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    建(构)筑物纠倾技术

    一.引言

    建(构)筑物倾斜的原因是多种多样的,纠倾工程巨大的经济价值和社会价值,促使越来越多的工程技术和科研人员从事纠倾的工程实践和理论研究。针对不同建(构)筑物结构特点、场地环?#31243;?#20214;、地质条件的纠倾方法?#27426;?#20986;现,为此人们进行相关的探讨

    为了生存和生活的需要人们建设了大量的建筑物和构筑物,但由于种种原因,这些建筑物在建设或者使用过程中发生不均匀沉降,造成建筑物的倾斜。有些新旧建构筑物倾斜轻者会影响建筑物的正常使用,?#29616;?#26102;使其丧失使用功能,甚至倒塌破坏。 

    对于大部分倾斜的建筑物,只要主要受力构件(梁、柱、板和承重墙体)没有?#29616;?#30772;坏或者造成倒塌的裂缝,有继续使用的价值,都可以通过纠倾和相应的加固措施恢复其使用功能。如果全部拆除重建,经济损失和社会影响都是难以估量的。特别是对有些建筑物,从保护文物的角度出发决不能拆掉重建,只能通过各种措施使其倾斜停止和进行纠倾处理。正是基于这种考虑,人们?#27426;?#23581;试采用合适的方法对倾斜的建筑物进行纠倾扶正。由于建筑物倾斜的复?#26377;浴?#22330;地条件的复?#26377;裕?#19981;同的纠倾方法和加固措施也不同,从而促进了建筑物纠倾技术的发展。

    二.建(构)筑物倾斜原因分析

    在上部结构、基础、地基的共同作用体系中,地基在基础传递的上部荷载的作用?#36335;?#29983;沉降,而这些沉降的不均匀引起建(构)筑物倾斜。

    1.上部荷载的原因

    上部荷载分布不均匀造成地基沉降不均匀,主要表现在(1)建筑结构的不匀称,建筑物体型复杂;(2)建造过程中施工荷载引起的加载不均匀;(3)建(构)筑物使用期间使用荷载不均匀

    2.地基土层原因

    造成地基沉降不均匀的主要原因是地基土层厚薄不均,如在山坡、河漫滩、回填土等天然不均匀地基,由于地基处理不当造成建筑物发生倾斜等。

    由于实际中的上部结构、基础和地基三者是一个共同作用的体系,即使地基土层和上部荷载分布比较均匀,但基底反力并非均匀分布,而是出现马鞍形?#30784;?#33509;地基变形比较大往往?#37096;?#33021;造成不均匀沉降,从而引起建筑物的倾斜。如湿陷性黄土、膨胀土、冻土、淤泥质土等特殊土地基,若没有经过处理往往会产生比较大的不均匀沉降。当然,山体滑坡、地震液化等?#21248;?#28798;害也会引起建筑物的倾斜,如日?#26087;?#25143;大地震使位于山坡上的大批建筑物滑塌破坏。

    3.周边环境因素

    随着时间的推移,建筑物在自身荷载作用下其基地变?#20301;?#36880;渐趋于稳定,但当周围环境使其现有的应力场发生不均匀的变化超过其承受限值时也会造成其发生倾斜,如邻近建筑物?#35328;亍?#37051;近基坑开挖、邻近降水、邻近桩基的施工振动和挤压等。

    当然引起建筑物倾斜的原因很多,有些可以通过详细勘察和合理设计(包括上部结构和地基基础的设计)来避免,而周边环境因素则可以通过对环境影响因素的分析经过合理的设计和施工来避免。  

    三.纠倾工程设计

    纠倾工程设计前,应充分掌握相关资料和信息,包括倾斜建筑物现?#30784;?#24037;程地质条件,然后对其倾斜原因进行分析,通过多种纠倾方案比选,制定全面详细的设计文件。纠倾设计文件包括纠倾设计方案、施工方法、观测点的布置及监测要求、结构加固设计、防复倾加固设计、施工安全及防护技术措施、环境保护措施等。

    1.纠倾方法选择

    纠倾方法选择应根据建筑物的倾斜原因、倾斜量、整体刚度、基础形式、基础形式、基础质量、工程地质、环?#31243;?#20214;以及各种纠倾方法的适用范围、工作原理、施工程序等综合确定。

    2.纠倾方案比选和设计优化

    纠倾方案从安全可靠、经济合理、施工方便等方面进行认真比选,挑选出最佳方案。

    纠倾设计应对所选用的纠倾方案进行纠倾程序优化和纠倾参数优化,其主要参数为沉降速率、回倾速率、回倾时间等。纠倾设计可以按照下述步骤进行:

    (1)首?#28909;?#23450;设计沉降量(或抬升量)?S、倾斜率和倾斜方向等。

    (2)计算倾斜建筑物基础形心位置和偏心距,进而确定基础底面压应力,根据基底压应力?#20339;?#31639;地基承载力。

    (3)根据确定的回倾方向,布置纠倾部位,如迫降孔的位置和数量,顶升位置和机具数量等。

    (4)在纠倾前后根据建(构)筑物倾斜情况,进行防复倾加固设计,确保建(构)筑物的纠倾前后和纠倾过程中的安全

    四.常用纠倾方法及其技术特点

    1.掏土纠倾法

    (1)水平掏土纠倾法--根据建筑物不均匀沉降的状况,在建筑物基础?#34385;?#30828;土层内,用干法成孔和湿法成孔两种水平钻孔掏土。

    (2)倾斜掏土纠倾法--是在构筑物沉?#21040;?#23567;的一侧,按一定的角度打斜孔,深入到构筑物宽度的1/3-1/2处,将基础底下的土掏出造成一定的空间,借助抽水的作用,将地层中的水和泥沙同时抽出,抽空后进行排水,在上部构筑物和土体的自重荷载作用下压密。

    (3)垂直掏土纠倾法--在倾斜建筑物原沉?#21040;?#23567;的一侧设置密集的地基应力解除孔,依靠大型螺旋钻旋入一定深度,分期分批的在钻?#36164;实?#28145;度掏出软弱地基土,并依靠螺旋钻拔荷载来造成孔底真空环境,配合各种促沉措施,使地基应力在局部范围内得到解除或转移,促使软土向该侧移动,增大其沉降量。

    2.降水和浸水纠倾法

    (1)降水纠倾法--就是通过降低建筑物沉?#21040;?#23567;一侧的地下水位,增加土中的有效应力,使该侧的地基土产生固结沉降,从而达到纠倾的目的。

    (2)浸水纠倾法--就是在沉?#21040;?#23567;的一侧基础边缘开槽、坑或钻孔有控制的将水注入地基内,使土产生湿陷变形,从而达到纠倾的目的。

    3.加压纠倾法

    (1)?#35328;?#21152;压纠倾法--就是通过在沉?#21040;?#23567;的一侧?#35328;兀?#23545;于浅基础就是使其产生附加沉降,对于桩基础则是使桩产生桩身摩阻力,由此引起下拉荷载促使桩沉降。

    (2)卸荷加压法和增层加压纠倾法--前者往往通过对沉?#21040;?#22823;一侧基础卸荷和在沉?#21040;?#23567;一侧?#35328;?#30340;联合方式进行纠倾,而后者则是通过改变上部荷载分布的方式(即增加沉?#21040;?#23567;一侧荷载)来进行纠倾。

    4.桩基?#23545;?#32416;倾法

    (1)桩顶?#23545;?#32416;倾法--通过特殊设计的扁平铲在?#35013;?#19979;将所需砍去的桩头与?#35013;?#30340;连接处砍断,或者将桩周?#35013;?#22235;周凿穿20cm宽的缝,锯断缝中钢筋,使桩与承台完全脱离,待纠倾完成后再重新做桩头与?#35013;?#30340;连接。

    (2)桩身?#23545;?#32416;倾法--对于摩擦桩宜采用桩身?#23545;兀?#21363;通过对沉?#21040;?#23567;一侧的土方开挖暴露该部位桩体上部,增加桩体下部和桩端的荷载,从而引起沉降达到纠倾的目的。

    (3)桩尖?#23545;?#32416;倾法--通过在沉?#21040;?#23567;一侧桩基础周围打斜孔,掏出桩尖下部土体,促使桩基沉?#21040;?#34892;纠倾。

    (4)承台?#23545;?#32416;倾法--可以通过对承台底取土,?#37096;梢越装?#20991;穿约20cm宽的缝,锯断缝中钢筋,使这部?#20540;装?#21464;成条形基础,从而使这部分承台以及承台下的桩失去承载作用。

    5.顶升纠倾法--将千斤顶设置在基础梁的顶部或圈梁底下,再?#20204;?#26020;顶将整个建筑物顶升而达到纠倾的目的。

    6.压密注浆与膨胀纠倾法

    (1)压密注浆顶升纠倾法--顶升效应是随着注浆过程中浆液对土体作用方式改变注浆表现出来的。

    (2)膨胀纠倾法--用机械或人工的方法成孔,然后将不同比例的生石灰、掺合料及少量附加剂灌入,并进行振密形成石灰桩桩体,然后利用石灰桩遇水膨胀机理进行纠倾。

    7.预留纠倾法

    8.横向加载纠倾法

    五.结语

    建筑物纠倾工程是一个复杂的系统工程,技术难度高,同时还是一个风险比较大的工作,一旦纠倾失败将造成恶劣的影响和较大的经济损失。如果纠倾的措施控制不?#20445;?#24314;筑物受力不均,上部结构会开裂甚至破坏。因此,在进行纠倾工程时需要进行详细的论证,弄清建筑物倾斜的原因,采取正确的纠倾措施。在实际纠倾工程中,往往采取多种纠倾加固方法综合使用,通过信息化的施工手段,保证纠倾工程的成功

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