工程结构加固案例分析

1、一、软土地基事故1、事故现象最常见的事故现象：产生过量沉降杭州花园新村4号住宅(四层)下沉1.23m，基础为筏板基础，稳定后顶起。武进芙蓉西周村三间三层农宅，下沉18cm，地基均为淤质土，稳定后重做地 坪。产生严重不均匀沉降武进农机公司仓库，二层，底层为框架结构，二楼为砖混住宅，走廊有外立柱。在 原河塘填土上，一年后下沉，致使二楼住宅墙体产生45大裂缝，宽16mm。房屋倾斜，严重者失稳倒塌。2、事故原因绝大多数为承载力在80KN/m2以下的淤泥质软土引起的。3、软土的特性软土的形成：在静水或缓慢流水环境中沉积而成的饱和粘性土，型式有：滨海沉积一一盐城外黄海滨，古时每年有上百平方公里湿地(长江黄

2、河泥砂) 沉积。湖泊沉积河滩沉积一一常武地区是长江下游冲积平原，软土多。谷地沉积软土的外观：灰色或深灰色软土的特性及变形特点：特性：(1)含水量大，甚至饱和达流限；强度低，一般 120KN/m2；压缩变形大。变形特点：(1)沉降量大；初始沉降速度快，延续时间性长(10年数十年)；沉降量与含水量成正比。4、事故实例事例1：常州冶炼厂，三层框架结构，库房柱倾斜。一层砼柱浇筑完，拆模后，有6根柱上端偏离80mm多。原因：地基下边有多个小块软卧层(地质钻探与设计不协同)。处理：a、将砼柱吊移；b、挖去软卧层，浇筑C10砼至基底标高；c、重新把柱吊装就位。翠竹111号房(住宅)房屋纵向出现竖向裂缝，基础

3、圈梁下产生水平裂缝。a、地基：表层有23m的140KN/m2的土层，3m以下是20多米厚的淤泥质土；b、基础为筏板基础，上部为6层砖混结构的住宅；c、居住三年后，在距山墙外10多米处筑路、架桥，路、桥和住宅下边的地质概 况是一样的。在打桥桩及路基填土碾压干扰下，使111号住宅东端产生二次沉降，而中、 西部未沉。导致房屋中部出现竖向裂缝，东端基础出现水平裂缝。:;:.-;- = !16mmd、加固在基础圈梁外侧，浇注钢筋砼承台，按设计要求留孔。将预制200*200砼方桩，从留孔中压入到砂土地基中，桩长23m，以阻止沉降， 防止事故恶化，至今10年多未见异常。事例2：建房概况(武进芙蓉镇)：按规划

4、每六间三层半为一幢1#楼先建五间，一年后接建东端的一间，虽未见异常，但连接处整体性总会 差一些。二年后东边建2#楼，2#楼均匀下沉160mm，致使1#楼东端接建房山墙发生二 次沉降。事故现象：1#楼东山墙下沉40mm；屋顶柃条向东外移30mm；纵墙门窗无法开关；墙体在门窗角薄弱位置多处裂缝，宽1216mm。事故原因：地质，经钻探为60KN/m2,厚3.8m,下层为80 KN/m2；经验算基础承载力不足96KN/m2132.2KN/m2 (满足)武进市XX镇XX居民房屋地基基础下沉的鉴定及加固一、建房概况：按镇规划每六间三层半为一幢，房顶高12.6M，开间为4.0M，前后进深为15M。前店面房及

5、后 房间均为4X6M，中间楼梯间为4X3M。基础埋深为-1.4M，基底宽为1.6M，基础由二层石块及220砖 砌筑而成。底层墙体为实砌，二、三层墙体为空斗墙，楼层为多孔板，屋面为混凝土檩条上浇注40 钢筋混凝土板，板上盖小青瓦。X居民房屋建在1#房东端第一间，比其他五间晚建一年，接建后 未见明显异常，两年后在1#房以东建成2#房。两幢房山墙轴线间2.0M，基础大方脚外边缘相距 为0.3M。2#房建成一年均匀下沉160MM，致使1#房X居民房屋东山墙发生二次沉降。二、事故现象：1、1#房X居民房屋东山墙附加沉降量为40MM，开间4M之间，沉降差为35MM允许沉降差20MM(危 房鉴定标准)；2、

6、三层楼板及屋面混凝土檩条外移30MM；3、纵墙壁上所有门窗无法开关；4、纵墙上门窗的角部发生裂缝：有竖直的、有45的，裂缝宽度在1215MM之间，大于允许 值10MM，每道纵墙均有23条这样的裂缝；5、楼板西端高、东端低，高差为40MM。三、事故原因：1、沿山墙对地基补充钻探，钻三个孔。由钻探资料表明：1#、2#房地基为软土层，-5.2M以上 的地基承载力为60KN/m2, -5.2M及以下承载力为80 KN/m2。土的含水率达50%，压缩变形较大。2、经验算，山墙基础上部线荷载为132.2KN/M，而地基基础承载力为96KN/M132.2KN，地基基础的承载力得到了满足；4、木桩、地梁与原基

7、础的连接：在木桩顶部竖直钉10钢筋，长度为500，打入木桩内150，还有350锚在混凝土地梁中。在原基础的块石缝隙中，用细石混凝土栽16的螺纹钢筋，水平放置，长度为400，栽入 石缝中150，还有250锚入混凝土地梁中。每根地梁用412作主筋，箍筋为濯6200。沿原基础两侧的斜坡上绑扎10螺纹钢筋150，此筋从基础圈梁下面穿过，分布筋为e 6250，浇注厚度不小于120MM的钢筋混凝土板。将基础圈梁下的砖基础每隔450打一个150X150的洞，用混凝土塞满。基础加固所用混凝土强度等级为C30，形成了桩抬地梁，地梁、斜板抬原基础的有效传力系统。(详见软土地基基础加固简图)。五、地基基础加固施工及

8、注意事项：1、施工前在1#房的纵、横墙与楼层交叉处跟2#房山墙之间，架设临时横向支撑，以保证1# 房地基打桩时山墙的安全。2、把1#房东山墙基础两侧上部的覆盖层挖开，准备打桩，要求桩身顺直，下端为平面。从山 墙的前、后端向中间打，以保证地基土不外移。3、用0.5KN重的铁制夯由人工抬举适度夯击，严防剧震而带动地基下沉。4、基础两侧打桩交叉同步，先打外边桩后打室内桩。边打桩边埋设中16螺纹锚筋、10钉 筋，在基础圈梁下每隔450打一个150X150的洞口。然后清理基础，但严禁冲水，穿斜板10螺 纹钢筋。打完桩立即把地梁412及斜板钢筋扎好，支模、浇注C30混凝土，注意洞口应用混凝土 塞实。机拌机

9、振，盖草帘湿式养护，验收合格后复土。5、施工完毕后，必须在东山墙室外地坪以上500处设立三个沉降观测点，场外30M左右设立 一个固定水准点，用以沉降比较。施工完毕时测一次，以后每隔30天测一次。当连续两个月沉降量 均不大于2MM/月时，就认为地基已经稳定；6、待地基基础稳定之后，才允许室内墙裂缝修补，重整门窗，及装饰装璜。六、加固效果此工程事故在1999年9月14日加固完毕，经10月、11月及12月三次沉降观测，其沉降量分 别为0.8MM、0.4MM、0MM，说明这样的地基基础事故，采取打木桩及扩大基础，以限制沉降，增大 基础承载力是很有效的。二、改进型体外预应力筋加固砼梁1、传统体外预应力筋

10、加固传统型体外预应力筋型式优点：承载力提高较大(1.352. 1倍)；应力、应变不滞后；施工方便(无湿作业)；不影响结构使用空间；可不停产进行加固。缺点：预应力筋不随梁的挠度变形而变形；当砼梁破坏时预应力筋强度未达极限状态；梁受力系统复杂，设计计算麻烦；预应力筋在转向块处，是点接触，此处预应力筋截面内的应力不均，会影响 预应力筋极限强度值。2、改进型体外预应力筋加固改进型体外预应力筋型式改进：转向块加焊钢瓦，由钢管割成，加热成型，焊于转向块端，内抹黄油；预应力水平段加支垫块，跨中必放一个，其余间距 500mm；无论是传统型或改进型，无论是普通钢筋或无粘结预应力筋，都是无粘结预 应力筋，因为，体

11、外预应力筋没有砼包裹。改进后的优势a、转向块增设钢瓦，致使其预应力筋工作状态与体内无粘结预应力筋类同，避免 了点接触状态；b、预应力筋水平段增设支垫块后，可使预应力筋能随梁体的变形而变形，这点也 与体内无粘结预应力筋十分类同(常州体育训练中心，为体内无粘结预应力结构)；c、设计计算可以简化：与采用体内无粘结预应力设计计算相同。计算方法：以矩形简支梁为例的弯矩计算设加固后梁的总弯矩设计值：M原梁能承担的弯矩值：M0加固弯矩值 M=m (M-M0)令m=1.1 (适当富余一点)预应力筋对梁产生的等效荷载Ap fpe sinQAp预应力截面面积f：有效预应力由等效荷载产生的反弯矩： M，=h Apf

12、pe sinQL1转向点到梁端距离；1f： =6 con-6 l 6 con控制应力6 =0.650.75%化(钢铰线)fP：预应力筋强度标准值6 l预应力损失6 =6 +6L L1 L26 l1锚具及预应力筋回缩损失6 L2转向点摩擦损失6 L1=a/L X Esa锚具变形和内缩值(mm)L张拉端固定端距离(mm)(预应力筋长度)Es预应力筋的弹性模量6 廉二(口 sinQ)6p =0.1 0.15(Q=1560)令 M，= M即 M=L A f sinQ TOC o 1-5 h z 求 Ap=A M/L1 fp sinQ令实际配筋量Ap实=1.1Ap分成两束(梁两侧各一束)验算头 力平衡：

13、fcbx=f As+fpe Ap 实1 式弯矩平衡：M忍f A (h -X/2)+f A (h -x/2)2 式y s 0Ps P 实 PfPs预应力筋抗拉强度极限值预应力筋的应力：f =f + f , f使用荷载M作用下的应力增量Ps PePsPs求应力增量：应力增量与跨中挠度有直线关系，挠度的大小与荷载大小、荷载形式及支座约 束条件有关。根据清华大学杜追生教授和上海交通大学刘西拉教授所著基于结构变形 的无粘结预应力筋应力变化研究论文，经推导和简化，可按下式求得。 f =4E e k/q hPs p m cu 10 pE预应力筋的弹性模量pem预应力至截面形心轴的距离:砼极限压应变，取 =0.003，当q00.15时，取 =0.002k 荷载及荷载形式和支屋约束条件的跨中挠度系数CU1集中荷载1简支梁集中荷载|固端梁k=0.041631k1=0.0883集中荷载1框架梁* k =0.062531框架梁为弹性支座h预应力筋全梁截面压区上边缘的距离pq 一简化计算系数，q = (f A + f A )/0.