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    建(構)筑物糾傾技術

    一.引言

    建(構)筑物傾斜的原因是多種多樣的,糾傾工程巨大的經濟價值和社會價值,促使越來越多的工程技術和科研人員從事糾傾的工程實踐和理論研究。針對不同建(構)筑物結構特點、場地環境條件、地質條件的糾傾方法不斷出現,為此人們進行相關的探討

    為了生存和生活的需要人們建設了大量的建筑物和構筑物,但由于種種原因,這些建筑物在建設或者使用過程中發生不均勻沉降,造成建筑物的傾斜。有些新舊建構筑物傾斜輕者會影響建筑物的正常使用,嚴重時使其喪失使用功能,甚至倒塌破壞。 

    對于大部分傾斜的建筑物,只要主要受力構件(梁、柱、板和承重墻體)沒有嚴重破壞或者造成倒塌的裂縫,有繼續使用的價值,都可以通過糾傾和相應的加固措施恢復其使用功能。如果全部拆除重建,經濟損失和社會影響都是難以估量的。特別是對有些建筑物,從保護文物的角度出發決不能拆掉重建,只能通過各種措施使其傾斜停止和進行糾傾處理。正是基于這種考慮,人們不斷嘗試采用合適的方法對傾斜的建筑物進行糾傾扶正。由于建筑物傾斜的復雜性、場地條件的復雜性,不同的糾傾方法和加固措施也不同,從而促進了建筑物糾傾技術的發展。

    二.建(構)筑物傾斜原因分析

    在上部結構、基礎、地基的共同作用體系中,地基在基礎傳遞的上部荷載的作用下發生沉降,而這些沉降的不均勻引起建(構)筑物傾斜。

    1.上部荷載的原因

    上部荷載分布不均勻造成地基沉降不均勻,主要表現在(1)建筑結構的不勻稱,建筑物體型復雜;(2)建造過程中施工荷載引起的加載不均勻;(3)建(構)筑物使用期間使用荷載不均勻

    2.地基土層原因

    造成地基沉降不均勻的主要原因是地基土層厚薄不均,如在山坡、河漫灘、回填土等天然不均勻地基,由于地基處理不當造成建筑物發生傾斜等。

    由于實際中的上部結構、基礎和地基三者是一個共同作用的體系,即使地基土層和上部荷載分布比較均勻,但基底反力并非均勻分布,而是出現馬鞍形狀。若地基變形比較大往往也可能造成不均勻沉降,從而引起建筑物的傾斜。如濕陷性黃土、膨脹土、凍土、淤泥質土等特殊土地基,若沒有經過處理往往會產生比較大的不均勻沉降。當然,山體滑坡、地震液化等自然災害也會引起建筑物的傾斜,如日本神戶大地震使位于山坡上的大批建筑物滑塌破壞。

    3.周邊環境因素

    隨著時間的推移,建筑物在自身荷載作用下其基地變形會逐漸趨于穩定,但當周圍環境使其現有的應力場發生不均勻的變化超過其承受限值時也會造成其發生傾斜,如鄰近建筑物堆載、鄰近基坑開挖、鄰近降水、鄰近樁基的施工振動和擠壓等。

    當然引起建筑物傾斜的原因很多,有些可以通過詳細勘察和合理設計(包括上部結構和地基基礎的設計)來避免,而周邊環境因素則可以通過對環境影響因素的分析經過合理的設計和施工來避免。  

    三.糾傾工程設計

    糾傾工程設計前,應充分掌握相關資料和信息,包括傾斜建筑物現狀、工程地質條件,然后對其傾斜原因進行分析,通過多種糾傾方案比選,制定全面詳細的設計文件。糾傾設計文件包括糾傾設計方案、施工方法、觀測點的布置及監測要求、結構加固設計、防復傾加固設計、施工安全及防護技術措施、環境保護措施等。

    1.糾傾方法選擇

    糾傾方法選擇應根據建筑物的傾斜原因、傾斜量、整體剛度、基礎形式、基礎形式、基礎質量、工程地質、環境條件以及各種糾傾方法的適用范圍、工作原理、施工程序等綜合確定。

    2.糾傾方案比選和設計優化

    糾傾方案從安全可靠、經濟合理、施工方便等方面進行認真比選,挑選出最佳方案。

    糾傾設計應對所選用的糾傾方案進行糾傾程序優化和糾傾參數優化,其主要參數為沉降速率、回傾速率、回傾時間等。糾傾設計可以按照下述步驟進行:

    (1)首先確定設計沉降量(或抬升量)?S、傾斜率和傾斜方向等。

    (2)計算傾斜建筑物基礎形心位置和偏心距,進而確定基礎底面壓應力,根據基底壓應力圖驗算地基承載力。

    (3)根據確定的回傾方向,布置糾傾部位,如迫降孔的位置和數量,頂升位置和機具數量等。

    (4)在糾傾前后根據建(構)筑物傾斜情況,進行防復傾加固設計,確保建(構)筑物的糾傾前后和糾傾過程中的安全

    四.常用糾傾方法及其技術特點

    1.掏土糾傾法

    (1)水平掏土糾傾法--根據建筑物不均勻沉降的狀況,在建筑物基礎下潛硬土層內,用干法成孔和濕法成孔兩種水平鉆孔掏土。

    (2)傾斜掏土糾傾法--是在構筑物沉降較小的一側,按一定的角度打斜孔,深入到構筑物寬度的1/3-1/2處,將基礎底下的土掏出造成一定的空間,借助抽水的作用,將地層中的水和泥沙同時抽出,抽空后進行排水,在上部構筑物和土體的自重荷載作用下壓密。

    (3)垂直掏土糾傾法--在傾斜建筑物原沉降較小的一側設置密集的地基應力解除孔,依靠大型螺旋鉆旋入一定深度,分期分批的在鉆孔適當深度掏出軟弱地基土,并依靠螺旋鉆拔荷載來造成孔底真空環境,配合各種促沉措施,使地基應力在局部范圍內得到解除或轉移,促使軟土向該側移動,增大其沉降量。

    2.降水和浸水糾傾法

    (1)降水糾傾法--就是通過降低建筑物沉降較小一側的地下水位,增加土中的有效應力,使該側的地基土產生固結沉降,從而達到糾傾的目的。

    (2)浸水糾傾法--就是在沉降較小的一側基礎邊緣開槽、坑或鉆孔有控制的將水注入地基內,使土產生濕陷變形,從而達到糾傾的目的。

    3.加壓糾傾法

    (1)堆載加壓糾傾法--就是通過在沉降較小的一側堆載,對于淺基礎就是使其產生附加沉降,對于樁基礎則是使樁產生樁身摩阻力,由此引起下拉荷載促使樁沉降。

    (2)卸荷加壓法和增層加壓糾傾法--前者往往通過對沉降較大一側基礎卸荷和在沉降較小一側堆載的聯合方式進行糾傾,而后者則是通過改變上部荷載分布的方式(即增加沉降較小一側荷載)來進行糾傾。

    4.樁基卸載糾傾法

    (1)樁頂卸載糾傾法--通過特殊設計的扁平鏟在底板下將所需砍去的樁頭與底板的連接處砍斷,或者將樁周底板四周鑿穿20cm寬的縫,鋸斷縫中鋼筋,使樁與承臺完全脫離,待糾傾完成后再重新做樁頭與底板的連接。

    (2)樁身卸載糾傾法--對于摩擦樁宜采用樁身卸載,即通過對沉降較小一側的土方開挖暴露該部位樁體上部,增加樁體下部和樁端的荷載,從而引起沉降達到糾傾的目的。

    (3)樁尖卸載糾傾法--通過在沉降較小一側樁基礎周圍打斜孔,掏出樁尖下部土體,促使樁基沉降進行糾傾。

    (4)承臺卸載糾傾法--可以通過對承臺底取土,也可以將底板鑿穿約20cm寬的縫,鋸斷縫中鋼筋,使這部分底板變成條形基礎,從而使這部分承臺以及承臺下的樁失去承載作用。

    5.頂升糾傾法--將千斤頂設置在基礎梁的頂部或圈梁底下,再用千斤頂將整個建筑物頂升而達到糾傾的目的。

    6.壓密注漿與膨脹糾傾法

    (1)壓密注漿頂升糾傾法--頂升效應是隨著注漿過程中漿液對土體作用方式改變注漿表現出來的。

    (2)膨脹糾傾法--用機械或人工的方法成孔,然后將不同比例的生石灰、摻合料及少量附加劑灌入,并進行振密形成石灰樁樁體,然后利用石灰樁遇水膨脹機理進行糾傾。

    7.預留糾傾法

    8.橫向加載糾傾法

    五.結語

    建筑物糾傾工程是一個復雜的系統工程,技術難度高,同時還是一個風險比較大的工作,一旦糾傾失敗將造成惡劣的影響和較大的經濟損失。如果糾傾的措施控制不當,建筑物受力不均,上部結構會開裂甚至破壞。因此,在進行糾傾工程時需要進行詳細的論證,弄清建筑物傾斜的原因,采取正確的糾傾措施。在實際糾傾工程中,往往采取多種糾傾加固方法綜合使用,通過信息化的施工手段,保證糾傾工程的成功

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