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旧金山千禧大厦加固诱发更大沉降

作者: 发布时间:2022-02-17 19:22:52点击:188

信息摘要:

       千禧大厦(Millennium Tower)位于旧金山市中心的南区,是一座“非常出名”的超高层建筑。

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        可是,千禧大厦的“出名”并不是因为它是旧金山更高的建筑,更多的是自竣工之日起就不断向地面以下沉陷。从2009年竣工开始,大厦以每年一定的速度往下沉降, 截止去年5月份,大厦最多已沉降达18英寸(46cm)。


       更为致命的是,千禧大厦每个部分发生的沉降不是均匀的。在西北角,地基的沉降比其他区域更为严重,导致大厦整体向西北角倾斜,楼顶产生了多达24英寸(61cm)的偏移。


       不均匀沉降导致大厦地下室出现大量裂缝,令大厦里的住户每天对安全担惊受怕。

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       千禧大厦发生沉降的原因主要为地基下的桩长过短所导致。地基桩端仅座落在地底不到30m深度的砂层中,并没有往下延伸到基岩层。大厦巨大的重量施加在砂层以下的湾区老粘土上,令到粘土水分被挤出产生压缩。


       另外一个原因是地基受邻近的交通枢纽基坑开挖所影响。大厦更详细的沉降原因之前文章已进行过分析,本期文章主要的关注点是,在去年千禧大厦对地基进行加固过程中,又诱发了地基的新一轮沉降。


       亡羊补牢


        早在2018年,千禧大厦严重的沉降问题已经引起了各方的密切关注。2018年底,为解决地基持续沉降带来的安全问题,尤其是大厦过度的倾斜是否会对抗震性能造成影响,工程师设计了一项修复计划,在沉降最为严重的西侧与北侧新增了52根座落到岩层的增强桩,以抑制不均匀沉降的发生(Perimeter Pile Upgrade)。


        这些增强桩的布置非常密集,桩与桩之间的间距仅为6英尺(约1.8m),紧贴大厦西侧与北侧的边缘。


       增强桩施工完毕后,大厦地下室底板位置会设置一块外延板(Slab Extension),外延板与原地下室底板之间通过一个楔形块连接。外延板与桩顶之间留有活动的空隙,板与桩之间可以上下自由活动。


       然后,外延板上部会设置液压装置,通过千斤顶在桩顶施加压力,令地下室底板被抬起,恢复到沉降前的位置。同时,大厦的部分重量也会被转移到增强桩。


       最终,大厦西北角区域的将会被整体抬起,目的是更大限度消除大厦的不均匀沉降,“扶正”大厦。


        在这个过程中,有个关键的问题需要解决:如何保障大厦重量会沿桩传到基岩?


         增强桩的深度接近75m,桩端到达基岩之前,需要穿越几十米厚的土层。如果采用常规的灌注桩工艺,当桩顶开始施加压力时,压力很可能不会传递到岩层,而是被桩周围土层的摩擦力所吸收。


       为此,沿地层深度制定了不同的施工方案,以减小土层摩擦力对桩受力传递的影响。


        首先,将直径36英寸(91.5cm)的钢套管在地面施工至地下90英尺(27.5m)左右,刚好穿过砂层底部。这根钢管为临时套管,主要目的是为了避免后续增强桩施工时扰动大厦地基桩和地基土层。


       在36”钢套管施工至指定深度后,在套管内施工直径较小的24英寸(61cm)套管,一直延伸至基岩面,深度约250英尺(76.2m)。这根钢管将一直留在地下,参与桩的受力。24”钢管的外表将设置特殊的涂层,可以大大减小钢管与土层间的摩擦力。

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     随后,36”临时钢套管将会被拔出。在拔出的同时,因为场地空间受限,两根钢管之间的缝隙将用可控性低强度材料(CLSM)进行回填。CLSM的强度比混凝土低很多,得益于其流动性,通常多用于狭窄空间的回填。

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