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        地下防空洞充水后塌陷引起上部建筑受損后的加固方法探討

        2024-03-21 05:48:08黃欣
        廣東建材 2024年3期
        關(guān)鍵詞:防空洞成孔孔洞

        黃欣

        (山西省建筑科學(xué)研究院檢測(cè)中心有限公司)

        上世紀(jì)60 年代,在“備戰(zhàn)、備荒、為人民”的口號(hào)之下,中國(guó)各大中城市普遍開(kāi)展了群眾性的“深挖洞”活動(dòng)[1]。全國(guó)挖洞的總長(zhǎng)度應(yīng)該超過(guò)了萬(wàn)里長(zhǎng)城,挖掘土石方體積超過(guò)長(zhǎng)城的土石方總量。華北地區(qū)老舊城區(qū)地下普遍存在上世紀(jì)修建的防空洞,隨著改革開(kāi)放城市大規(guī)模更新,部分防空洞已經(jīng)回填處理或挖除,但有些防空洞鑒于戰(zhàn)備考慮就在其上新建了房屋,隨著地下土質(zhì)和水位情況的變化加之防空洞自身的年久失修,對(duì)上部建筑產(chǎn)生了一定的影響,其中影響較大的會(huì)造成上部建筑傾斜開(kāi)裂,甚至成為危房[2]。對(duì)于這種狀況,無(wú)法通過(guò)拆除上部建筑采用大開(kāi)挖的方式回填防空洞,導(dǎo)致為了保留上部建筑,需采用間接處理的辦法消除地下防空洞塌陷隱患,本文就這類型建筑的加固處理方法進(jìn)行討論,供大家技術(shù)交流。

        1 地下防空洞類型及損害形式

        1.1類型

        地下防空洞結(jié)構(gòu)形式為拱形,基本上所有的防空洞都在地下水位以上,掏土而成,隨著土質(zhì)情況和造價(jià)的不同,內(nèi)部可采用磚券拱身或澆筑鋼筋混凝土拱身。從現(xiàn)存保留安全的防空洞統(tǒng)計(jì)來(lái)看,多數(shù)是采用磚券的,加固的防空洞多采用鋼筋混凝土拱身支撐,個(gè)別土質(zhì)較好的可以保留原土性狀[3]。

        1.2受力特征

        地下防空洞本身屬于拱形建筑,類似土窯洞,最大的隱患就是外來(lái)水入侵破壞土體結(jié)構(gòu)和拱壁開(kāi)裂,上部荷載作用對(duì)自身?xiàng)l件完好的防空洞屬于有利荷載,但拱壁變形開(kāi)裂后,上部荷載作用會(huì)加劇豎向拱壁的破壞。

        1.3破壞形式

        ⑴拱壁破壞:有滲水、積水、開(kāi)裂、變形、局部塌陷。

        ⑵地表關(guān)聯(lián)破壞:①地陷。防空洞坍塌引起的路面塌陷,危及地表;②地表建筑不均勻沉降。隨著老舊防空洞的局部變形或坍塌,對(duì)上部建筑引起不均勻沉降,導(dǎo)致建筑開(kāi)裂變形。

        2 加固方法及對(duì)比

        2.1工程概況

        某辦公樓建于上世紀(jì)八十年代,為砌體結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)為鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ),地基處理采用三七灰土換填500 厚。原設(shè)計(jì)為地上四層,首層為車庫(kù),二~四層為辦公樓,層高均為3m。建筑長(zhǎng)為48.0m,寬為14.3m,中間走廊兩邊辦公室的布置形式。樓梯間四角、外墻與內(nèi)墻交接處均設(shè)構(gòu)造柱,每層均設(shè)置圈梁。端部開(kāi)間及樓梯間樓、屋面采用現(xiàn)澆混凝土,其余均采用預(yù)制空心板。2017 年該建筑墻體出現(xiàn)不同程度裂縫損傷,隨后委托第三方鑒定機(jī)構(gòu)對(duì)該建筑進(jìn)行檢測(cè)鑒定。鑒定結(jié)論如下:該結(jié)構(gòu)裂縫損傷的產(chǎn)生是由于場(chǎng)地內(nèi)人防工程嚴(yán)重積水對(duì)地基土體充分浸濕造成地基不均勻沉降和防空洞結(jié)構(gòu)整體變形所致。該建筑所處場(chǎng)地目前穩(wěn)定水位已至人防工程洞頂,長(zhǎng)期大量積水及季節(jié)性水位交替變化的反復(fù)作用對(duì)周圍土體和結(jié)構(gòu)存在很大安全隱患。

        2.2加固前資料收集

        2.2.1勘察結(jié)果

        勘察結(jié)果見(jiàn)表1。

        2.2.2物探結(jié)果

        勘探深度范圍內(nèi)基本為粉土,0~6m 為雜填,6m 以下為原土,8.5m 處粉土含水飽和,為潛水位。防空洞位于7.5~15m 深度范圍內(nèi),且防空洞內(nèi)已充滿水,有些地方可能存在下沉、塌陷。明確了建筑物下部存在兩條南北走向的防空洞。

        2.3加固方案確定

        2.3.1加固難點(diǎn)

        該建筑下部防空洞長(zhǎng)期泡水,導(dǎo)致拱壁損壞,局部出現(xiàn)塌陷,考慮到防空洞現(xiàn)狀處于臨界狀態(tài),若采用常規(guī)手段抽干積水,再進(jìn)行人工灌填混凝土的方式,在抽干積水的同時(shí)必然導(dǎo)致拱壁內(nèi)外壓力不平衡,造成防空洞失穩(wěn),甚至?xí)斐缮喜拷ㄖ植康耐蝗蛔冃危粵r且由于防空洞所處的位置也是地下水位的高度,一味的抽水降水會(huì)造成整個(gè)區(qū)域的地下水位下降,進(jìn)而引發(fā)土體變形。綜上所述,本項(xiàng)目不能采用常規(guī)思路解決防空洞的回填問(wèn)題。

        2.3.2加固思路

        ⑴樓座范圍內(nèi)的防空洞回填。由于無(wú)法進(jìn)行抽水后回填,本方案借鑒“烏鴉喝水”的例子,在防空洞對(duì)應(yīng)地面位置開(kāi)洞,孔徑不小于200mm,孔距不小于2m,用粗骨料從孔洞處灌入,同時(shí)下入注漿管,在灌入粗骨料的同時(shí)監(jiān)測(cè)孔洞內(nèi)水位變化,可采用抽水機(jī)配合使用,確保水位在灌注過(guò)程中變化幅度不超過(guò)1m。這樣待相鄰三個(gè)孔洞位置灌滿后,采用壓力注漿填充三個(gè)孔洞里面的中間那個(gè)孔洞,依次類推,使防空洞填實(shí)并排擠出地下水,也最大限度的減少拱壁的內(nèi)外壓力變化。由于該建筑南端為防空洞末端,且隨著道路改造已封堵,故采用從南向北施工順序,逐步把影響區(qū)內(nèi)的防空洞積水排出并回灌填實(shí)。

        ⑵地基加固。加固防空洞為中心,但為了防止施工過(guò)程中防空洞的變形對(duì)建筑造成的二次損壞,應(yīng)在回填灌注之前,對(duì)建筑的地基土采用樁基加固。常規(guī)托換思路對(duì)于既有建筑地基加固,可采用人工挖孔灌注樁、靜壓樁、樹(shù)根樁和旋噴樁等,由于場(chǎng)地土地下水位高,不適合人工成孔灌注樁施工,且由于在室內(nèi)施工,受層高限制,很多成樁機(jī)械無(wú)法進(jìn)入,故選用機(jī)械成孔旋噴樁。在貫穿筏板基礎(chǔ)時(shí)可采用水鉆成孔,到原筏板底再開(kāi)始旋噴成樁,大大減少對(duì)舊有基礎(chǔ)的破壞,樁身避開(kāi)防空洞,樁底進(jìn)入穩(wěn)定持力層,樁頂做至筏板基礎(chǔ)底。樁徑600mm,樁長(zhǎng)18m,持力層為第三層粗砂層,在墻體兩側(cè)基底下機(jī)械成孔布置。依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)程》JGJ 79-2012 中關(guān)于旋噴樁的單樁承載力計(jì)算得單樁承載力Ra=635 kPa;估算建筑總質(zhì)量為56000kN,如果全部質(zhì)量讓樁體承擔(dān),需要88 根樁,考慮到工況折減和加固效果,經(jīng)過(guò)樁位詳細(xì)布置,整樓約96 根樁,滿足計(jì)算要求。示意圖見(jiàn)圖1。

        圖1 高壓旋噴樁剖面圖

        ⑶加固順序:建筑周邊管線排查→旋噴樁施工→樓內(nèi)防空洞回填→沉降觀測(cè)不少于1 個(gè)月→上部結(jié)構(gòu)加固→內(nèi)部裝修。

        3 結(jié)語(yǔ)

        隨著大規(guī)模拆除新建城市的結(jié)束,老舊房屋的加固處理將成為房建人員新的工作方向,本文主要針對(duì)場(chǎng)地下部存在防空洞的建筑,既無(wú)法拆除房屋,也不能代價(jià)過(guò)大的加固處理,給出一種經(jīng)濟(jì)可靠的加固思路供技術(shù)人員討論,通過(guò)這種加固思路,可以達(dá)到針對(duì)性強(qiáng)、增荷最小、擾動(dòng)最小的加固目標(biāo),使建筑延長(zhǎng)使用壽命,達(dá)到安全目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。

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