建筑物移位工程地基沉降规律研究

2021-09-01卢明商冬凡杨凯王飞苗雷强

安徽建筑 2021年8期

卢明，商冬凡，杨凯，王飞，苗雷强

（1.河北省建筑科学研究院有限公司，河北石家庄 050000；2.河北省建筑工程质量检测中心有限公司，河北石家庄050000；3.河北天诚建筑科技有限公司，河北邯郸 056004；4.河北建设勘察研究院有限公司，河北石家庄 050000)

0 引言

自上世纪80年代建筑物整体移位技术传入我国以来，该技术在旧城改造、古建筑保护等工程中发挥了重要的作用。建筑物整体位移技术主要包括结构托换、基础分离和同步位移等，其中在同步位移过程中地基沉降变形对移位工程的安全性具有较大影响，研究整体位移中的地基沉降变形监测和沉降变形预测计算具有重要的意义。

1 项目概况

1.1 工程概要

某建筑物为七层塔式结构，底层占地面积约20 m，高约22 m，其基础采用青砖砌筑。由于河道治理需要，需将其平移水平距离约130 m。根据地质勘察报告可知，该场地地层均属第四纪全新世（Q）。施工场地土质较差，近地表为杂填土，以下分别为：粉质粘土、淤泥质粉质粘土等。各层土体的物理力学参数如表1所示。

各层土体物理力学性质指标表1

1.2 地基基础设计

综合考虑技术可行性、经济性等因素，该移位工程采取水泥土搅拌桩复合地基法进行地基处理，根据上部荷载及地质条件，该复合地基设置参数如下：有效桩长约5m，桩径500mm，面积置换率22.5%，桩间距1m，垫层200mm。轨道梁基础采用倒“T”型钢筋混凝土制作。地基基础设计分别如图1、图2所示。

图1 地基处理平面图

图2 轨道梁断面图

2 地基基础沉降监测

移位工程中地基基础沉降和沉降差一般采用水准仪观测方法。将水准仪在平移轨道的上表面进行固定并调平，在轨道梁不同测点处表面竖立专用直角钢尺，用水准仪进行测量。移位工程沉降监测点一般宜布设在以下位置：

①关键受力的部位，且易观测处；

②平移建筑物的4个边角处。对于砖混结构建筑物，测点布设在墙体两端。

该建筑物移位工程沉降测点布设如图3所示。

图3 沉降监测平面图

3 沉降计算方法及参数设置

目前对于整体移位工程的地基基础沉降变形还没有一个统一的计算方法，一般采用文克勒弹性地基梁法，但该方法中的基床系数较难准确确定，如选取不当将影响计算精度。本工程采用了ABAQUS有限元法对地基基础沉降进行了计算。根据材料力学等效刚度原理，将地基基础简化为二维模型。模型中土体本构采用修正剑桥模型，土体参数如表2所示。

土体修正剑桥模型参数表2

钢筋混凝土材料参数根据《混凝土结构设计规范》进行选取。由于水泥土搅拌桩渗透性较差，将其设为不可渗透的弹性材料，根据材料的实际强度和等刚度转化原则，将弹性模量设定为120MPa。本地区水泥土搅拌桩的泊松比为0.3。垫层也按弹性材料计算，其弹性模量为500MPa，泊松比为0.3。

4 沉降监测与数值计算结果对比分析

4.1 沉降变形随速度变化规律

为研究平移速度对于地基基础沉降的影响，分别模拟了平移建筑物在0.25m/h、0.5m/h、1m/h速度对复合地基的沉降变形的影响。图4为以0.5m/h平移时的地基沉降云图。由图4可以发现：最大沉降变形出现在移位建筑物中间部位，呈“盆式”。移位建筑物前进方向的边角沉降量要小于平移过后边角沉降量。

图4 以0.5m/h平移时地基基础沉降云图

图5为移位建筑物中部（测点3、4的位置）沉降量随移位速度变化。由图5可以发现：建筑物移位速度对于移位建筑物中部地基沉降量影响较大，移位速度越大，建筑物中部地基沉降量越小。速度为0.25m/h时建筑物中部沉降量平均值为-11.82mm，速度增大到 0.5m/h时建筑物中部沉降量平均值减小到-9.68mm，速度为1m/h时其沉降量平均值减小到-8.01mm。由此可知，在软土地基建筑物平移工程中，在保证足够调整时间的前提下，应尽可能提高移位速度，以此来降低地基沉降对上部移位建筑物的影响。