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廠房地坪開裂檢測地坪結構安全檢測評定
文章作者:handler 時間:2018-05-21 10-47-20

一、概況

某廠房為三層鋼筋混凝土框架結構房屋,總建筑面積約為10000m2,現擬對廠房進行改造,由原液體制劑車間(含倉庫)改建成固體制劑生產車間,改造后房屋首層地坪使用荷載發生較大變化。為策安全,并為改造設計提供依據,對房屋地坪進行全面檢測,對地坪結構安全性進行評定,并對可能存在的問題提出處理建議。于2016年赴現場對房屋地坪質量進行了全面檢測,隨后將對現場鉆取的混凝土芯樣進行了室內試驗,對現場檢測結果進行了整理分析,并根據整理結果進行理論計算。主要工作內容如下:

(1)房屋地坪結構構造情況的檢測與復核;

(2)房屋地坪結構混凝土強度的檢測;

(3)房屋地坪變形情況的檢測;

(4)房屋地坪損傷狀況的檢測;

(5)房屋地坪回填土物理性能的檢測;

(6)房屋地坪未來使用荷載的調查;

(7)房屋地坪結構安全性的分析與評定;

(8)對可能存在的問題提出處理建議。

二、房屋建筑結構概況

該廠房為三層鋼筋混凝土框架結構,建于2007年左右,其原始建筑結構圖紙保存完好。

房屋建筑平面近似呈矩形,南北向外輪廓線總長約57000mm,東西向外輪廓線總長約66000mm,為地上三層結構。房屋一層層高為7500mm,二層層高為6000mm,三層層高6000~6990mm,室內外高差為300mm,檐口處總建筑高度為19800mm,屋脊處總建筑高度為20790mm,屋面女兒墻高度為610~1600mm。房屋原設計為液體制劑生產車間,目前首層空置,本次改造后擬主要用固體制劑生產車間。

三、工程地質概況

3.1原工程地質概況

根據委托方提供的《該廠房巖土工程勘察報告》可知,本項目分別采用機械鉆探、取原狀土樣作室內土工實驗和靜力觸探多種勘探實驗手段進行勘察。房屋所在場地位于杭州下沙錢塘江北岸的沖擊平原地帶,地形平坦,場地淺部第四系(Q4)覆蓋層為錢塘江沖擊所形成的多層砂質粉土,下部少量為粘性土,勘探深度內未發現不良地質作用存在。場地勘察深度范圍內有一層地下水,但其對混凝土結構及其內部鋼筋無腐蝕性。場地第四系覆蓋層厚度大,場地穩定性較好,第2-4層為砂質粉土,為樁端持力層。本地基在30.00m深度范圍內可劃分為6個巖體工程層,并細分為13個亞層,詳見表1。

3.2工程地質補充勘察結果

由于委托方提供的《該廠房巖土工程勘察報告》中缺少素填土承載能力的相關信息,加之地坪已被長期使用,素填土物理力學性質參數可能已發生變化,本次特對素填土的工程地質情況進行了補充勘察。本次勘察采用了標準貫入試驗、靜力觸探、及室內土工試驗等多種調查手段,共布置6個鉆探和4個靜探孔,孔深為3~6米。

根據勘察結果可知,場地表層①素填土厚度變化較大,土質不均勻,本次勘探厚度在0.5~3.5m之間。土層主要以砂質粉土為主,含碎石、石子等雜質。但經過前期處理和使用期的固結,承載力有了一定的提高;素填土下部為砂質粉土,中密,土質好,厚度大。圖3為工程地質剖面圖,表3為經補充勘察的填土層主要物理力學性質參數。

四、地坪結構構造情況的檢測與復核

根據委托方提供的房屋原始建筑結構設計圖紙,對房屋地坪現狀情況進行檢測與復核,為房屋地坪及地基的安全性性能評估提供基本依據。采用JG-230型混凝土鉆孔取樣機鉆取100的混凝土芯樣,鉆取深度至碎石層,對取出的芯樣實際測量交界面以上混凝土的厚度。

抽樣檢測結果參見表4。檢測結果表明,房屋地坪構造(即最上層為混凝土層,第二層為碎石層)和原設計一致;但混凝土層厚度與原設計值偏差在-1mm~-53mm,在原設計值的-0.8%~-44.2%之間。房屋地坪混凝土層厚度與原設計圖紙有較大出入,實測地坪混凝土層厚度平均值為89mm,小于原設計厚度120mm。

五、地坪變形情況的檢測

采用日本SOKKIA C41型高精度水準儀,分別選取2~8-B~H軸柱網交點及各跨中點位置處測量了地坪的相對不均勻沉降趨勢(含施工誤差)。根據現場檢測條件,測量時以各測點中相對標高最大值為基準點,測點布置及測量結果詳見圖4。

地坪發生相對不均勻沉降且無明顯規律,總體表現為北端、南端角部及南端中部地坪相對不均勻沉降較小,其余位置處相對不均勻沉降較大。其中相對不均勻沉降量最小值即相對零沉降點位于最東側(即8軸)中部偏南位置處,相對不均勻沉降量最大值為59mm,該沉降點位于地坪西北角2~3-F~G軸跨中位置處。

六、地坪主要結構材料強度的檢測

房屋地坪做法為素填土夯實后上鋪碎石,表層鋪設混凝土。根據現場測試條件和房屋地坪結構特點,將地坪整體劃分為一個檢測單元,鉆取芯樣進行強度的檢測。

隨機選取11處地坪(3處符合標準試樣要求),采用JG-230型混凝土鉆孔取樣機鉆取100的混凝土芯樣,用作檢測混凝土強度。鉆取芯樣時,首先采用Hilti FerroscanPs200型鋼筋探測儀對構件的鋼筋進行定位,避免在鉆芯時碰到鋼筋,隨后采用鉆芯機鉆取芯樣。芯樣鉆取完畢后,帶回試驗室,對芯樣的端部進行切割并采用硫磺膠泥或高強砂漿補平,制作成高徑比為1:1的標準試樣,按照中國工程建設標準化協會標準《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》(CECS 03:2007)要求,待芯樣試件自然干燥后,在萬能試驗機上直接測量其強度,芯樣實測強度詳見表6。

抽查的芯樣混凝土強度在36.8~38.9.0MPa之間,均滿足原設計強度等級C20的要求。

七、地坪損傷狀況的檢測

在委托方的支持與配合下,本站于2016年對房屋地坪的損傷狀況進行了全面檢測。主要檢測結果如下:

地坪面層存在較多開裂現象,裂縫寬度在0.1~4mm之間。多處存在平行于(垂直于)柱網或斜向裂縫,主要因為地坪面積較大,且地坪未設置分倉縫,混凝土面層因收縮過大而產生的一些裂縫;少數部位裂縫較大可能由于下層素填土夯填不實或經歷較大堆載使地坪產生相對不均勻沉降引起。個別門底部位存在較大裂縫。地坪多處存在積水現象?,F場檢測未發現有其它結構損傷現象。

綜合以上損傷的分布形式及特征可以判斷,地坪損傷主要為混凝土面層材料收縮引起的裂縫,少數為相對不均勻沉降引起的裂縫。

八、地坪未來使用荷載的調查

為了對地坪結構的安全性能作出正確的評價,對房屋首層的使用荷載進行了調查分析,為地基安全性的計算分析提供依據。荷載調查主要包括使用活荷載和地坪構造層相關厚度全面調查?;詈奢d的取值主要由委托方提供的活荷載分布圖確定,地坪恒荷載的確定根據地坪結構做法確定。

根據原始建筑結構圖紙,地坪做法為素填土夯實后上鋪大片石,大片石上依次鋪設碎石和素混凝土。大片石、碎石和素混凝土的設計厚度分別為200mm、80mm和120mm,恒荷載計算時大片石和碎石的厚度按照設計取值,素混凝土的厚度按照實測平均值89mm取值。地坪結構恒荷載標準值取6.7kN/m2。

房屋首層中間區域改造后主要用作倉儲,為了解地坪結構實際承載能力,將地面堆積荷載即活荷載標準值分為四個荷載等級:I級10kN/m2,II級20kN/m2,III級30kN/m2,IV級40kN/m2。

九、地坪結構安全性的計算分析

為了解地坪結構安全性,根據擬定荷載等級,并根據國家標準《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)的有關要求,對荷載作用影響進行計算分析,主要為地坪地基承載力驗算分析。填土層物理力學性質參考本次補充勘察結果,填充層下部土層的物理力學性質參考《杭州惠遠食品科技公司廠房巖土工程勘察報告》(浙江省地礦勘察院,二○○七年二月),并選取其中的J3、J7和J11三處具有代表性點位進行計算分析,并將各個土層平均厚度作為第四個計算分析地質情況。表7~10分別給出了J3、J7、J11及平均土層地面地基承載力驗算結果。

十、檢測評定結論與建議

1. 房屋地坪構造(即最上層為混凝土層,第二層為碎石層)和原設計一致;但混凝土層厚度與原設計值偏差在-1mm~-53mm,在原設計值的-0.8%~-44.2%之間,平均值為89mm,小于原設計值120mm。

2. 地坪面層抽查的芯樣混凝土強度在36.8~38.9.0MPa之間,滿足原設計強度等級C20的要求。

3. 地坪存在一定的變形,總體表現為北端、南端角部及南端中部地坪相對不均勻沉降較小,其余位置處相對不均勻沉降較大。其中相對不均勻沉降量最小值即相對零沉降點位于最東側(即8軸)中部偏南位置處,相對不均勻沉降量最大值為59mm,該沉降點位于地坪西北角2~3-F~G軸跨中位置處。

4. 地坪面層存在較多開裂現象,裂縫寬度在0.1~4mm之間。地坪開裂損傷主要為混凝土面層材料收縮引起的裂縫,少數為相對不均勻沉降引起的裂縫。

5. 地坪填土層補充勘察結果表明,表層①素填土厚度變化較大,土質不均勻。土層主要以砂質粉土為主,含碎石、石子等雜質。經過前期處理和使用期的固結,承載力有了一定的提高,其地基土承載力特征值為80kPa。

6. 計算結果表明,地坪滿足I~IV級(10kN/m2~40kN/m2)荷載作用下的承載力計算要求。

7. 考慮到地坪混凝土面層實測厚度較原設計值偏薄,地坪存在一定的變形及開裂,且考慮到后續使用荷載發生變化,建議采取必要措施對現有地坪進行整體加固處理。

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