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既有建筑纠偏技术应用实例研究 中文摘要 中文摘要 本文结合天津某货储仓库以深层推挤为主的综合纠偏法在纠偏工程的应 用，介绍了既有建筑常用的纠偏方法及纠偏中经常用到的一些地基处理方法。 国储天津8 3 3 处2 号仓库位于天津市塘沽开发区，为钢筋混凝土摊架体系 单层仓库，总建筑面积5 5 7 5 盯，仓库内设计地基承载力为8 0 k p a ，首次堆货不 超过3 吨，以后每年增加1 吨，第五年堆物达到设计的8 0 k p a 。2 0 0 2 年6 月建 成后即投入使用，而且一次性堆货超过了1 4 0 k p a ，由于超载使用，导致室内地 面整体下沉，北侧库外地面隆起，钢筋混凝土立柱产生偏斜，柱内侧底部产生 裂纹，地梁及地梁上坎墙形成竖向裂缝。截止2 0 0 3 年5 月库内地面下沉量为1 6 1 5 8 衄，北侧及东侧钢筋混凝土柱子严重外偏，最大偏移量达到了1 8 6 m m ，倾斜 率为1 6 9 ，大大超过了3 0 的规范要求，为此需对该库进行纠偏补强。 通过对建筑物的事故原因及对结构现状的模拟分析认为：造成事故的主要 原因是仓库大面积超负荷快速堆载和地表下3 m 处厚1 1 o 1 4 5 m 的深厚软粘土 在地面堆载房心土和自重作用下固结沉降及软粘土滑移失稳所至。针对倾斜原 因确定了纠偏方案：采用仓库内泄力、仓库外深层推挤的综合纠偏方法。库内 泄力采用泄力槽、孔，库外通过围护桩的反力作用，在既有桩和围护桩之间通 过夯扩桩深层推挤既有灌注桩地面下6 l o m 的最大弯曲段，将既有桩调直的基 础上，再对浅层承台附近实施推挤，进而使承台带动柱子回偏，从而达到纠偏 的目的，并将中间柱实施抬升，恢复整个网架结构的受力平衡。在纠偏施工中 随时进行沉降和位移的变形观测，及时分析观测数据。动态调整设计与技术参 数。最终使建筑物达到了设计需要，满足了使用要求。 关键词：既有建筑；建筑纠偏；信息化施工；沉降；桩 2 既有建筑纠偏技术应用实例研究英文摘要 a b s t r a c t i nt h i st h e s i s ，b a s e do nt h ea p p l i c a t i o no fd e e pp u s h i n ga n ds q u e e z i n gm e t h o di n t h er e m e d i a t i o no fai n c l i n a t i o no faw a r e h o u s ei nt i a n j i ne c o n o m i cd e v e l e p m e n t a r e a ( t e d a ) ，w h e r ei sat y p i c a ls o f tg r o u n d ，t h ev a r i o u sm e t h o d so fr e m e d i a t i o no f b u i l d i n gi n c l i n a t i o ni si n t r o d u c e da n dg r o u n di m p r o v e m e n tm e t h o d si n v o l v e di n t h e m t h en o 2w a r e h o u s eo f t i a n j i nn o 8 3 3d e p a r t m e n ti sl o c a t e di nt e d a i ti sa o n es t o r e yr e i n f o r c e dc o n c r e t eb e n tf r a m es t r u c t u r ew i t ht o t a l5 5 7 5m 2i na r e a t h e d e s i g no fb e a r i n gc a p a c i t yo fg r o u n dw i t h i nt h eb u i l d i n gi s8 0 k p a i t sr e q u i r e db y d e s i g nt h a tt h ei n i t i a l l ya p p l i e ds u r c h a r g eo nt h eg r o u n ds u r f a c ec a nn o te x c e e d3 0 k p a ，t h e nt h ea l l o w e dm a x i m u mi n c r e a s i n go fl o a de a c hy e a ri s1 0k p au n t i lt h et o t a l p r e s s u r er e a c h8 0k p ai nt h e 5 t hy e a r t h eb u i l d i n gi sp u ti n t ou s ea f t e ri t s c o n s t r u c t i o nh a sf i n i s h e di nj u n e2 0 0 2 ，w i t hm o r et h a n1 4 0k p as u r c h a r g ew a s a p p l i e do nt ot h eg r o u n ds u r f a c e d u et ot h a t ，s u b s i d e n c eo fg r o u n da n ds e t t l e m e n to f c o l u m n sw i t h i nt h eb u i l d i n go c c u r r e d ，w h i l eh e a v e dt h eg r o u n dn o a ho ft h eb u i l d i n g m o r e o v e r , t h en o h e mr o wo fr cc o l u m n si n c l i n e dw i t hc r a c k si nt h e i rs o u t hs i d e n e a rg r o u n ds u r f a c e t h eg r o u n db e a ma n dt h ew a l lo ni th a v ev e r t i c a lc r a c k s u n t i l m a y , 2 0 0 3 ，t h eg r o u n ds u b s i d e n c eo b s e r v e dw a sb e t w e e n1 6t o1 5 8m m t h e n o r t h e r na n de a s t e r nr cc o l u m n sl e a no u t w a r dw i t ht h eb i g g e s tm o v e m e n to f1 8 6 t o n ig r a d i e n to f1 6 9p e r c e n t t h i sg r a d i e n te x c e e d e dt h em a x i m u ma l l o w e d0 3 p e r c e n ts p e c i f i e db yr e l a t i v ed e s i g nc o d e r e m e d i a t i o na n dr e s t o r a t i o ni sn e e d e d b a s e do nt h ea n a l y s i sa n ds i m u l a t i o no ft h ep h e n o m e n o n ，t h es u b s i d e n c ea n d h e a v eo fg r o u n d ，a n dt h ei n c l i n a t i o no fc o l u m n sc a nb ea t t r i b u t e dt oe x c e s s i v e s u r c h a r g ea p p l i e d t h i sc a u s e dt h ec o m p r e s s i o na n dh o r i z o n t a lm o v e m e n to ft h e u n d e r l y i n gs o f tc l a yw i t h1 1 0mt o1 4 5mt h i c k n e s s ，3mu n d e rg r o u n ds u r f a c e a c c o r d i n gt ot h a t ，s ot h ef o l l o w i n gr e m e d i a t i o nm e a s u r e sw e r ea d o p t e d ( 1 ) t od r i l lh o l ei nt h eg r o u n dw i t hw a r e h o u s et or e l e a s ee x c e s s i v eh o r i z o n t a l s t r e s s ( 2 ) t oi n s t a l lac o n t i g u o u sb o r e dp i l eo u t s i d et h ew a r e h o u s en e a rt h er o wo f i n c l i n e dc o l u m n s ，t h e nar o wo fc o n t i g u o u sr a m m e dr e i n f o r c e dc o n c r e t e p i l e sw e r ec o n s t r u c t e db e t w e e np i l e su n d e rt h er o w o fi n c l i n e dc o l u m n sa n d t h eb o r e d p i l e s t h i si sa i m e dt op u s ht h e s ep i l e sw h i c h w e r ec u r v e d6 - 1 0 mu n d e rg r o u n ds u r f a c eb a c kt ot h e i rn o r m a lp o s i t i o na n dt h u st ok e e pt h e m v e r t i c a la n ds t r a i g h t 既有建筑纠偏技术应用实例研究 英文摘要 ( 3 ) t op u s ht h ec a p su n d e rt h er o wo fi n c l i n e dc o l u m n si n w a r dt om a k et h e m b a c kt on o r m a lp o s i t i o n ，u n t i lt h ei n c l i n e dc o l u m n st ob ev e r t i c a l ( 4 ) t ol i f tt h ec o l u m n st h a th a v es e t t l e db yu s i n gj a c k i n gm e t h o d s ，s ot o om a k e t h es p a t i a l 鲥ds t r u c t u r e st ob es u p p o r t e da sr e q u i r e db yd e s i g n o b s e r v a t i o n a lm e t h o dw a sa p p l i e dt oc o n t r o lt h ew h o l ep r o c e s so fr e m e d i a t i o n t h em o v e m e n to fc o l u m n s ，p i l e sa n dc a p sw e r ec a r e f u l l yo b s e r v e dd u r i n g r e m e d i a t i o np r o c e s s f i n a l l y , t h er e s u l te x p e c t e dw e r ea c h i e v e d k e y w o r d s ：e x i s t i n gb u i l d i n g ，r e m e d i a t i o no fb u i l d i n gi n c l i n a t i o n ，o b s e r v a t i o n m e t h o d ；s e t t l e m e n t ；p i l e 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盘盗盘堂或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：隋孝民签字日期：2 0 0 5 年6 月8 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解鑫洼盘生有关保留、使用学位论文的规定。 特授权盘生态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：隋孝民 签字日期：2 0 0 5 年七月f 日 导师签名：郑刚御刚 签字日期：2 一r 年毛月f o 日 既有建筑纠偏技术应用实例研究第一章就有建筑纠偏概述 第一章既有建筑纠偏概述 1 。1 既有建筑加固改造在建筑业中的重要位置 根据我国情况，需要进行加固改造的既有建筑，从建筑年代来看，除少数 古建筑和建国前建造的建筑外，绝大多数是建国以来建造的建筑，其中又以建 国初期至2 0 世纪7 0 年代末建造的建筑占主体，改革开放以来建造的建筑，虽 然建造时间不长，但也有一小部分需要进行加固改造；就建筑类型而言，有工 业建筑和构筑物，也有公共建筑和大量住宅建筑。这些建筑需要加固改造的原 因归纳如下： l 、我国建国初期建造的大量建筑，已接近或超过设计基准期，需要根据建 筑现状逐步进行加固改造，以延长其使用年限。 2 、与世界各国相比，我国人均占地很少，农业用地与建设用地矛盾日益突 出，尤其是城市建设用地越来越紧张，地价越来越贵，新建房屋投资必然越来 越高，而对既有建筑进行加固改造，就成为节约建设用地，节省投资的有效途 径。 3 、为了增加房屋的使用面积和提高房屋的使用质量，而进行增层改造，如 增加卫生设施，改善房屋的保温、隔热、隔音效果等。 4 、因遭受人为或自然灾害( 如火灾、水灾、风灾、地震等) 造成建筑物的 损坏，需要进行加固改造，以恢复房屋的安全度。 5 、建筑物建成后，由于使用原因导致建筑物在沉降、倾斜等方面超出建筑 物允许的范围，必须进行加固纠偏。 综上所述，需要进行加固改造的既有建筑范围很广、数量很多、工程量很 大、投资额很高。因而既有建筑加固改造在建筑业中占有重要的位置。 1 2 既有建筑地基基础加固的应用范围 既有建筑需要进行地基基础加固的大致有下列几种情况： 1 、由于勘察、设计、施工或使用不当，造成既有建筑开裂、倾斜或损坏而 需要进行地基基础加固。这在软土地基、湿陷性黄土地基、人工填土地基、膨 胀土地基和土岩组合地基上较为常见。 2 、因改变原建筑使用要求或使用功能而需进行地基基础加固。如增层、增 加荷载、改建、扩建等。其中住宅建筑以扩大建筑使用面积为目的的增层较为 常见，尤以不改变原有结构传力体系的直接增层为主，因一般需要增加的层数 较多，故常用外套结构增层的方式，增层荷载由独立于原结构的新设计的梁、 柱、基础传递。公用建筑如会堂、影院等因增加使用面积或改善使用功能而进 行增层、改建或扩建改造等。单层工业厂房和多层工业建筑，由于产品的更新 换代，需要对生产工艺进行改造。对设备进行更新，这种改造和更新势必引起 荷载的增加，造成原有结构和地基基础承载力的不足等等。 3 、因周围环境改变而需进行地基基础加固，大致有以下几种情况： ( 1 ) 地下工程施工可能对既有建筑造成影响。 ( 2 ) 临近工程的施工对既有建筑可能产生影响。 ( 3 ) 深基坑开挖对既有建筑可能产生影响。 既有建筑纠偏技术应用实例研究第一章就有建筑纠偏概述 4 、古建筑的维修需要进行地基基础加固。 1 3 既有建筑地基基础加固应遵循的原则和规定 与新建工程相比，既有建筑地基基础加固是一项技术较为复杂的工程。因 此，必须遵循下列原则和规定： 1 、必须由有相应资质的单位和有经验的专业技术人员来承担既有建筑地 基和基础的鉴定、加固设计和加固施工，并应按规定程序进行校核、审定和审 批。 2 、既有建筑在进行加固设计和施工之前，应先对地基和基础进行鉴定， 根据鉴定结果确定加固的必要性和可能性。 3 、既有建筑地基基础加固设计，可按下列步骤进行： ( 1 ) 根据鉴定检验获得的测试数据确定地基承载力和地基变形计算参数 等。 ( 2 ) 选择地基基础的加固方案。首先根据加固的目的，结合地基基础和上 部结构的现状，并考虑上部结构、基础和地基的共同作用，初步选择采用加固 地基或加固基础，或加强上部结构刚度与加固地基基础相结合的方案。这是因 为大量工程实践表明，在进行地基基础加固设计时，采用加强上部结构刚度和 承载力的方法，能减少地基的不均匀变形，取得较好的技术经济效果。因此， 在选择既有建筑地基基础加固方案时，同样也需考虑上部结构、基础和地基的 共同作用，采取切实可行的措施，既可降低费用，又可收到满意的效果。其次， 对初步选定的各种加固方案，分别从预期效果、施工难易程度、材料来源和运 输条件、施工安全性、对临近建筑物和环境的影响、机具条件、施工工期和造 价等方面进行技术经济分析和比较，选定最佳的加固方法。 既有建筑基础常用的加固方法有：以水泥浆为浆液材料的基础补强注浆加 固法、用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础面积法、用灌注现浇混凝土的加深 基础法。 既有建筑地基常用的加固方法有：锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩 法、石灰桩法、注浆加固法、高压旋喷注浆法、灰土挤密桩法、深层搅拌法、 硅化法和碱液法等。 此外，尚有既有建筑迫降纠倾、顶升纠倾和移位等方法。 4 、既有建筑地基基础加固施工。一般来说，既有建筑地基基础加固施工具 有场地条件差、施工难度大、技术要求高、不安全因素多和风险大等特点，因 此，加固施工是一项专业性很强的技术，要求施工单位具有专业工程经验，施 工人员具有较高的专业素质，应清楚所承担地基基础加固工程的加固目的、加 固原理、技术要求和质量标准等。加固施工前还应编制详细的施工组织设计， 制定完善的施工操作规程，特别要充分估计施工过程中可能出现的安全事故， 以及采取的应急措施。要认真研究加固工程施工时，对相邻既有建筑可能造成 的影响或危害，并制定出确保相邻既有建筑安全的技术方案。 5 、既有建筑地基基础加固施工中的监测、监理、检验和验收。加固施工中 应有专人负责质量控制。还应有专人负责严密的监测，当出现异常情况时，应 及时会同设计人员及有关部门分析原因，妥善解决。当情况严重时，应采取果 断措施，以免发生安全事故。对既有建筑进行地基基础加固时，沉降观测是一 项必须要做的重要工作。它不仅是施工过程中进行监测的重要手段，而且是对 既有建筑纠偏技术应用实例研究第一章就有建筑纠偏概述 地基基础加固效果进行评价和工作验收的重要依据。因此，除在加固施工期间 进行沉降观测外，对重要的或对沉降有严格限制的建筑，尚应在加固后继续进 行沉降观测，直至沉降稳定为止。由于地基基础加固过程中容易引起对周围土 体的扰动，因此，施工过程中对临近建筑和地下管线也应同时进行监测。此外， 施工过程中应有专门机构负责质量监理。施工结束后应进行工程质量检验和验 收。 1 4 常用的既有建筑地基基础加固方法： 1 4 1 深层搅拌法 简要原理：利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状、格 栅状或连续墙水泥土增强体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。深 层搅拌法分为唆浆搅拌法和喷粉搅l 拳法两种。也可用它形成防渗帷幕。 适用范围：淤泥、淤泥质土和含水量较高地基承载力不大于1 2 0 k p a 的粘性 土、粉土等软土地基。用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时宜通过试验确定 其适用性。 主要材料：水泥。 主要机械设备：深层搅拌机，按搅拌轴分为单轴和双轴两种，按喷射方式 分为浆液喷射和粉体喷射两种。配套设备：浆液喷射主要有灰浆搅拌机、灰浆 泵，粉体喷射主要有粉体发送器、空气压缩机以及计量器等。 1 4 2 高压旋喷注浆法 简要原理：利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进预定位置，然后用2 0 m p a 左 右的浆液或水的高压流冲切土体，形成水泥土增强体。高压喷射注浆法有单管 法、二重管法、三重管法。在喷射浆液的同时通过旋转、提升形成定喷、摆喷 和旋喷。高压喷射注浆法可形成复合地基以提高承载力，减少沉降。也常用它 形成防渗帷幕。 适用范围：淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎 石土等地基。当土中含有较多的大块石，或有机质含量较高时应通过试验确定 其适用性。 主要材料：水泥。 主要机械设备：钻机、高压泵、泥浆泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流 量计、输浆管、制浆机等。 1 4 3 渗入性灌浆法 简要原理：在灌浆压作力用下，将浆液灌入土中原有孔隙，改善土体的物 理力学性质。 适用范围：中砂、粗砂、砾石地基。 主要材料：水泥基材料和化学灌浆材料。 主要机械设备：中、低压灌浆泵。 1 4 4 劈裂灌浆法 简要原理：在灌浆压作力用下，浆液克服地基土中初始应力和抗拉强度， 使地基中原有的孔隙或裂隙扩张，或形成新的裂缝和孔隙，用浆液填充，改善 土体的物理力学性质。与渗入性浆液相比，其所需灌浆压力较高。 适用范围：岩基，或砂、砂砾石、粘性土地基。形成劈裂需要一定条件。 主要材料：水泥基材料。 既有建筑纠偏技术应用实例研究第一章就有建筑纠偏概述 主要机械设备：高、中压灌浆泵。 1 4 5 挤密灌浆法 简要原理：通过钻孔向土层中压入浓浆液，随着土体压密将在压浆点周围 形成浆泡。通过压密和置换改善地基性能。在灌浆过程中因浆液的挤压作用可 产生辐射状上抬力，可引起地面局部隆起。利用这一原理可以纠正建筑物不均 匀沉降。 适用范围：常用于中砂地基，排水条件较好的粘性土地基。 主要材料：水泥基材料。 主要机械设备：高、中压灌浆泵。 1 4 6 电动化学灌浆法 简要原理：当在粘性土中插入金属电极并通以直流电后，在土中引起电渗、 电泳和离子交换等作用，在通电区含水量降低，从而在土中形成浆液“通道”。 若在通电同时向土中灌注化学浆液，就能达到改善土体物理力学性质的目的。 适用范围：粘性土地基。 主要材料：化学灌浆材料。 主要机械设备：低压灌浆泵和直流电。 1 4 7 强夯及强夯置换法 简要原理：采用重量为1 0 4 0 t 的夯锤从高处自由落下，地基土在强夯的 冲击力和振动力作用下密实，可提高承载力，减少沉降。 适用范围：碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土，湿陷性黄土、杂填 土和素填土等地基。 主要机械设备：夯锤、起重设备、脱钩装置。 1 4 8 振冲密实法 简要原理：一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重 新排列孔隙减小，另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料使砂层挤密， 从而达到提高地基承载力，减少沉降，并提高地基土抗液化能力。 适用范围：颗粒含量小于1 0 的疏松砂性土地基。 主要材料：若加回填料，则需砂或碎石。 主要机械设备：振冲器、起重机或施工专用平台、水泵。 1 4 9 挤密碎石桩法 简要原理：采用沉管法或其它方法在地基中设置砂桩、碎石桩，在成桩过 程中对周围土层产生挤密，被挤密的桩间土和砂石桩形成复合地基，达到提高 地基承载力和减少沉降的目的。 适用范围：疏松砂性土、杂填土、非饱和粘性土地基、黄土地基。 主要材料：砂或碎石、砾石。 主要机械设备：打桩机。 1 4 1 0 爆破挤淤法 简要原理：通过在地基中爆破产生挤压力和振动力使地基土密实以提高土 体的抗剪强度提高承载力和减少沉降。 适用范围：疏松砂性土、杂填土、非饱和粘性土地基、黄土地基。 1 4 1 1 土桩、灰土桩法 简要原理：采用沉管法、爆破法和冲击法在地基中设置土桩或灰土桩，在 4 既有建筑纠偏技术应用实例研究第一章就有建筑纠偏概述 成桩过程中挤密桩间土，由挤密的桩间土和密实的土桩或灰土桩形成复合地基。 适用范围：地下水位以下的湿陷性黄土、杂填土、素土等地基。 主要材料：土、石灰、粉煤灰等。 主要机械设备：柴油打桩机、履带式起重机和夯实机。 1 4 1 2 夯实水泥土桩法 简要原理：通过人工挖孔或其它成孔方法成孔，回填水泥和土掺和料，分 层夯实，制成水泥土桩并挤密桩间土，形成复合地基，可提高承载力并减少沉 降。 适用范围：地下水位以上各种软弱地基。 1 4 1 3 孑l 内夯扩桩法 简要原理：通过人工挖孔、螺旋钻钻孔、振动沉管成孔、柱锤冲积成孔， 填入碎石或矿渣、灰土、水泥加土或渣土等，分层夯实，夯扩成桩体，挤密桩 间土，形成复合地基，可提高承载力并减少沉降。 适用范围：地下水位以上各种软弱地基。因地制宜采用适当的成孔工艺、 回填料和夯扩工艺。 1 4 1 4 锚固法 简要原理：锚杆一端锚固于地基土中、岩石或其它构筑物，另一端与构筑 物连接，以减小或承受构筑物受到的水平向作用力。 适用范围：有可以锚固的土层、岩层或构筑物。 主要材料：钢拉杆( 粗钢筋、钢丝束、钢绞线等) 、砂浆。 主要机械设备：钻机。 1 4 1 5 树根桩法 简要原理：在地基中设置如树根状的微型灌注桩( 直径7 0 3 0 0m m ) ，提高 地基或土坡的稳定性。 适用范围：各种地基。 1 4 1 6 低强度混凝土桩复合地基法 简要原理：在地基中设置钢筋混凝土桩( 摩擦桩) ，与桩间土形成复合地基。 如水泥粉煤灰碎石桩复合地基、二灰混凝土桩复合地基等。 适用范围：各类深厚软弱地基。 1 4 1 7 钢筋混凝土复合地基法 简要原理：在地基中设置低强度混凝土桩，与桩间土形成复合地基。 适用范围：各类深厚软弱地基。 1 4 1 8 冻结法 简要原理：冻结土体，改善地基土截水性能，提高土体抗剪强度。 适用范围：饱和砂土或软粘土，作施工临时措施。 1 4 1 9 烧结法 简要原理：钻孔加热或焙烧，减少土体含水量，减小压缩性，提高土体强 度。 适用范围：软粘土、湿陷性黄土，适用于有富余热源的地区。 1 4 2 0 基础加宽托换法 简要原理：通过加宽原建筑物基础基底接触压力，使原地基满足要求，达 到加固目的。 既有建筑纠偏技术应用实例研究 第一章就有建筑纠偏概述 适用范围：原地基承载力较高。 1 4 2 1 墩式托换法 简要原理：通过托换，在原有基础下设混凝土墩，使荷载传至较好土层， 达到加固目的。 适用范围：原地基承载力较高。 1 4 2 2 桩式托换法 简要原理：在原有建筑物基础下设钢筋混凝土桩以提高地基承载力、减少 沉降达到加固目的。按设置桩的方法分为静压桩法、树根桩法和其它桩式托换 法。静压桩法又可分为锚杆静压桩法和其它静压桩法。 适用范围：原地基承载力较低。 1 4 2 3 综合托换法 简要原理：将两种或两种以上托换法综合应用达到加固目的。 适用范围：原地基承载力较低。 1 5 常用的纠倾方法简介 建筑物倾斜是软土地基上一种常见的工程问题，它是由地基不均匀变形产 生的基础倾斜所引起，而在上部结构中反映出来，包括墙或柱的倾斜、结构裂 缝的开展、建筑物功能的变坏，从而引起人们的关注。倾斜可以在单向( 纵向 或横向) 或者双向( 纵横两个方向) 发生，当建筑物各部位的倾斜不等量时常 使建筑物产生挠曲或扭转。所谓既有建筑物纠倾，也称既有建筑物纠偏，即利 用合适的纠倾技术或同时辅以地基加固技术将已倾斜的建筑物扶正到要求的限 度内，以保证建筑结构的安全和建筑物功能的正常发挥。 导致建筑物倾斜的原因很多，包括上部结构的原因、地基基础的原因、环 境和外部干扰的影响等，或者是这些因素共同引起。倾斜的发展过程也各不相 同，有在施工中就产生倾斜的，也有经过较长时间积累发展在使用多年后才暴 露出严重影响的，还有在外界影响下突发产生的。有逐渐趋于稳定的，也有等 速进行甚至突然趋大的。当倾斜速率发展很快，或者呈恒速率持续发展时，必 须引起高度重视。 1 5 1 建筑物倾斜的主要原因： 1 5 1 1 上部结构的原因： 1 、荷载偏心； 2 、建筑物体形复杂，布局不当造成不利的荷载分布影响； 3 、施工技术或施工程序不当引起加载不均； 4 、斗仓、池槽、储罐等可变荷载大的构筑物使用荷载施加不当。 1 5 1 2 地基基础的原因： 1 、基土层的压缩性、厚度和分布有较大差异，或存在暗沟暗浜、墙基驳 岸等软硬异常区： 2 、基承载力不足，在基底压力下已产生范围较大的塑性区，或者发生长 期的流变： 3 、胀土、湿陷性黄土、冻土等特殊土类在相应的不利条件下产生不均匀 沉降： 4 、岩溶、土洞、潜蚀、滑坡、塌陷、振动液化的影响： 5 、施工对地基土的扰动；地基处理不当；基础设计有误或者施工质量差； 6 既有建筑纠偏技术应用实例研究第一章就有建筑纠偏概述 6 、地基土受污染侵蚀丧失强度和承载力。 l 5 1 3 环境和外部干扰的原因： 1 、邻建筑物荷载、大面积地面堆载或填土的影响； 2 、近施工的影响：基坑支护结构的破坏或变形过大；降水引起的附加沉 降；桩基、沉井、菜些地基处理方法的施工所产生的振动、挤压、松 弛等的影响： 3 、力和日照引起的高耸结构的倾斜。 1 5 2 常用的纠倾方法： 1 5 2 1 建筑物的纠倾条件： 当建筑物发生以下情况时，一般应考虑纠倾： 1 、倾斜已造成建筑物结构性损害或明显影响建筑物的功能； 2 、倾斜已经超过国家或地方颁布的危房标准值： 3 、倾斜已明显影响人们的心理和情绪。 如果建筑物的地基变形在持续发展，则需要同时考虑地基加固，阻止建筑 物的继续沉降。应该根据建筑物的结构形式和功能要求、地基与基础的情况、 环境和施工条件选择合适的纠倾方法。 1 5 2 2 常用的纠倾方法分类： 一般有顶升、追降、阻沉、调整上部结构及综合处理等纠倾方式。常用的 纠倾方法及特点如下： 1 5 2 2 1 顶升或抬升 在沉降大的一侧用机具顶升基础或上部墙柱，或从侧面推顶( 张拉) 基础 或构筑物使其复位。在沉降大一侧地基土中注入具有挤密加固作用或具膨胀性 的浆液对建筑物基础起上抬作用。其特点是： l 、推法和张拉法一般用于局部纠倾和构筑物纠倾； 2 、整体纠倾时必须注意均匀递变顶升； 3 、证反力系统的可靠性： 4 、地基变形未稳定时需要考虑地基基础的加固托换； 5 、浆抬升法纠倾抬高量不大，其值难以控制，并存在扰动地基土的危险， 应用实例很少，慎用。 6 、主要方法有：顶升纠倾法、顶推纠倾法、张拉纠倾法和注浆抬升法。 l ，5 2 2 2 追降 采取某种措施迫使沉降较小的一侧下沉，消除或减少与另一侧的沉降差。 其特点是： 1 、降方式应用最多，适用于建筑物局部或整体纠倾，但纠倾后建筑外绝对 标高有所降低； 2 、根据土质情况选择迫降方法： 3 、体纠倾时，力求建筑物各部位均匀递变下沉。并使沉降较小一侧产生最 小的纠倾沉降量； 4 、地基变形未稳定时需考虑地基基础的加固托换。 5 、主要方法有：浸水纠倾法、降水纠倾法、堆载( 加压) e q 倾法、掏土纠倾 法( 钻孔取土、沉井掏土、深层冲孔排土、基底掏土) 、扰动地基土法、 桩基水冲纠倾法和断桩纠倾法。 1 5 2 2 3 阻沉 7 既有建筑纠偏技术应用实例研究第一章就有建筑纠偏概述 采用地基基础加固托换方法或卸除荷载，阻止或减少沉降较大一侧的沉降， 而让沉降较小的一侧继续沉降。其特点是： l 、部分托换调整纠倾法用于既有建筑物倾斜量不大，且沉降尚未稳定的情 况； 2 、载纠倾法一般仅作为辅助措施。 3 、主要方法有：部分托换调整纠倾法和卸载纠倾法。 1 5 2 2 4 调整上部结构纠倾法 改变结构形式和地基附加应力分布，使原来的沉降趋势反方向发展。其特 点为： 1 、连接构件有足够的刚度去调整变形，外加结构与原有建筑物有可靠的连 接； 2 、考虑外加结构的可能性和利用； 3 、当地基变形未稳定时需考虑地基基础的加固托换。 1 5 2 2 5 综合纠倾法 结合采用多种方法纠倾，兼有所用各种方法的特点。 1 5 2 3 常用的纠倾方法简介 下面重点介绍浸水纠倾法、降水纠倾法、堆载( 加压) 纠倾法、掏土纠倾法、 部分托换调整纠倾法、调整上部结构纠倾法、注浆抬升法、综合纠倾法和桩基 础纠倾法。 1 5 2 3 1 降水纠倾法 是利用土力学的基本原理，即通过降低建筑物沉降较小一侧的地下水位来 增加土中的有效应力，使地基土产生固结沉降，从而达到纠倾的目的。由降水 增加的土中有效应力增量a p 可以按以下方法估算： p = a y z 式中：y 降水后土的重度增量：y = y 。；若降水后土的饱和度减少： a y = ( 0 9 1 0 ) y 。 z 降水深度。 降水可以采用井点、管井、大口经井等常用的施工降水方法，也可以采用 沉井降水的方法。降水井一般设在沉降较少的一侧的基础外缘。 对于一般情况，由于降水的深度和范围有限，单一的降水方法取得的纠倾 效果也有限，因此往往与其它的方法一起使用。例如沉井抽水常和掏土同时进 行，而抽水有利于软土流入井内被掏出。当降水较深、抽水时间较长时，必须 注意降水对临近环境的影响。 1 5 2 3 2 浸水和浸水纠倾法 1 、方法简介 在沉降小的一侧基础边缘开槽、坑或钻孔，有控制地将水注入地基内，使 土产生湿陷变形，从而达到纠倾的目的。有时还要辅以加压方法。 2 、适用范围 它适用于地基土有一定厚度的湿陷性黄土。当黄土含水量小于1 6 、湿陷 系数大于0 0 5 时可以采用浸水纠倾法；当含水量在1 7 2 3 之间、湿陷系数 既有建筑纠偏技术应用实例研究 第一章就有建筑纠偏概述 位0 0 3 o 0 5 时，可以采用浸水和加压相结合的方法。 3 、纠倾机理 其原理是利用湿陷性黄土的湿陷性。含水量小、湿陷系数大的黄土湿陷性 能良好，起着调整倾斜的作用，同时湿陷土的密度增加，有加固地基的作用。 含水量较大、湿陷系数较小的黄土，单靠浸水湿陷效果有限，则附之以加压。 要求注水一侧的土中应力超过湿陷土层的湿陷起始压力。 4 、实施步骤 1 ) 根据主要受力土层的含水量、饱和度以及建筑物的纠倾目标预估所需要 的浸水量。必要时进行浸水试验，确定浸水影响半径、注水量与渗透速度的关 系； 2 ) 在沉降较小的一侧布置浸水点，条形基础可以布置在基础两侧。按预定 的次序开挖浸水坑( 槽) 或钻孔。 3 ) 根据浸水坑( 槽) 或钻孔所在位置所需要的纠倾量分配注水量，然后有 控制地分批注水。注水过程中严格进行监测工作，并根据监测结构调整注水次 序和注水量。 4 ) 当纠倾达到目的时，停止注水，继续监测一段时间。在建筑物沉降趋于 稳定后，回填各坑槽或钻孔，做好地坪，防止地基再度浸水。 5 、注意事项 1 ) 浸水坑稽、孔的深度应达到基础底面以下0 5 1 o m ，可以设置在同一 深度上，也可以设置在2 3 个不同的深度上。 2 ) 试坑槽与被纠建筑物的距离不小于5 m ，一般建筑物的试坑槽数不宜小 于2 个； 3 ) 注意滞后沉降量。条形基础和筏板基础在注水停止后需要1 5 3 0 天沉 陷才会稳定，其滞后变形大约占总变形量的1 0 2 0 ，在确定停止注水时间时 应考虑这一点。 1 5 2 3 3 堆载( 加压) 纠倾法 1 、方法简介 筑物沉降较小的一侧采用堆载、加层、或利用锚桩( 杆) 装置和传力构件 对地基加压，迫使其沉降，有时候同时在沉降多的一侧卸载( 卸除大面积堆载 或填土、减层等) 以减少该侧沉降，从而达到纠倾的目的。 2 、适用范围 适用于淤泥、淤泥质土和松散填土等软弱地基和湿陷性黄土地基上的沉降 量不大的小型基础和高耸建筑物基础，一般需要较长的纠倾时间，当建筑物上 部结构原来的偏心较大时，应考虑堆载量或锚固传力系统的可能性。对加层法， 则应考虑需要和可能。 3 、纠倾机理 上部结构的荷载偏心产生倾斜力矩，使建筑物倾斜，为此通过反向加压施 加一个纠倾力矩。要求纠倾力矩大于倾斜力矩。建筑物倾斜力矩m 可以用下式 估算： 肼= s 一脚导 式中：f 基础底面积( r ) k 地基基床系数( k n m 3 ) 9 既有建筑纠偏技术应用实例研究第一章就有建筑纠偏概述 b 基础倾斜方向的宽度( m ) s 一一基础沉降最大一侧边缘的平均沉降量( m ) 4 、实施步骤： 1 ) 根据建筑物倾斜情况确定纠倾沉降量，并按照建筑物倾斜力 矩值和 土层压缩性质估计所需要的地基附加应力增量，从而确定堆载量或加压荷载值。 2 ) 将预计的堆载量分配在基础合适的部位，使其合力对基础形成的力矩等 于纠倾力矩，布置堆载时还应该考虑有关结构或基础底板的刚度和承载能力， 必要时做适当补强。当使用加载法时，应设置可靠的锚固系统和传力构件。 3 ) 根据地基土的强度指标确定分级堆载加压数量和时间，在堆载加压过程 中应及时绘制荷载一沉降一时间曲线，并根据监测结果调整堆载或加压过程。 地基土强度指标可以考虑建筑物预压产生的增量。 4 ) 根据预估的卸载时间和监测结果分析卸除堆载或压力，应充分估计卸载 后建筑物回倾的可能性，必要时辅以地基加固措施。 1 5 2 3 4 掏土纠倾法 主要有基底下浅层掏土、基础外深层掏土和基础内深层掏土三种： 1 5 2 3 4 1 基底下浅层掏土 1 、适用范围 基底下浅层掏土可以有抽砂、水平向人工掏土( 根据不同情况可以采用分 层、开沟、截角、穿孔等掏土方式) 、水平钻孔抽水掏土等不同方法。适用于匀 质粘性土和砂土上的浅埋的体形较简单、结构完好、具有较大的整体刚度的建 筑物，一般用于钢筋混凝土条形基础、片筏基础和箱形基础。抽砂法适用于有 砂垫层的情况。 2 、纠倾机理 掏去基础以下一定数量的土，削弱原有的支撑面积，加大浅层土中附加应 力，从而促使沉降较小一侧的地基土下沉， 本法应该以沉降变形为主控制施工，有时又可以预先估计掏土量作为施工 参考。掏土量可按下式计算： y = s 一争 式中：s 一基础边缘纠倾需要的沉降量( m ) f 基础底面积，对于条形基础取外缘线包围的厦积( 吖) 此外，为了顺利促沉同时避免沉降过快，减少的基础面积宣满足下式要求： 2 f p f 式中：，地基承载力设计值 尹基础面积减少以后的基底附加应力。 掏土区则应控制在建筑物重心线需要促沉的一侧。 3 、实施步骤 1 ) 在需要掏土的基础两边或一边开挖工作坑，坑宽应满足施工操作要求， 坑底至少比基础底面积低1 0 1 5 啪，以方便基底掏土。如果地下水位较高，则 应采取措施保证坑内干燥； 1 0 既有建筑纠偏技术应用实例研究第一章就有建筑纠偏概述 2 ) 按设计要求分区( 分层) 分批进行掏土，掏土般用小铲、铁钩、通条、 钢管等手工进行，也有用平孔钻机的，有时还辅以水冲方法。根据监测资料调 整掏土的数量和次序。当掏出块石、混凝土等较大物体时，应及时向孔中回填 粗砂或碎石，避免沉降不均。 4 、注意事项： 1 ) 本法直接从基础下掏土，纠倾较为激烈，特别需要加强监测工作。 2 ) 对于较硬的地基土，建筑物的回倾可能是不均匀的，具有突变性，应充 分注意。 1 5 2 3 4 2 基础外深层掏土 1 、适用范围 基础外深层掏土主要有钻孑l 取土和深层掏土两类，适用于淤泥、淤泥质土 等软土地基，在经粉喷、注浆等方法处理的软土中也有成功的实例。对较硬的 地基土，由于难以侧向挤出，不宜采用此法。 2 、纠倾机理 钻孔取土和深层掏土有着类似的机理，当孔或井中的土被取出后，孔壁应 力被解除，基础以下的深层土朝孔内挤出，带动基础下沉。由于取土是在沉降 较小的一侧进行，在纠倾过程中地基内的附加应力不断调整，基础中心部位压 力增大，更有利于软土的侧向挤出。而随着纠倾的进行和荷载偏心的减小，地 基的变形模量趋于均化，附加应力则更接近中心荷载下的值。有人把钻孔取土 纠倾法称为应力解除法，以“五解除”“二均化”概括了上述纠倾机理。此外， 从孔或井内抽水引起的地基土固结，并促使软土流动涌入孔或井内。 3 、纠倾步骤 1 ) 根据纠倾目标按下式估计总掏土量： y=s m “争 2 ) 布置钻孔或或沉井平面位置，原则是既满足纠倾目标要求，也考虑纠倾 过程中变形恢复的均衡性； 3 ) 对钻孔取土法：钻孔、下套管；对沉井掏土法：沉井制作、挖土下沉； 4 ) 将总掏土量分配至各个钻孔或沉井，在监测工作的指导下，分期分批掏 土。钻孔取土可采用机械螺纹钻，沉井一般用人工掏土。并辅以潜水泵从钻孔 或沉井中降水； 5 ) 当接近纠倾目标时，减少掏土量。根据监测结果调整掏土部位、次序和 数量，实行微调； 6 ) 达到纠倾目标后，间隔式拔出套管，并回填适宜的土料封孔。沉井宜应 用合适土料回填。 4 、注意事项 1 ) 钻孔直径和孔深应根据建筑物的底面尺寸和附加应力的影响范围确定， 一般孔径为3 0 0 5 0 0 衄，取土深度不小于3 m ，沉井可以用混凝土材料或砖砌 制成，井的直径以方便操作为度，一般不小于8 0a i l 。 2 ) 钻孔或沉井距建筑物基础的距离宜在被纠基础的应力扩散角范围内。 3 ) 钻孔顶部3 m 加套管，是确保挤出的是深层软土。沉井井筒也应有足够 的刚度和强度。主要做可以使接近基底的土免受扰动，并保护基础下的人工垫 层或硬壳持力层，防止变形不均影响上部结构。 既有建筑纠偏技术应用实例研究 第一章就有建筑纠偏概述 4 ) 尽量不扰动沉降较大一侧的地基土。如无必要该侧土不采用地基加固处 理。 5 ) 注意对周围环境的影响。如果钻孔或沉井距相邻建筑物过近，应采取防 护措施。 1 5 2 3 4 3 基础内深层掏土 1 、适用范围 基础内深层掏土常用深层冲孔排土方法( 又称辐射井纠倾法) ，也有从基础 底板往下钻孔从深