顶升工程加固方法国内外研究毕业论文.doc

摘 要在建筑物中,由于该工程的地基土为软质淤泥、且建筑单元的地基附加应力变形的重叠作用导致基础不均匀沉降的产生,引起建筑物倾斜,当倾斜超有关规范要求时必须纠倾,以满足建筑物的安全性、适用性的要求。本文介绍掏土与注浆相结合的纠倾加固技术在某住宅楼纠倾中的运用,认为该方法能有效调节建筑物的不均匀沉降、控制建筑物的沉降速度、使建筑物的倾斜率满足规范等要求。本文针对建筑工程中建筑物出现的大量倾斜现象，分析了其倾斜的原因。并根据倾斜的原因.介绍了应采取的纠偏方法，以便通过纠偏加固，挽救倾斜的建筑物，从而延长建筑物的使用寿命.提高建筑物的安全性能。关键词纠偏;掏土法;注浆;观测；倾斜;采取纠偏;加固目 录1引言.11.1 选题意义及国内外研究现状.11.1.1 选题意义1.1.2.建筑倾斜与纠偏的研究现状以及建筑物纠偏技术的发展1.2建筑物纠偏技术的几点共识2建筑物倾斜主要原因分析2.1设计工作的失误2.2施工方面的失误2.3工程勘察方面的失误2.4使用或管理不当对建筑物造成的损害3常用的纠偏方法及选用3.1建筑物纠偏的原则3.2建筑物纠偏的方法及其选择3.2.1建筑物纠偏方法分类3.2.2建筑物纠偏方法及选用3.2.2.1顶升纠偏3.2.2.2迫降纠偏4各种纠偏法在实际工程中的应用及应用程序4.1纠偏工作的一般程序和要点4.1.1一般程序4.1.2纠偏要点4.2纠偏法在工程中的应用实例及应用程序4.2.1应力解除法纠偏4.2.1.1某五层住宅楼概况4.2.1.2场地地基土层条件4.2.1.3纠偏方案设计4.2.1.4结论与体会4.2.2沉井冲淤法纠偏及应用4.2.2.1沉井冲淤法工作原理及特点4.2.2.2建筑物概况4.2.2.3建筑物倾斜原因分析4.2.2.4纠偏目标和方案选型4.2.2.5纠偏设计及技术控制措施4.2.2.6结论5参考文献1引言1.1 选题意义及国内外研究现状1.1.1 选题意义改革开放三十年来，国民经济飞速发展，土木建筑工程成就世人瞩目，同时带来了不少工程质量问题，建筑物地基基础方面出现的质量问题占有很大的比重，尤其是软土为地基的建筑物，由于土体本身的含水率高，空隙率大，渗透性差，抗剪强度低，压缩性大，承载能力差，固结时间场等特点，工程中易出现诸多如局部破坏，不均匀沉降，整体滑动等，从而导致建筑物倾斜，开裂，功能尽失。越是经济发达的地区，土木建筑规模越大，好的地基越少，在软土上建设的需求量越大。需要对这类建筑物加强研究，已倾斜的建筑物需要及时的纠偏扶正。另外，中国是文明古国，古建筑很多，由于很多原因，损坏现象也十分严重，对由于地基基础方面出现问题的古建筑的拯救也十分紧迫，且工程数量巨大，这都对我们提出了更高的要求，为本领域的发展提供了广阔的空间。软土地基一般来说地质条件较差，加上勘察失误、设计不当或施工质量低劣以及自然灾害等原因，常使建筑物不均匀下沉，使其发生倾斜、挠曲、开裂等病害现象；此外，城市建筑鳞次栉比，地下空间开发、深基坑工程开挖也常使邻近地面建筑物不均匀下沉，造成地面建筑物开裂、倾斜等岩土工程灾害。这些病害轻者影响建筑物的正常使用，重者危及人民生命财产安全，此类危险建筑物的病害治理是当前岩土工程研究的重要课题。到目前为止，不管国内还是国外，由于软土扰动变形无法预测更无法控制，危险建筑物纠偏加固设计仍停留在经验累积阶段，虽然有近似设计方法，但还很不成熟。综上，对建筑物倾斜的主要原因、倾斜建筑物纠偏扶正的基本方法及倾斜建筑物纠偏程序进行研究探讨，具有重要的理论意义和实用工程价值。1.1.2.建筑倾斜与纠偏的研究现状以及建筑物纠偏技术的发展建筑物纠偏技术在20世纪前半叶仅在少数国家开始受到重视。国外对建筑物纠偏机理的研究因国家科技水平不同而不同。以日本和美国两国为代表，政府对此很是重视，研究水平较高，基本实现了过程的计算机分析和设计参数的统计验证。而其它国家的理论研究水平并不是很突出的。另外，值得注意的是，美日等发达国家的在本学科的计算机应1 用水平较高，其科研部门和高校有很多的大型分析软件和大型的计算机组。综合来看，国外软土地基上建筑纠偏加固的理论水平也没有形成独立的体系，但工程实践很多，纠偏方法、工艺先进，国外有关工程实例也较多：有关文献记载，对倾斜建筑物的纠偏最早是设想在墨西哥城天主教堂进行的，采用内经为150mm的套管，以水平夹角为30的方向钻入基础下进行掏土，孔口距塔顶轴线为20m，由于它的基础是圆形轮廓，这种方法对施工场地的要求很高，套管细长，不易操作。掏土部位和掏土量也不易掌握，据记载这种方法未付诸实施。举世闻名的比萨斜塔，建于公元1173-1350年，历经800年风雨，最大沉降量3m，沉降差达1.8m，塔顶中心偏移已达5.5m以上，体倾角为530（1991），至今尚未稳定。从已发表的其他地基参数来看，塔基坐落在淤泥质粘土上，这是造成塔身倾斜的主要原因。1962年，意大利工程师Trerracina针对比萨斜塔的倾斜恶化问题提出了一种地下抽土法即从斜塔沉降较小的北侧开设一系列斜孔，从塔基下地基土层中抽出部分沙土，使斜塔的倾斜自然北移。1990年成立的拯救比萨斜塔国际委员会，由世界知名的岩土工程师、结构工程师、地质师、建筑设、建筑历史、考古等专业的专家学者组成。世界各地专家也纷纷为拯救斜塔献计献策，几十个国家寄送了近千个纠偏方案，中国专家刘祖德教授在研究了比萨斜塔的资料后，指出用地基应力解除法可以解决比萨斜塔的问题。拯救委员会通过理论论证、数值模拟、与塔身应力分析等一系列工作，首先认为塔身结构破坏的危险性与地基失稳的危险性同样严重，一致同意首先对下面两层塔身的墙体用预应力环箍进行加固。据报道，至2000年6月塔北侧共取土15m，斜塔由南回倾175mm，倾斜度恢复到和130年前一样，预计再取土10-12m，即可达到再回倾420mm的目标，使斜塔的倾斜度与250年前的一样，据拯救委员会称，如一切顺利，斜塔在今后几个世纪将不会出现问题2。据介绍，加拿大某谷仓（Transcona Grain Elevator）的纠偏也是一个例证。该谷仓建于1941年，由65个圆形筒仓组成，高31m，宽23m，其下为片筏基础，由于事前不了解基础上埋藏有厚度达16m的软粘土层，建成后初次储藏谷物，使基地平均压力超过地基的极限承载力。结果谷仓西侧突然陷入土中8.8m，东侧则抬起1.5m，仓身倾斜27。该仓的整体性很强，筒仓完好无损。事后在下面作了70多个支撑与基岩上的混凝土墩，使用388个500kN千斤顶以及支撑系统，对把仓体逐渐纠正过来。20世纪30年代，意大利Fondedile公司的F.Lizzi首创了树根桩技术，用于纠偏托换，随后在各国得到应用3。我国的纠偏技术起步较晚，是从20世纪后半叶兴起的与基础工程密切相关的新技术。我国则在20世纪50年代也步入了大规模建设时期，这一时期的特点是建设项目规模大但标准相对较低。这一代建筑至今己逾50多年的历史。目前已进入新建与维修改造并重时期。一方面满足社会发展的需求需要进一步进行基本建设，另一方面“老年”的建筑在自然环境下，长期使用后或意外事故后结构功能逐渐减弱，甚至出现安全隐患需要进行维修、加固。我国的纠偏技术有一定特色和创新，涌现出许多纠偏的新工艺、新方法和新技术。在全国各地进行了大量的建筑物纠偏加固工程实践，挽救了大批危险建筑物，为国家避免了严重的经济损失4。1983年，我国著名的岩土工程专家、武汉大学博士导师刘祖德教授首创了“地基应力解除法”的纠偏方法5，适用于软土地基、片筏基础上的倾斜建筑物纠偏。唐业清教授发明了辐射井射水取土纠倾法，并获得国家专利6。1986年，由福建省建科院阮慰文等人主持首先开发了建筑物顶升纠偏技术，并取得成功。在计算地基变形方面，西安的焦五一教授提出了弦线模量的概念，他认为，根据载荷试验沉降曲线初始直线段斜率计算的变形模量只能用于直线段的基础沉降计算，不能用于直线段以后的曲线段，弦线模量就解决了这一问题。它是将曲线分成若干直线段，对不同压力用其分段压力和沉降增量的斜率计算该压力的弦线模量值，用于计算地基某一分层变形时根据分层压力用相应弦线模量值。弦线模量表对多个地区的多种地基土上的建筑物沉降进行计算，其计算值与实测值都基本达到一致，证明其正确性。尽管现在对这种计算方法有争议，但其思路仍是值得借鉴的7。1991年成立了中国老教授协会房屋增层改造技术研究委员会专业性学术团体，推动了我国房屋增层、纠偏、加固、改造工程技术的发展。由此团体主办了1991年1月在北京召开的“全国第一届房屋增层纠偏学术讨论会”；1996年10月在济南召开的“全国第四届建筑物增层改造与病害处理学术研讨会”，1999年12月在北京出版的“全国第五届建筑物改造与病害处理学术论文集”。另外，我国第一本国家行业标准铁路房屋增层纠偏技术规范己颁布执行。它的颁布将使建筑物的纠倾工程有章可循，有法可依。建筑物纠倾加固技术已成为当前颇受欢迎与重视的新颖学科，经纠偏获得成功的建筑物不计其数。1.2建筑物纠偏技术的几点共识综合来看国行在建筑物纠偏方面已取得不少成果，在下列方面有一些共识：建筑物倾斜的原因方面已认识到不良的岩土体地基、不合理的结构设计、不科学的工程勘察（少数没有勘察）、施工质量、自然灾害等是造成建筑沉降特别是不均匀沉降的主要原因。有成效的纠偏方法综合前人研究成果，归纳起来有成效的纠偏方法分为抬升纠偏、迫降纠偏和综合纠偏等。我国岩土工程人员引进吸收了世界各国许多先进的纠偏扶正措施和手段，并因地制宜的提出不少适合我国国情特点的纠偏处理方法，如刘祖德教授首创了“地基应力解除法”的纠偏方法等，使纠偏效果得到不断的改善。然而，由于问题的复杂性，每一种纠偏加固技术都不是万能的，都有其适用范围和局限性。建筑物纠偏加固技术已成为当前颇受欢迎与重视的新颖学科。建筑物纠偏技术是在实践中产生，在实践中不断发展、完善，其理论研究也在不断地深入。同时，科学技术的发展也为建筑物的纠偏扶正提供了一些新的技术和手段。建筑物纠偏方面存在着突出问题及发展趋势随着对土的有关性质的深入研究，人们对建筑物不均匀沉降的原因和规律有了深入的了解，纠偏方法层出不穷，但纠偏方法所依据的理论成果大多仍在土力学、工程地质及地基处理方面，定性的多，定量的少，可依据的理论和公式少，有关纠偏机理不明确，计算机应用水平低，自行研发的分析软件少，尽管不少人利用有限元、地基应力解除法、土的流变理论等解决纠偏问题，但整体而言，纠偏理论没有形成独立的体系，理论研究严重滞后工程实践，实践急需要理论指导8。随着人们对纠偏加固工作的日益重视，这方面的理论研究和工程实践会进一步深入，有关土的工程性质，特别是土的微观和宏观流变性能的研究可望取得进展，工程实践进展很快，向着更精确的数字化方向发展，向着更直观的可视化方向发展，向着把上部结构，地基、基础联系起来研究的方向发展。2建筑物倾斜主要原因分析分析建筑物倾斜事故的主要原因，可概括为如下几种。2.1设计工作的失误据建设部19931996年的重大工程事故统计，由于设计工作失误导致建筑物发生质量事故的约占事故总数40%。（1）建筑物基础设计时，没有掌握地基土性质，缺乏认真方案比选、专家论证，采用的基础形式不当而发生事故。（2）在深厚淤泥软土地基上，错误选用沉管灌注桩、沉管夯扩桩等基础形式，经常发生缩颈、离析、断桩和桩长达不到持力层等事故。（3）在填土、软土或湿陷性黄土等厚薄不均地基上，采用条形或筏板等基础方案，导致建筑物倾斜。（4）采用强夯处理地基时，由于夯击能量不足，影响深度达不到加固深度的要求，没有消除填土或黄土的湿陷性，如果建筑物在使用过程中地基浸水，必然造成建筑物下沉、倾斜或裂损。（5）对于欠固结的填土、淤泥等软土地基，地面大量回填堆载，采用桩基方案时，如忽视负摩擦力的的作用与计算，常发生布桩数量不足，导致桩基过量沉降、断桩等严重事故，使建筑物开裂或倾斜。（6）同一栋建筑物上选用两种以上基础形式或将基础置于刚度不同的地基土层上，易发生严重事故。（7）对于软土地基或建筑物形体复杂、高度变化较大时，必须按照变形与强度双控条件进行设计，以确保建筑物的整体均匀沉降。如只做强度验算，将会使建筑物发生不均匀或过量沉降。（8）设计人员不熟悉或没有认真学习、掌握国家颁布的现行有关技术标准。（9）考虑桩土共同工作时，桩间土分担的荷载比例过大，布桩数量较少，使房屋发生过量沉降或倾斜。（10）预制桩桩基布桩过密，造成地面隆起，产生群桩效应等，桩打不下去，大量截桩，部分桩基的桩尖未达到持力层，使桩基发生不均匀沉降，建筑物倾斜或开裂。（11）忽视相邻新老建筑物的基底应力的迭加效应，引起新的附加沉降或新老建筑物11基底标高不一，又没有采取相关措施，引起建筑物倾斜或开裂。（12）回填土地基，在填土时抛入大量块石、废弃的建筑物垃圾，形体大小不一，造成地基土的物质组成极不均匀，设计时没有进行处理，采用条基、筏板时，发生局部应力集中，导致基础开裂或倾斜。（13）设计人员对复杂地基的处理问题缺少经验，常把复杂问题简单化处理，导致建筑物发生裂损或倾斜的严重后果。（14）在进行既有建筑物增层改造或扩建时，新建工程的基础压在原有建筑物的基础上，导致严重后果。（15）在进行既有建筑物增层改造时对既有建筑物的地基承载力估计过高，取值不当。（16）在城市住宅区规划方面的失误：将住宅区规划在欠固结的深厚淤泥等软土地基上，从而导致整个住宅区大面积沉陷，或部分建筑物倾斜，沉陷等9。2.2施工方面的失误（1）基础工程施工质量低劣：施工部门偷工减料，弄虚作假，随便减少配筋，降低混凝土强度等级，采用劣质钢材乃至缩小基础尺寸，减少基础埋深，基础施工放线不准确等，据统计，19931996年发生重大工程事故，由于施工的原因约占60%。（2）地基处理方面的原因：目前地基处理手段多，这方面的问题也很多，如桩端未进到设计持力层；桩径未满足设计要求；强夯未达到有效的影响深度；振冲碎石桩未达到振密效果；检测手段不合理或未能正确反映实际实际情况等等。（3）地下开挖引起地面建筑物的裂损：城市由于修建地铁、地下街等地下建筑物，或者矿区开挖采矿、采煤巷道引发地面沉降，造成地面建筑物的下沉、开裂、倾斜等损害。（4）相邻深基坑施工引起建筑物的损坏：在高层建筑基础工程施工中，由于深基坑的开挖、支护、降水、止水、监测等技术措施不当，造成支护结构倒塌或过大变形，基坑大量漏水、涌土失稳，基坑周边地面塌陷，以及相邻建筑物基础工程的施工相互影响，都会对已建成或正在建造的相邻建筑物造成威胁与损坏，引发严重的事故10。2.3工程勘察方面的失误（1）如若勘测点布置过少，或只借鉴相邻建筑物的地质资料，对建筑场地没有进行认真勘察评价，提出的地质勘察报告不能真实反映场地条件，如岩溶土洞、墓穴等没有被发现，甚至旧的人防地下道也被忽视，使新建的建筑物发生严重下陷、倾斜或开裂。（2）勘察资料不准确，结论不正确、建议不合理，给结构设计人员造成误导。4周围环境因素给建筑物造成的损害周边的施工开挖、降水、振动等因素的影响。地下水位的自然升降也不容忽视，我国已有360多个城市严重缺水，由于大量超限开采、抽汲地下水，地下水位明显下降，或者由于修建水库等原因，引起地下水位上升，都会改变建筑物地基承载性状，可能引起建筑物的下沉或裂损。地下水具有侵蚀性质，或周边有对混凝土基础造成腐蚀物质时，使基础混凝土和钢筋严重锈蚀和剥蚀，造成基础严重开裂，引起建筑物损坏 11.2.4使用或管理不当对建筑物造成的损害已建成的建筑物使用不当：如上下水管道破裂长期不修，地面长期积水不排泄，污水井堵塞，污水流入地基等，都可能使地基浸水湿陷。装修时随便拆除承重墙，致使承载结构裂损，各种病害发生后没有及时维修，造成建筑物开裂或倾斜破坏。除上述人为因素以外，自然灾害如地震、山体滑坡、水灾、泥石流等造成地基液化，地基土被水掏空，基础滑移等，都会对建筑物造成严重损害 12。总之，建筑倾斜是地基丧失其稳定性的反应，是地基不均匀沉降的结果。当沉降量超过一定的范围会造成危害。因此须对建筑物进行纠偏。据统计，当房屋的倾斜率达到4，房屋内的住户就会有居住不适，使用不便的感觉；如果倾斜率达到7，房屋就会有严重损坏的危险。建筑物产生过大的偏心力矩，引起基础一侧的应力剧增，严重时会导致建筑物的受力构件破坏甚至整体倾覆。3常用的纠偏方法及选用3.1建筑物纠偏的原则进行建筑物纠偏时，应遵循下列原则：（1）制定纠偏方案前，应对纠偏工程的沉降、倾斜、开裂、结构、地基基础、周围环境等情况作周密的调查。（2）应结合原始资料，配合补勘、补查、补测，搞清地基基础和上部结构的实际情况及状态，分析倾斜原因。（3）拟纠偏建筑物的整体刚度要好。如果刚度不满足纠偏要求，应对其作临时加固。加固的重点应放在底层，加固措施有增设拉杆、砌筑横墙、砌实门窗洞口以及增设圈梁，构造柱等。（4）加强观测是搞好纠偏的重要环节，应在建筑物上多设测点。在纠偏过程中，要做到勤观测，多分析，及时调整纠偏方案，并用垂球、经纬仪、水准仪等进行观测。（5）如果地基土尚未完全稳定，应在纠偏的另一侧采用锚杆静压桩制止建筑物进一步沉降,如图3-1所示。桩与基础之间可采用铰接连接或固结连接，连接的次序分纠偏前和纠偏后两种，应视具体情况而定。（6）进行纠偏设计时，应充分考虑地基土的剩余变形，以及因纠偏致使不同形式的基础对沉降的影响。3.2建筑物纠偏的方法及其选择3.2.1建筑物纠偏方法分类建筑物的纠偏方法分顶升纠偏、迫降纠偏及综合纠偏，如图3-2所示。其分类如表3-1所示。表3-1建筑物纠偏方法分类表3.2.2建筑物纠偏方法及选用3.2.2.1顶升纠偏顶升纠偏是采用千斤顶将倾斜建筑物顶起和用锚杆静压桩将建筑物提拉起的纠偏方法。若建筑物提拉起后其全部或部分被支承在增设的桩基或其他新加的基础上，则称为顶升托换法；若建筑物被顶起后，仅将其缝隙填塞，则称为顶升补偿法。1、顶升托换法当倾斜建筑物的原地基承载力不足，或变形不够稳定时，应采用顶升托换法。顶起建筑物的方法有两种，即基底下部顶升法和基础上部提拉法。基底下部顶升法为：先在原基础下沉较大的一侧下制作托换基础（应注意与基础底面间留出千斤顶的位置），然后将千斤顶放在托换基础上，并顶起建筑物，待建筑物顶升扶正后，施加临时支撑，卸去千斤顶，接着迅速灌入微膨胀快硬混凝土，回填地基并夯实。托换基础可用混凝土墩，也可用灌注桩或基底静压桩。当在原基础下成桩有困难时，也可在原基础外成桩，后浇钢筋混凝土梁。图33为某建筑物顶升纠偏实例。先在建筑物外面挖1.30m的大直径挖孔灌注桩，接着在基础下挖水平洞，并做预应力混凝土梁，再在灌注桩与大梁之间放置千斤顶，顶起扶正。随后在基础下分段制作新基础，并逐个撤去千斤顶，浇捣混凝土，将大梁与灌注桩浇筑在一起。基础上部提拉是通过锚杆静压桩来实现的。步骤是：先开挖沉降较大的基础，根据所设计的桩位开凿桩位孔和锚杆孔，然后用压桩机进行压桩。压桩到位后拆去压桩机具，改换成钢反力梁体系，接着用压桩机顶压下一根桩。待所有的桩都被压到位后，再启动支承在桩上的全部千斤顶，通过横梁及锚杆提起基础，如图3-4所示，待建筑物提升到位后，在不卸荷的情况下用快硬混凝土将桩与基础浇筑在一起。该法较适宜于单层厂房中的独立柱基础、点式建筑以及水塔、筒仓、储罐等刚度较大的结构的纠偏。2、顶升补偿法近年来，对倾斜的砖混结构和框架结构用顶升补偿法纠偏取得了不少成功的经验。实践证明，只要建筑物原地基的承载力能满足要求，地基固结已完成，沉降已稳定，且整体刚度较好的建筑物都可使用顶升补偿法进行纠偏。顶升补偿法的顶升位置可在基础的下面，也可在基础的上面。目前应用较多的是在基础的上面。将千斤顶放置在基础板的上表面，可免除千斤顶施力时易被陷入地下的问题。图35示出了顶升补偿法的原理及装置。3、顶升设计顶升设计包括顶升荷重的计算、支承反力体系设计、顶升点的确定及各顶升点顶升速度的计算等。支承反力体系最好采用现浇钢筋混凝土框梁，并互相连通构成闭环，以加强底层房屋的整体性。框梁的截面尺寸及配筋应根据顶升点及支承点的布置和顶升力的大小而定。顶升点的布置和数量应根据建筑物的荷载分布、结构布置及每个顶升点的顶升力大小确定。顶升点数量n可按下式估算；n=F/P （3-1）式中F顶升总荷载（kN）；P每一千斤顶的工作负载（kN）顶升量最大的部位，其顶升速度也最大。根据所希望的顶升时间t和最大顶升量Smax，可算出最大顶升速度Vmax为Vmax=Smax/t根据建筑物的不均匀沉降曲线图和推算出的可能还会出现的剩余沉降量以及千斤顶的顶升位置，按式上式即可计算出每一个顶升点的顶升速度及顶升量。顶升特点：顶推法一般用于局部纠偏和构筑物纠偏; 当整体纠偏时必须注意均匀递变顶升;保证反力系统的可靠性;当地基变形未稳定时需要考虑地基基础的加固托换;注浆抬升法纠偏抬高量不大，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。3.2.2.2迫降纠偏迫降纠偏是对建筑物沉降较小一侧地基施加强制性沉降的措施，使其在短期内产生局部下沉，以扶正建筑物的一种纠偏方法。常用的迫降纠偏方法有掏土（抽砂）纠偏法、加压纠偏法、抽水纠偏法和浸水纠偏法。1、掏土（抽砂）纠偏法掏土（抽砂）纠偏法是从沉降较小一侧的基础下掏土取砂，迫使其下沉的纠偏方法。这种方法所用设备少，纠偏速度快，费用低，因此是纠偏扶正的常用方法。掏土法一般常被用于软粘土、淤泥质土、杂填土、湿陷性黄土等土质不好的地基；抽砂法适用于砂质地基和具有砂垫层的地基。掏土（抽砂）纠偏法的原理为：在沉降量较小一侧的基础下直接掏土或抽砂，形成部分基础脱空，减小基础与土的接触面积，土的接触压力随之增大，由于软粘土、淤泥质土、杂填土等土质及砂的稳定性差，变形大，在高压力及快速加荷的情况下，不仅会被强烈压密，而且可能进入不排水的剪切状态，产生较大的塑性流动，使基底土侧向挤出，从而加速基础的下沉，借此调整整个基础的差异沉降，达到纠偏扶正建筑物的目的。（1）浅层掏土（抽砂）纠偏法：1）人工掏土纠偏。在掏土前先在沉降较小的基础两侧挖地沟，沟底标高宜在基底标高以下1020cm。掏土由两人同时在基础的两边对称进行，如图36所示，掏土高度应严格控制在事先计算的掏土厚度之内。掏出的土应及时排出，并不得超挖和留残土。根据经验，一般当掏土量大于沉降所需掏土量的23时，建筑物才开始下沉，当建筑物开始回倾时，应加强观测，并严格控制掏土量，防止掏土过量而产生过倾现象。建筑物一旦被扶正，应立即停止掏土，迅速向孔隙内打入碎石，在基础周围填砂石并夯紧，谨防滞后回倾而导致过纠。2）钻孔取土纠偏。钻孔取土所用的工具为手摇麻花钻或螺旋钻。钻孔直径的大小根据取土厚度选用，一般为4070mm。当基础宽度较大，钻头长度不够，无法从一侧钻穿基础下部的土体时，可采用两边对钻。3）浅层抽砂纠偏。当地基下有砂垫层时，可采用抽砂纠偏法。抽砂纠偏法是在沉降较小一侧的基础近旁斜向钻孔至基础下部，插入钢管抽取一定量的砂粒，使建筑物纠偏的方法。抽砂孔可沿基础两边交叉布置，孔的间距宜为lm左右，如图3-7所示。孔深不宜超过基础底面过多，以免穿过砂层进入土层。抽砂应分阶段进行，每阶段的抽砂量应加以控制，以建筑物产生20mm左右的沉降量为宜。待沉降稳定后，再进行下阶段的抽砂，抽砂量要严格按照计算控制，以免因下沉速度不一而引起建筑物开裂。若抽砂后，砂孔四周的砂体未能在上部荷重作用下挤入孔洞，可在砂孔中冲水，促使孔周围砂体下陷。4）浅层掏土（抽砂）设计。浅层掏土（抽砂）纠偏成功与否，关键是建筑物基础下各点的挖土（抽砂）厚度。挖土（抽砂）厚度由基础各点所需要的迫降量以及土的压密特性而定。掏土迫降是通过剩余接触土的强烈压密及侧向挤出来完成的，所以要控制好建筑物的回倾状况，就需掌握好基底剩余土的应力变化情况。假定上部荷重为F，在时刻i，基底剩余土面积为上Ai，则基底压力Pi为当Pi大于地基上的极限承载力Pu时，基底剩余土将产生压密及挤出变形，随着Pi的不断增大，侧向挤出亦相应增加。若基底压力增量速率为，则有 （3-3）值愈大，纠偏的速度愈快。根据经验，一般可取=0.250.4。纠偏所需要的时间（d）可按下式计算：（2）沉井深层冲孔排土纠偏法。在沉降较小一侧的基础旁制作带孔洞的沉井，并在沉井内挖土把沉井沉入地下，然后通过沉井壁上的孔洞用高压水枪冲水切割土体成孔，促使地基下沉而使建筑物纠偏的方法称沉井深层冲孔排土纠偏法。（3）地基应力解除法刘祖德（1983）提出了“地基应力解除法”的概念，2006-2007年以来，他在土工基础上连续发表系列论纠偏防倾十五年，进行了不少相关理论研究和实践工作总结。这是一种软纠偏方法,在倾斜建筑物沉降较小的一侧用大型螺旋钻钻入一定深度，旋出密集的地基应力解除孔，分期分批从各孔内取出适量软土,并依靠螺旋钻机的上拔荷载来造成孔底真空环境，吸引周围软土进入空隙，促进软士向孔心定向流动,使原来沉降小的一侧下沉,同时,保持沉降较大的一侧基底下软土不受扰动，达到纠偏的目的。2、加压纠偏法加压纠偏法是通过堆放荷重或杠杆加压等措施迫使沉降小的一侧加速沉降，使建筑物纠偏扶正的方法。采用加压法纠偏，事先要查明基底压力的大小及压缩层范围内土的压缩性质，根据纠偏量的大小估算出地基所需的压缩值，然后结合地基土的压缩性，计算出完成上述压缩量所需的附加应力增量，即可得出应施加的压力。加压纠偏法适用于土质条件较差，承载力低的软粘土、填土、淤泥质土以及饱和黄土地基上建（构）筑物的纠偏。3、抽水纠偏法抽水纠偏法是依靠抽取土体中的水分，降低地下水位，缩小土体中的孔隙，加快土体压缩和固结，达到调整不均匀沉降的纠偏方法。它适用于建造在软粘土、淤泥质土、特软粘土等土层上且地下水位又较高的建筑物的纠偏。但此法术适宜用于建造在泥炭土、有机质土和高压塑性土上建筑物的纠偏。4、浸水纠偏法湿陷性黄土地基在浸水后会产生下陷。因此，当地面渗水或地下管道漏水时会引起建筑物地基含水量的不均匀，从而导致地基不均匀沉降，建筑物发生倾斜或开裂。浸水纠偏法就是根据上述原理设法使沉降小一侧的地基浸水，迫使其下沉，达到建筑物纠偏扶正的目的。浸水纠偏法适用于处理含水量较低（w0.03）的黄土地基建筑物的纠偏。5、综合纠偏（1）顶升迫降法在实际工程中经常把顶升和迫降综合起来使用，其工艺是先在沉降较大的一侧用锚杆静压桩进行提拉，以减少沉降差和基底压力，防止在以后和在迫降时该侧下沉；然后在沉降较小的另一侧用掏土或抽砂、抽水、浸水、加压等方法迫降，直至建筑物被扶正为止。（2）混合迫降法为了加快纠偏速度，可将两种或三处迫降法混合使用。（3）卸载牵拉纠编法对于建造在软土地基上的贮罐、贮池等筒体结构的纠偏，由于其自身刚度较强，可先卸载，再在构筑物上部绑钢丝绳，用卷扬机牵拉，使地基产生不均匀压沉。待纠偏扶正后再加强基底刚度、扩大基底面积，或与其他构筑物基础连接在一起加固基础 13。迫降特点：迫降方式应用最多，适用于建筑物局部或整体纠偏，但纠偏后建筑物绝对标高有所降低;应根据土质情况选择迫降方法; 整体纠偏时，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偏沉降量;当地基变形未稳定时需考虑地基基础的加固托换。4各种纠偏法在实际工程中的应用及应用程序4.1纠偏工作的一般程序和要点4.1.1一般程序：(l)搜集有关资料。包括建筑物的设计和施工文件、工程地质资料、周围环境资料以及建筑物的沉降、倾斜和裂缝观测资料等。 (2)分析建筑物倾斜的原因、危害程度、发展趋势，确定对建筑物实施纠偏的必要性和可行性。 (3)确定合适的纠偏方法。纠偏方法要求安全可靠、技术可行、不影响环境、总费用较低廉，应充分估计所选方法施工扰动引起附加沉降的影响。应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偏方法，一般有顶升、迫降、阻沉、调整上部结构以及综合处理等(常用的纠偏方法及其特点见表1)。如建筑物的地基变形尚未稳定，则在纠偏的同时需要考虑地基加固，以阻止沉降的继续发展。对于迫降法，常见的做法是先在沉降较大这边加固，纠偏完成后再加固被纠一边的地基。(4)制订详细的纠偏方案。方案中应明确规定监测的内容和要求，常规的监测内容包括建筑物的沉降、倾斜和结构完好性观察，必要时还可以进行水平位移观察以及把监察范围扩大到邻近建筑物。(5)组织纠偏施工。在纠偏前应对建筑物及周围环境作一次认真的观测并作好记录(必要时要由有资质的机构鉴定)，以用作纠偏施工控制的参考和发生纠纷时的法律依据。当建筑物整体刚度不足时，应在施工前先行加固。在施工中应根据监测结果进行动态管理，根据反馈的信息调整方案或程序，控制纠偏速率，指导施工。(6)做好纠偏结束以后的善后工作。继续进行定期的监测、观测纠偏的效果和稳定性，如有变化，应采取补救措施。4.1.2纠偏要点： (l)确定纠偏目标。已发生倾斜的建筑物，很难也无必要绝对纠平，因此要预先确定一个合适的纠偏目标。根据建筑物的安全和功能要求确定纠偏后的剩余倾斜值，一般宜控制在国家危房鉴定标准的范围以内;对有特殊功能要求的建筑物，可以控制在建筑地基基础设计规范(GBJ7一89)的地基变形允许值范围以内或者更严格，这时纠偏与地基加固很可能需要同时进行。(2)控制纠偏速率。这是为了防止上部结构适应不了太快的回复变形，产生裂缝甚至破坏。纠偏速率的上限主要取决于建筑物抵抗变形的能力(即建筑物的整体刚度和结构构件的强度)，一般可以控制在4一10n盯“d，对于刚度较好的建筑物可以适当提高，而对变形敏感的建筑物可以定在41训耐d以下。此外，在纠偏初期可以较快，后期则应减慢，至于快慢的调整，应严格由监测结果控制。(3)考虑微调过程。在正常纠偏过程实施至接近纠偏目标时，应该转人微调过程，即减少纠偏强度，或者暂停纠偏，依靠前期纠偏的滞后效应缓慢地达到目标，严格防止超纠偏的发生。(4)把握监测频率。监测频率应根据不同纠偏方法和不同纠偏速率而定。纠偏速率增大时，频率相应增加。对于迫降纠偏，每天应进行1一2次沉降观测，其它监侧可每2一3天一次;对于顶升法纠偏，则应进行连续监测。(5)做好防护措施。考虑纠偏过程中的附加沉降，做好预防突沉的措施。最重要的是严格控制施工方法和程序(例如掏土、冲水、截桩的数量、次序和轮回)，要有填密的方案并受监测结果的指导。还需要考虑应急措施，如沉降速率过大时的回填材料和回填方法，应付突沉的上部结构措施等。此外，还应注意防止邻近建筑物受纠偏的影响，如在纠偏建筑物和邻房之间设置隔离桩。(6)防止建筑物回倾。当地基或结构差异较大、变形尚未完全稳定的情况，纠偏后存在回倾的可能性，应估计这种可能并适当加大纠偏量。必要时可调整上部结构荷载或采用地基加固措施。(7)选用专业施工队伍。纠偏是一项技术性很强的工作，必须选用有资质、有经验的专业施工队伍施工，才能保证纠偏质量和安全。4.2纠偏法在工程中的应用实例及应用程序4.2.1应力解除法纠偏4.2.1.1某五层住宅楼概况立体几何尺寸71.3 m9 m12.5 m,筏片基础,基础平面尺寸75.9 m13.6 m。在楼的一单元与二、三单元之间留有120 mm的沉降缝,基础断开。该楼1998年4月始建,同年9月30日封顶、12月5日室内装修完后毕。经过105 d的沉降, 1999年3月20日经测量,发现楼的东西两头与沉降缝之间有较大的差异沉降,致使该楼自东西两头向沉降缝方向倾斜,使沉降缝两侧发生超沉降和倾斜病害。根据沉降缝两侧4个观测点的测量,沉降速率为1.1141.390 mm/d,最大沉降差达到198 mm。经分析认为,沉降远没有结束,沉降速率正值高峰期,沉降缝自底向上逐渐收缩合拢,楼顶缝宽仅有1.53.0c m,缝中局部相抵,沉降缝最终要相抵合拢。这种危及楼房的安全问题,必须采取纠偏处理措施。为了纠偏处理楼房的差异沉降,采用应力解除法1,2纠偏方案为好。4.2.1.2场地地基土层条件 地基土层主要由第四系全新统陆相和滨海相沉积的粘性土和粉土所组成。其沉积规律是,在垂向上呈多层交互的沉积特点,构成较均匀、稳定,普遍有分布;从粒度上看,地基土层主要以微细粒为主组成的粘性土为特征,可见微薄层理和纹层理,软弱土层发育,富含贝壳碎片和腐殖质碎屑。这些反映了沉积历史环境基本处于水动量小、水流缓慢、气候相对稳定的缺氧碱性环境,也说明了沉积时间短,固结作用差,土的强度低,为近代沉积的松软粘性土。楼房的地基持力层和下卧层主要为软塑流塑状态、具高压缩性的软弱粘性土,软土的沉降量大,而且稳定需要的时间很长为其主要特性。4.2.1.3纠偏方案设计 该住宅楼倾斜的原因是沉降缝两侧的沉降量与楼房两端的沉降差异所产生的,而造成不均匀沉降的原因与软弱的地基持力层和下卧软弱土层的物理力学性质分不开。这种土层在受力不均时会产生较大的不均匀沉降,并且在沉降发生后,会使应力重新分布,从而使沉降差进一步的增加。对楼房进行纠编应采用应力解除法,其基本思路是:保护沉降量大的一侧地基不受扰动,避免发生附加沉降;而在沉降量较小的一侧的基础外缘布置应力解除钻孔排,在各钻孔中按照一定顺序,在一定深度范围内掏出一定数量的基土,使地应力在局部范围内得到释放解除,促使软土向该侧移动,从而增大该侧的地基沉降量,改变地基中的应力状况,使地基变形朝着有利于纠偏方向发展,从而达到纠偏的预期目的。具体方案如下。（1） 钻孔排布置 应力解除钻孔,根据楼的东西两头都向沉降缝的方向倾斜的情况,钻孔排布置于沉降较小的东西两头和楼的长轴方向南北两侧的基础外缘,孔距以2.53.0 m为好,楼的南北两侧布孔超过长边的二分之一处。钻孔紧贴基础外缘,共计布孔38个。（2） 钻探成孔 采用螺纹钻头成孔。为保护基础底面下持力层,按照掏土掏下不掏上的原则,钻孔上部应下套管隔离,套管下至4.5 m深为宜,根据地层和建筑的特点钻孔深以11 m为宜,总进尺约362 m。（3） 掏土 根据计算掏土总量约77.1 m3,掏土应力求均匀,每个钻孔的掏土量应根据每孔位处要求沉降量的大小而决定,根据实际情况,应分三次进行掏土,掏土顺序先从东西两头开始,再由两侧向东西推进。每批掏土应连续进行,在较短的时间内完成,完成一批后可停歇34 d。掏土的主要对象是下卧层,对于直接位于基底的持力层应保护不予扰动破坏。如果孔内有地下水,可辅以孔内降水促进挤淤。（4） 监测与控制 整个纠偏挤淤过程中必须在严密的监控之下进行。监控内容包括沉降,倾斜变化,孔内回淤,地面变形,建筑物性状。其中沉降观测是最主要的项目,应采用精密水准N3施测,观测频率在纠偏高潮期间应3 d观测一次,必要时还应加密,观测时应与掏土相结合,每掏一批土结束后进行观测,并及时整理成果分析情况,以便及时控制沉降速率,力求基础变形保持在线性平面特征,有利保证建筑物的安全。根据经验沉降速率控制在10 mm/d左右,是允许和可行的。（5） 微调处理 当纠偏进行到接近预期目标时,应减少掏土数量,并根据监测资料进行局部处理,有的部位需要加掏,有的部位需要减掏或停掏,进行微调局部处理,目的是纠偏工作达到预期目的。（6） 封孔与后效观测 纠偏目标实现后,即可进行封填钻孔,一般用中细砂土回填密实,必要时可留下若干个孔不回填,利用应力解除后效达到微量自行调整的目的。封孔后至少应进行3个月的后效观测。纠偏工作经过45 d的钻探成孔掏土迫使楼两头分别沉降61.0 mm127.0 mm。使楼顶沉降缝被拉开到120 mm,下部北侧被拉开到130 mm,南侧被拉开到140 mm。并且在沉降缝的底部外缘散水处与沉降缝相对应的缝隙被拉开到南侧10 mm、北侧8 mm,使楼房基础倾斜率由3.464.17减小到1.471.60,符合地基规范要求。4.2.1.4结论与体会 1)地基应力解除法强调掏“下不掏上,掏外不掏里,掏软不掏硬”的掏土三原则,能够严格保护基底下持力层不受扰动,使它们构成调整底面压力的保护层,加以工程监测指导纠偏的“信息施工法”使纠偏工作能够以“平稳”、“有效”、“准确”的进行。2)在纠偏与地基加固关系上,应力解除法认为,对病害沉降大的一侧基土应尽可能的保护,不予加固,因为任何一种加固手段,在施工期间都不可避免的要造成基土扰动,引起附加沉降。应力解除法不加固沉降量大的一侧,但通过应力调整和基土受力状况的改善,实际上也起到了加固作用。从而使纠偏后的总沉降量大为减小,即所谓保守疗法,起到了限沉效果。该楼纠偏停止后的观测资料已经证明了这一点。3)该法可使基底的应力分布不产生陡峻的变化,始终使基底面基本保持在一个平面。4)钻孔上部下套管,确保了挤出的土体来自深部软土,防止上部基土过速变形而危及建筑物基础的整体性和上部结构的安全。说明下套管能明显改善地基应力分布情况,使基土变形能够比较温和、平稳的产生。5)钻孔排的平面布置应尽量适应于地质条件和纠偏任务的要求,掏土的顺序可根据任务需要和施工监测的成果随时灵活的安排。这样就可保证控制的灵敏度极高,不会发生突然以外的事故或出呼原计划的过量纠偏等。6)该法整个纠偏过程温和、平稳,且基底下持力层都受到保护,钻孔和掏土等工序都不在基底范围内进行。因此,保护了基础底版和持力层,后遗症很小。7)应力解除法纠偏工期短、效率高、费用低、能节约三材和无震、无噪声、无污染、劳动强度低,可作到文明施工。4.2.2沉井冲淤法纠偏及应用4.2.2.1沉井冲淤法工作原理及特点沉井冲淤的工作原理主要有以下2点:(1)扰动效应。由于软土具有灵敏度高的特性,在射水影响范围内,土体受扰动后强度大大降低,导致建筑物下沉。(2)排土效应。在高压射水作用下,枪头附近软土与水作用产生泥浆,泥浆随水流排出后,土体内部产生孔洞,孔洞处地基局部沉降引起该处基底应力集中,导致该侧建筑下沉。沉井冲淤法纠偏与其它纠偏方法相比,最大特点是促沉量的可控性,即可以根据冲淤方向、深度、频度和冲淤时间的灵活安排,控制建筑物不同部位的沉降量和沉降速率;另外,该方法还具有设备简单、施工方便、成本低廉、对住户影响小等特点。目前,该方法在浙江、上海等地区有较多应用。4.2.2.2建筑物概况某幢楼共4层,长27.2 m,宽8.8 m(见图1),高13.5 m,总建筑面积985。建筑物采用钢筋砼片筏基础,一、二层为框架结构,三、四层为砖混结构,于1989年建成。鉴定表明,房屋向北、向西倾斜,其中向北倾斜达34 cm,倾斜率为22.7,向西倾斜为9 cm,倾斜率为6,个别窗角有斜裂缝,尚未发现有结构性裂缝。由于房屋倾斜率远超过国家危房标准7的限值,已成为危险房屋,须采取有效纠偏措施。场地地质条件自上而下为:杂填土,厚11.2m,含碎石瓦片;粘土,厚1.51.8 m,可塑状态,fk=75 kPa;淤泥质粉质粘土,厚1.82.5 m,流塑状态,fk=50 kPa;粉质粘土,厚1.52 m,中密状态,fk=90 kPa;淤泥质粘土,厚8.510 m,流塑状态,fk=55 kPa。4.2.2.3建筑物倾斜原因分析根据工程地质条件与上部结构特征分析,造成建筑物不均匀沉降的原因主要是:(1)建筑物以厚度较簿的层粘土作为浅基持力层,该层的标准承载力是满足设计要求的,但是其下卧层除层相对较好外,层及层软土力学性质极差,压缩模量很低,且厚度大,是地基的主要压缩层,造成建筑物总体沉降较大;(2)从结构考虑,建筑物北侧部分横墙较多,楼梯也在该侧,因此结构自重及活荷载均相对较大,但是其基础部分没有作相应设计调整,使建筑物重心(投影于基础平面上)相对于基础形心向北侧偏移约25 cm,使北侧基底应力大于南侧基底应力; (3)据介绍,由于建筑物南侧不远处有铁路轨道,在建设路基时,建筑物南侧部分的地基有被车辆碾压的情况,使得该侧地基承载力也相对提高。4.2.2.4纠偏目标和方案选型根据工程要求,纠偏目标为:(1)纠偏后倾斜率恢复至4以内;(2)纠偏期间住户不搬迁,须确保房屋结构安全;(3)纠偏期间不影响住户正常生活。根据地质条件、基础形式、结构状况和周围环境条件等情况,本建筑物适合于沉井冲淤法纠偏:(1)建筑物地基层淤泥质粉质粘土层土性很差,而且埋深较浅,若将冲淤层选在该层,扰动效应和排土效应均十分明显,冲淤效果显著,而其上部层粘土土性相对较好,在冲淤纠偏过程中可以起到保护的作用;(2)基础形式为钢筋砼片筏基础,其整体性相比条形基础较好,在冲淤纠偏过程中,可以起到调整不合理的次应力和沉降差异的作用;(3)房屋倾斜率虽然很大,但尚未发现有结构性裂缝,表明建筑物结构未有明显损伤,其整体刚度仍然较好,对建筑物进行纠偏是可行的;(4)周围有布置沉井的开阔场地,为沉井冲淤法纠偏提供了场地条件;(5)该法无噪声、无污染、适合居民在不搬迁的情况下正常生活;(6)该法纠偏设备简单、造价低廉。4.2.2.5纠偏设计及技术控制措施1纠偏设计由于本建筑物向西倾斜率仅6,东西方向无需纠偏,为南北向单向纠偏,沉井布置在南侧。另外,为使纠偏后建筑物的附加沉降尽快得到稳定,纠偏结束后需在建筑物周围布设锚杆静压桩(位置见图1),主要设计结构如下:沉井3个;采用预制砼沉井;沉井内径1.0 m;沉井深度为地面以下4 m;冲水深度为基础底下2 m(地面以下3 m);冲淤层位为层淤泥质粉质粘土;沉井施工工艺:井内人工挖土下沉井;锚杆静压桩为250 mm250 mm方桩,共18根,桩长20 m。2技术控制措施做好冲淤前技术准备工作(1)仔细调查建筑物不同部位的倾斜值,检测各构件砼的砌体强度、裂缝及钢筋锈蚀情况等;(2)对所有已存在的裂缝贴石膏饼;(3)在建筑物外围的每一个柱子上及东、西墙中点处用连通水管设置沉降观测点,在邻近建筑物也设置沉降观测点;(4)根据建筑物沉降情况,制订详细、周密的冲淤计划。做好施工中的信息反馈和施工管理工作(1)每天进行