浸水引起过大的不均匀沉降而造成建筑物损坏者,可选用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩、石灰桩或注浆加固等。加固深度应穿透素填土层;
2、对于杂填土地基上损坏的建筑,可根据损坏程度选用加强上部结构和基础刚度、铺杆静压桩、树根桩、旋喷桩、石灰桩或注浆加固等;
3、对于冲填土地基上损坏的建筑,可按(一)的有关规定选用加固方法。
(四)对于建造在膨胀土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 :
1、对建筑物损坏轻微,且胀缩等级为I级的膨胀土地基,可采用设置宽散水及在周围种植草皮等措施;
2、对建筑物损坏程度中等,且胀缩等级为I、II级的膨胀土地基,可采用加强结构刚度和设置宽散水等措施;
3、对建筑物损坏程度较严重,或胀缩等级Ⅲ级的膨胀土地基,可采用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩或加深基础等方法。桩端或基底应埋置在非膨胀土层中或伸入到大气影响深度以下的土层中;
4、建造在坡地上的损坏建筑,除可选用相应的地基或基础加固方法外,尚应在坡地周围采取保湿措施,防止多向失水造成的危害。
(五)对于建造在土岩组合地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 :
1、由于土岩交界部位出现过大的差异沉降,而造成建筑物损坏者,可根据损坏程度,采用局部加深基础、锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩或旋喷桩加固等措施;
2、由于局部软弱地基引起差异沉降过大,而造成建筑物损坏者,可根据损坏程度,采用局部加深基础或桩基加固等措施;
3、由于基底下局部基岩出露或存在大块孤石,而造成建筑物损坏者,可将局部基岩或孤石凿去,铺设褥垫,或采用在土层部位加深基础或桩基加固等。
施工技术措施
1、锚杆静压桩施工前进行两根试桩,确定压桩力和桩长标准,作为后续压桩的控制标准。首先压桩力不得大于强度允许值。其次,当达到桩长后,压桩力小于标准值5MPa以上,接长桩长,当未达到桩长而连续0.5m的压桩力超过标准值5MPa可截桩。
2、建筑物基础静压钢管桩采取跳打法,间隔施工,防止应力集中产生附加破,在锚杆静压桩封桩前,先对桩内注浆,在隧道内拱部同时注浆,静压桩注浆压力控制在0.3~0.5MPa,地下隧道注浆压力控制在0.8~1.0MPa,通过注浆加固土体,使基础上升2~5mm后,再立即用C30砼(内掺速凝剂快速凝结)封桩,待砼达到设计强度70%(3d)后停止洞内注浆,使基础开始借自重产生下沉趋势,这样,会对锚杆静压桩产生预加应力,对今后建筑物沉降控制效果显著。
在静压桩施工过程中,建立监测网络系统,实现信息化施工。压桩顺序及进度由沉降观测数据确定,沉降大的部位先压桩,沉降小的部位后压桩,甚至不压桩。采用水准仪监测基础沉降,用游标卡尺量测裂缝宽度变化,采用差异沉降法量测房屋倾斜。
砖混结构抗震加固
砖混结构加固多的还是抗震加固,因为老的砖混房子里面很多没有圈梁构造柱,所以它们抗侧向力和整体性都很差。
框架结构柱、梁、板承重,为杆系结构,混凝土保证其刚性,钢筋保证其延性,刚柔
结合,能够很好的抵抗和吸收震能量。其结构抗变形能力强,即使被坏也是延性坏,从发生可见裂缝到坏会产生很大的变形,提供充足的时间撤离。但是砖混房屋是脆性坏,遇到震一下子就倒了。
砖混结构抗震加固可尝试:减小震作用加固法、增大结构抗震能力加固法、多道防线抗震加固法。
1.减小震作用。它主要是通过增大结构周期或加大结构阻尼来实现,一般应用于大型公共建筑的抗震加固。
2.增大结构抗震能力。如增大墙体抗震性能的外包钢筋混凝土面层(俗称夹板墙加固法)、钢筋网水泥砂浆面层加固法、及砖柱外包加固等构件加固法;增设圈梁、构造柱及钢拉杆的整体加固法;通过增设抗震墙的区段加固法来提高房屋的抗震能力等。这些方法施工相对简单,大量应用于多层的砖混结构当中,尤其是民用建筑中。