如何对厂房地坪结构安全以及承载能力进行检测

 极速赛车计划手机软件     |      2019-09-29
厂房内运输仪器、物件时,经常会用到起重机等大型设备,而这些大型设备较重,会对地坪造成损坏。由于很多厂房是租赁,以及地下管道较多,损坏地坪的同时也会损坏管道,因此需要对厂房地坪结构安全性以及承载能力进行检测评定。以下是某厂房地坪安全检测鉴定案例。
一、概况
 
某厂房为三层钢筋混凝土框架结构房屋,总建筑面积约为10000m2,现拟对厂房进行改造,由原液体制剂车间(含仓库)改建成固体制剂生产车间,改造后房屋首层地坪使用荷载发生较大变化。为策安全,并为改造设计提供依据,对房屋地坪进行全面检测,对地坪结构安全性进行评定,并对可能存在的问题提出处理建议。于2016年赴现场对房屋地坪质量进行了全面检测,随后将对现场钻取的混凝土芯样进行了室内试验,对现场检测结果进行了整理分析,并根据整理结果进行理论计算。主要工作内容如下:
 
(1)房屋地坪结构构造情况的检测与复核;
(2)房屋地坪结构混凝土强度的检测;
(3)房屋地坪变形情况的检测;
(4)房屋地坪损伤状况的检测;
(5)房屋地坪回填土物理性能的检测;
(6)房屋地坪未来使用荷载的调查;
(7)房屋地坪结构安全性的分析与评定;
(8)对可能存在的问题提出处理建议。
 
二、房屋建筑结构概况
 
该厂房为三层钢筋混凝土框架结构,建于2007年左右,其原始建筑结构图纸保存完好。
房屋建筑平面近似呈矩形,南北向外轮廓线总长约57000mm,东西向外轮廓线总长约66000mm,为地上三层结构。房屋一层层高为7500mm,二层层高为6000mm,三层层高6000~6990mm,室内外高差为300mm,檐口处总建筑高度为19800mm,屋脊处总建筑高度为20790mm,屋面女儿墙高度为610~1600mm。房屋原设计为液体制剂生产车间,目前首层空置,本次改造后拟主要用固体制剂生产车间。
 
三、工程地质概况
 
3.1原工程地质概况
 
根据委托方提供的《该厂房岩土工程勘察报告》可知,本项目分别采用机械钻探、取原状土样作室内土工实验和静力触探多种勘探实验手段进行勘察。房屋所在场地位于杭州下沙钱塘江北岸的冲击平原地带,地形平坦,场地浅部第四系(Q4)覆盖层为钱塘江冲击所形成的多层砂质粉土,下部少量为粘性土,勘探深度内未发现不良地质作用存在。场地勘察深度范围内有一层地下水,但其对混凝土结构及其内部钢筋无腐蚀性。场地第四系覆盖层厚度大,场地稳定性较好,第2-4层为砂质粉土,为桩端持力层。本地基在30.00m深度范围内可划分为6个岩体工程层,并细分为13个亚层,详见表1。
表1  地层特性表

层号

土层名称

层顶标高(m)

层厚(m)

1

素填土

5.70~6.82

0.30~5.00

2-1

砂质粉土(稍密)

2。70~5。68

0.00~1.20

2-2

砂质粉土(稍密~中密)

1.11~6.10

4.20~10.50

2-3

砂质粉土(稍密~中密)

-1。55~-5。30

1。10~6。10

2-4

砂质粉土(中密)

-4。74~-8。35

3。10~8。70

2-5

砂质粉土(稍密)

-9。48~-11。88

0。00~3。30

2-6

砂质粉土夹粉砂(中密~密实)

-10。28~-13。28

0.00~2.50

3

淤泥质粉质粘土

-11。45~-14。95

0.00~1.60

4-1

粉质粘土

-10。55~-15。28

2.30~11.20

4-2

砂质粉土

-15.95~-20.09

0.00~2.70

5

淤泥质粉质粘土

-21。49~-21。49

0.00~1.70

6-1

粘土

-20.02~-22.19

未揭穿

6-2

粘土

-22.75~-23.19

未揭穿

 
3.2工程地质补充勘察结果
 
由于委托方提供的《该厂房岩土工程勘察报告》中缺少素填土承载能力的相关信息,加之地坪已被长期使用,素填土物理力学性质参数可能已发生变化,本次特对素填土的工程地质情况进行了补充勘察。本次勘察采用了标准贯入试验、静力触探、及室内土工试验等多种调查手段,共布置6个钻探和4个静探孔,孔深为3~6米。
 
根据勘察结果可知,场地表层①素填土厚度变化较大,土质不均匀,本次勘探厚度在0。5~3。5m之间。土层主要以砂质粉土为主,含碎石、石子等杂质。但经过前期处理和使用期的固结,承载力有了一定的提高;素填土下部为砂质粉土,中密,土质好,厚度大。
 
 
四、地坪结构构造情况的检测与复核
 
根据委托方提供的房屋原始建筑结构设计图纸,对房屋地坪现状情况进行检测与复核,为房屋地坪及地基的安全性性能评估提供基本依据。采用JG-230型混凝土钻孔取样机钻取100的混凝土芯样,钻取深度至碎石层,对取出的芯样实际测量交界面以上混凝土的厚度。
 
抽样检测结果参见表4。检测结果表明,房屋地坪构造(即最上层为混凝土层,第二层为碎石层)和原设计一致;但混凝土层厚度与原设计值偏差在-1mm~-53mm,在原设计值的-0。8%~-44。2%之间。房屋地坪混凝土层厚度与原设计图纸有较大出入,实测地坪混凝土层厚度平均值为89mm,小于原设计厚度120mm。
 
表4  地坪素混凝土层厚度抽样检测与复核结果

序号

检测位置

地坪素混凝土层厚度复核(mm

尺寸偏差

mm

复核结果

%

设计值

实测值

1

7~8-G~H

120

98

-22

-18.3

2

7~8-B~C

120

119

-1

-0.8

3

5~6-B~C

120

90

-30

-25。0

4

6~7-E~F

120

87

-33

-27。5

5

4~5-C~D

120

67

-53

-44.2

6

5~6-D~E

120

75

-45

-37.5

7

4~5-F~G

120

85

-35

-29.2

8

2~3-G~H

120

110

-10

-8。3

9

3~4-E~F

120

78

-42

-35.0

10

2~3-B~C

120

88

-32

-26.7

11

3~4-B~C

120

80

-40

-33。3

注:(1)表中复核结果为实测值与设计值的差值占原设计值的百分比,数据前“+”表示实测较原设计大,“-”表示实测较原设计小;(2)地坪素混凝土层厚度采用卷尺测量,测量结果含测量误差;(3)根据复核结果,地坪素混凝土层厚度实测值与设计值有较大出入;(4)实测地坪素混凝土层厚度平均值为89mm

五、地坪变形情况的检测
 
采用日本SOKKIA C41型高精度水准仪,分别选取2~8-B~H轴柱网交点及各跨中点位置处测量了地坪的相对不均匀沉降趋势(含施工误差)。根据现场检测条件,测量时以各测点中相对标高最大值为基准点,测点布置及测量结果详见图4。
图4 地坪相对不均匀沉降实测结果(含施工误差,单位:mm)
 
从图4中可以看出,地坪发生相对不均匀沉降且无明显规律,总体表现为北端、南端角部及南端中部地坪相对不均匀沉降较小,其余位置处相对不均匀沉降较大。其中相对不均匀沉降量最小值即相对零沉降点位于最东侧(即8轴)中部偏南位置处,相对不均匀沉降量最大值为59mm,该沉降点位于地坪西北角2~3-F~G轴跨中位置处。
 
六、地坪主要结构材料强度的检测
 
房屋地坪做法为素填土夯实后上铺碎石,表层铺设混凝土。根据现场测试条件和房屋地坪结构特点,将地坪整体划分为一个检测单元,钻取芯样进行强度的检测。
 
随机选取11处地坪(3处符合标准试样要求),采用JG-230型混凝土钻孔取样机钻取100的混凝土芯样,用作检测混凝土强度。钻取芯样时,首先采用Hilti FerroscanPs200型钢筋探测仪对构件的钢筋进行定位,避免在钻芯时碰到钢筋,随后采用钻芯机钻取芯样。芯样钻取完毕后,带回试验室,对芯样的端部进行切割并采用硫磺胶泥或高强砂浆补平,制作成高径比为1:1的标准试样,按照中国工程建设标准化协会标准《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS 03:2007)要求,待芯样试件自然干燥后,在万能试验机上直接测量其强度,芯样实测强度详见表6。
 
从表6中可以看出,抽查的芯样混凝土强度在36.8~38.9.0MPa之间,均满足原设计强度等级C20的要求。
 
表6 房屋芯样混凝土抗压强度实测结果

芯样编号

取芯部位

芯样直径

(mm)

芯样高度

(mm)

抗压强度

MPa

第一检测单元

ZX1

7~8-B~C2#点位

100

100

36。8

ZX2

4~5-F~G7#点位

100

100

38.9

ZX3

2~3-G~H8#点位

100

100

37。0

七、地坪损伤状况的检测
 
在委托方的支持与配合下,本站于2016年对房屋地坪的损伤状况进行了全面检测。主要检测结果如下:
 
地坪面层存在较多开裂现象,裂缝宽度在0.1~4mm之间。多处存在平行于(垂直于)柱网或斜向裂缝,主要因为地坪面积较大,且地坪未设置分仓缝,混凝土面层因收缩过大而产生的一些裂缝;少数部位裂缝较大可能由于下层素填土夯填不实或经历较大堆载使地坪产生相对不均匀沉降引起。个别门底部位存在较大裂缝。地坪多处存在积水现象。现场检测未发现有其它结构损伤现象。
 
综合以上损伤的分布形式及特征可以判断,地坪损伤主要为混凝土面层材料收缩引起的裂缝,少数为相对不均匀沉降引起的裂缝。
 
八、地坪未来使用荷载的调查
 
为了对地坪结构的安全性能作出正确的评价,对房屋首层的使用荷载进行了调查分析,为地基安全性的计算分析提供依据。荷载调查主要包括使用活荷载和地坪构造层相关厚度全面调查。活荷载的取值主要由委托方提供的活荷载分布图确定,地坪恒荷载的确定根据地坪结构做法确定。
 
根据原始建筑结构图纸,地坪做法为素填土夯实后上铺大片石,大片石上依次铺设碎石和素混凝土。大片石、碎石和素混凝土的设计厚度分别为200mm、80mm和120mm,恒荷载计算时大片石和碎石的厚度按照设计取值,素混凝土的厚度按照实测平均值89mm取值。地坪结构恒荷载标准值取6。7kN/m2。
 
房屋首层中间区域改造后主要用作仓储,为了解地坪结构实际承载能力,将地面堆积荷载即活荷载标准值分为四个荷载等级:I级10kN/m2,II级20kN/m2,III级30kN/m2,IV级40kN/m2。
 
九、地坪结构安全性的计算分析
 
为了解地坪结构安全性,根据拟定荷载等级,并根据国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)的有关要求,对荷载作用影响进行计算分析,主要为地坪地基承载力验算分析。填土层物理力学性质参考本次补充勘察结果,填充层下部土层的物理力学性质参考《杭州惠远食品科技公司厂房岩土工程勘察报告》(浙江省地矿勘察院,二○○七年二月),并选取其中的J3、J7和J11三处具有代表性点位进行计算分析,并将各个土层平均厚度作为第四个计算分析地质情况。表7~10分别给出了J3、J7、J11及平均土层地面地基承载力验算结果。
 
表7 J3点地面地基承载力验算结果(按地下水位考虑水深1。39m)

荷载等级

土层

地基承载力特征值(kPa

地基土顶面平均压力值

kPa

序号

厚度(m)

修正前

修正后

I

(10kN/m2)

1

4.6

80

80

16.7

2-2

6.6

150

257

76.6

2-3

1.8

140

381

142.6

2-4

6.5

160

437

160。6

4-1

>6。85

100

405

225.6

II

(20kN/m2)

1

4.6

80

80

26.7

2-2

6.6

150

257

86。6

2-3

1。8

140

381

152.6

2-4

6.5

160

437

170。6

4-1

>6。85

100

405

235。6

III(30kN/m2)

1

4.6

80

80

36。7

2-2

6.6

150

257

96.6

2-3

1.8

140

381

162。6

2-4

6。5

160

437

180.6

4-1

>6。85

100

405

245.6

IV(40kN/m2)

1

4.6

80

80

46.7

2-2

6.6

150

257

106。6

2-3

1.8

140

381

172.6

2-4

6。5

160

437

190。6

4-1

>6。85

100

405

255。6

从表中可以看出,土层顶面平均压力随着土层深度及顶部地面荷载的增加而增加,各土层上部平均荷载均小于修正后的地基土承载力特征值。
 
十、检测评定结论与建议
 
1. 房屋地坪构造(即最上层为混凝土层,第二层为碎石层)和原设计一致;但混凝土层厚度与原设计值偏差在-1mm~-53mm,在原设计值的-0.8%~-44.2%之间,平均值为89mm,小于原设计值120mm。
2. 地坪面层抽查的芯样混凝土强度在36.8~38.9.0MPa之间,满足原设计强度等级C20的要求。
3. 地坪存在一定的变形,总体表现为北端、南端角部及南端中部地坪相对不均匀沉降较小,其余位置处相对不均匀沉降较大。其中相对不均匀沉降量最小值即相对零沉降点位于最东侧(即8轴)中部偏南位置处,相对不均匀沉降量最大值为59mm,该沉降点位于地坪西北角2~3-F~G轴跨中位置处。
4。 地坪面层存在较多开裂现象,裂缝宽度在0。1~4mm之间。地坪开裂损伤主要为混凝土面层材料收缩引起的裂缝,少数为相对不均匀沉降引起的裂缝。
5. 地坪填土层补充勘察结果表明,表层①素填土厚度变化较大,土质不均匀。土层主要以砂质粉土为主,含碎石、石子等杂质。经过前期处理和使用期的固结,承载力有了一定的提高,其地基土承载力特征值为80kPa。
6. 计算结果表明,地坪满足I~IV级(10kN/m2~40kN/m2)荷载作用下的承载力计算要求。
7. 考虑到地坪混凝土面层实测厚度较原设计值偏薄,地坪存在一定的变形及开裂,且考虑到后续使用荷载发生变化,建议采取必要措施对现有地坪进行整体加固处理。