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                   【技術服務】 建(構)筑物糾偏、平移改造技術

糾偏
    由于某種原因,一些建筑物發生傾斜,嚴重影響正常使用,甚至危害用戶安全。正確分析建筑物發生傾斜的原因,提出合理可行的糾傾方案,采用簡便、易行的施工方法,盡快將建筑物糾傾扶正,再通過加固修繕,以較小的工程費用支出(相當于原造價的20%~30%)挽救傾斜的建筑物,是利國利民的好事。
    建筑物糾傾是診治病害建筑物的風險工程。通過現場調查提出有效、可靠的糾傾方案;根據開工前的試驗性施工提取施工參數和在施工過程中的現場監測,調整施工進程和回傾速率;開裂嚴重的建筑物,糾傾前應做好建筑物的加固,防止糾傾過程建筑物嚴重破損或倒塌;糾傾后應做好防復傾的加固處理,恢復地坪工程也是防復傾、分流基底壓力的重要措施;糾傾扶正后要有不少于3個月的靜止觀察期,完全穩定后再進行裂縫加固和修繕裝飾工程。上述問題都是糾傾工程獲得成功的重要環節。
    1 查明產生偏移的原因
    對房屋進行實地考察,了解房屋現存的實際狀況,查明產生偏移的原因。主要原因有:
    1)地基軟弱,如持力層為飽和軟粘土、淤泥或淤泥質土等欠固結土層,在建筑荷載(特別是偏心荷載)作用下,極易發生過大的沉降或傾斜。
    2)兩建筑物相距過近,使地基中附加應力疊加,地基沉降量加大而導致建筑物的相互傾斜。
    3)由于管道漏水、地面積水、室外污水井倒灌等,使房屋地基浸水濕陷,建筑物傾斜。
    4)在已有建筑物附近施工并降低地下水時,引起相鄰房屋地基失水固結,建筑物發生傾斜。
    5)地下洞穴如石灰巖溶洞、土洞、墓穴、地下巷道以及地下鐵道工程等,其地面可能發生沉降,使建筑物發生傾斜甚至開裂。
    6)地基勘察工作失誤,地基主要受力層范圍內有厚薄不均的軟弱土夾層,使建筑物下沉量大小不均,發生傾斜。
    7)基礎設計方面的錯誤,如選型不當以及施工質量低劣而使建筑物傾斜。
    8)山區或丘陵地區,有大面積回填土時,由于地基土層軟硬不均,引起建筑物傾斜,甚至開裂。
    9)在建筑物內外大量堆載,使地基承受較大的附加壓力,引起基礎沉降,建筑物發生傾斜。
    10)由于山體滑坡、地震液化等自然災害引起建筑物的傾斜。
    11)在深基坑開挖中,由于支護結構破壞,使相鄰建筑物傾斜或倒塌。
    12)由于建筑施工放線錯誤,使相鄰建筑物的基礎重疊相壓,引起建筑物傾斜。13.在淤泥或飽和軟粘土地區,由于拆除建筑群中某一棟舊建筑物,使得已經平衡穩定的地基因局部卸載,在周圍建筑物地基的側向擠壓下發生隆起,從而引起相鄰建筑物的傾斜。
    14)修建在河流、湖泊、水塘岸邊的建筑物,如在地基土層中含有淤泥、軟土夾層,受壓后發生側向流動擠出,造成地基下陷,建筑物傾斜、破損。
    此外,如在軟土地基上施工時,加荷速率過快,導致地基擠出破壞而引起房屋的傾斜;采用樁基礎的建筑物,樁尖持力層軟硬不均時,造成樁基礎的差異沉降而引起建筑物的傾斜;或者由于上述多種原因綜合作用,均可導致建筑物傾斜或破壞。

2 選擇合理的糾偏方法
    根據傾斜原因,選擇合理的糾傾方法,是制定好糾傾技術方案、確保糾傾工程成功的重要前題,選擇糾傾方法時,應注意以下各點:
    1)為避免采用迫降法造成的室內凈空減少、室內外管線標高改變所帶來的一系列問題,并降低工程造價,應盡可能選用抬升法。
    2)對因管道漏水或其他原因地基滲水而引起建筑物的傾斜,可采用浸水法或掏土法。浸水時要控制浸水量,掏土時要避免突然下沉現象。
    3)對飽和軟粘土或含水量較高的砂性土地基上由基坑開挖、降水引起的傾斜,可在建筑物的另一側降水(井點管、濾水管、沉井、大口徑井),使建筑物回傾。
   4)在軟土地基上傾斜的建筑物,可用軟掏土法糾傾(如應力解除法),但應控制回傾速率。
   5)對于粉土、粉質粘土、粘土等地基上的傾斜建筑物,用其他方法難于奏效時,可采取輻射井糾傾法。
    6)位于砂土或砂性填土地基上的建筑物發生傾斜時,可采用局部振搗液化法使地基發生瞬時液化,造成基礎下沉而達到糾傾的目的。
    7)由于建筑物自重偏心引起傾斜時,可采用增層(或加載)反壓糾傾法。
    8)當采用樁基礎的建筑物傾斜時,可用樁體卸載法或樁頂卸荷法糾傾。
    9)如地基下沉量過大,軟土層較厚,建筑物又具有較好的整體剛度時,要采用頂升法或橫向加載糾傾法。
    10)對于傾斜量較小的建筑物,可采用水平雙灰樁法糾傾。
    11)對在煤礦開采區或土層易發生斜向滑塌變形地區修建房屋時,施工時應預留糾傾條件,如預留砂墊層、頂升孔或錨桿靜壓樁孔等。
    12)建筑物糾傾時,并不只是采用一種方法,根據其傾斜和地基土層特征,可采用兩種或多種并用的糾傾方法,如錨桿靜壓樁及壓重法,注水法和掏土法,輻射井法和應力解除法或雙灰樁法等。
    13)建筑物防止復傾加固,應選擇有效的方法與糾傾同時進行。防復傾可采用雙灰樁、灌漿、擴大基礎底面積以及地坪纜板法等。

3 制定糾偏施工方案
    制定糾傾方案時應注意以下幾點:
    1)在制定糾傾方案前,應對傾斜建筑物的上部結構、地基基礎狀況以及傾斜、裂縫產生的原因進行調查分析。
    2)對整體結構剛度差的建筑物,糾傾前要對原結構進行加固,以防止糾傾施工時破損甚至倒塌。
    3)在制定方案時,要考慮建筑物地基在糾傾施工時可能產生的附加沉降,在糾傾施工時要加強現場觀測。
    4)在制定方案時,要考慮糾傾后再復傾的可能性,應采用有效加固手段做好防復傾的地基處理。
    5)在制定方案時,選擇的糾傾方法既要安全可靠、施工簡便,又要經濟合理,盡可能降低工程造價和縮短工期。
    6)糾傾扶正施工前要進行現場試驗性施工。以便選定施工參數,驗證糾傾方案的可行性,進行必要的調整與補充,使其更加完善。
    7)糾傾方案中應規定現場監測方式,監測點的設置,監測內容和手段,以便通過監測控制回傾速率和掌握糾傾復位結束的時機,預留出滯后回傾量。
    8)糾傾方案中應有安全防護和報警措施,以確保糾傾施工的正常進行。
    9)糾傾方案應對建筑物復位后房心土的回填、奔實、地坪做法以及墻體裂縫的修補等做出規定,這些都有利于建筑物整體剛度和抗傾復的能力,要通過分流措施降低原基礎底面壓力。.
    10)房屋回傾后,應有3個月的穩定觀察期,確認建筑物穩定后,再進行加固與修繕工程。.
    11)糾傾方案中應明確竣工文件所包括的內容,如原糾傾設計方案、施工日記、試驗性施工小結、現場監測及裂縫變化記錄、鑒定和驗收結論等,作為糾傾建筑物的技術檔案予以保存。

    4 糾偏新技術
    近年糾傾技術有較大發展,常用的建筑物糾傾新技術有:浸水法、輻射井法、錨桿靜壓樁法、頂升法、應力解除法飛觸變法、樁身卸荷法、降水法、靜力壓樁法等。
    1)浸水糾傾法
    這是在建筑物傾斜的一側地基中注水,引起地基濕陷的糾傾方法。浸水糾傾法適用于含水量低于20%,濕陷系數δs大于0.05的濕陷性黃土或填土地基上建筑物的糾傾工程,可選用注水坑、孔或槽等不同方式注水;注水糾傾前,應進行現場注水試驗。注水試驗坑(槽)與傾斜建筑物間距不小于5m,試驗坑(槽)底部低于基礎底面以下0.5m,通過試驗確定滲透半徑、注水量與滲透速度的關系。一棟建筑物的試驗注水坑、槽不宜少于2處。
    2)輻射井法
    這是通過在傾斜相反一側的室內外設置輻射井進行人工射水、排土糾傾的方法。該法適用于粘性土、粉土、砂性土或填土等地基上的獨立、條形基礎的建筑物的糾傾工程。此法是經過工程實踐證明有廣泛適用性的有效糾傾方法。
    輻射井一般可采用圓形混凝土或磚砌沉井,井的內徑不小于0.8~1.0m,井身的混凝土立方體抗壓強度標準值不低于15MPa,磚的抗壓強度不應低于7.5MPa,水泥砂漿標準立方體抗壓強度不應低于5MPa。
輻射井應設置在建筑物沉降較小一側的室內外,其數量、下沉深度和中心距應根據建筑物的傾斜情況、基礎類型、埋深、場地環境以及基底下土層性質等因素確定。通過試驗性施工取得本法所需的施工參數,是取得糾傾成功必不可少的條件。
    輻射井應在井壁上設置射水孔與回水孔,射水孔為12cm×12cm,回水孔為6cm×6cm,射水孔位置應設在距基礎底面下50~80cm左右,回水孔宜在射水孔下交錯布置,沉井應封底,井底標高宜低于射水孔標高1.0~1.2m。
    通過高壓射水槍的射水排土,在基礎下地基中,形成若平水平孔洞,使部分地基應力被解除,可引起地基土不斷塌落變形,迫使建筑物沉降小的一側地基不斷沉降。由于成孔大小、深度、間距的可調性,該法能有效控制建筑物的回傾速率和變形量。該法的排土范圍廣,施工安全,不受天氣變化影響?糾傾方法可靠。
    高壓射水泵工作壓力及流量,一般應根據需要沖孔的土層軟硬,在現場進行試驗確定,每棟建筑物應不少于兩組射水施工設備及人員同時施工,沖孔排土范圍應貫通基礎底下全寬度。在射水、排土過程中,應根據建筑物的整體剛度、基礎類型、工程地質和水文地質等因素,確定建筑物的最大沉降速率,一般回傾速率應控制在5~15mm/d;完工后應繼續對建筑物進行沉降觀測,其時間一般不應少于l~2個月。射水井尚應回填337灰土分層夯實。在室內地坪標高1m以下范圍內的射水井井壁應拆除。
    3)錨桿靜壓樁糾傾法
    這是在傾斜一側建筑物基礎上設置壓樁架,鑿樁孔,將樁壓入地基中的糾傾方法。錨桿靜壓樁法適用于地基地層較軟弱,沒有孤石、樹根以及持力層埋藏較淺的地基;設計鋪桿靜壓樁前應對糾傾建筑物地基進行靜力觸探,Ps值應小于8MPa,查明地層分布情況,確定樁端持力層的位置。
    錨桿靜壓樁的設計應包括錨桿直徑、錨固長度的設計,樁尺寸選定,壓樁孔,樁數及其排列,壓樁力的確定,以及反力架、千斤頂等。
    錨桿靜壓樁法還可分別與掏土、降水以及壓重等輔助措施相配合進行糾傾。
    4)頂升糾傾法
    這是在傾斜相反一側的墻或柱體上,設置若干千斤頂,以其頂升力進行糾傾的方法,它適用于建造在深厚的軟土地基上建筑物的糾傾工程。頂升糾傾法是在建筑物的首層的柱或墻上設置頂升點,根據建筑物的總荷重與頂升力(千斤頂)的大小來確定頂升點的數目;頂升力是按墻體或柱承載能力來設計,對于多層磚混結構,一般頂升力控制在200kN左右;
    5)應力解除法(鉆孔排泥糾傾法)
    這是在傾斜相反一側,用鉆機均勻鉆孔,造成地基側向應力解除,使基底下淤泥向外擠出,引起地基下沉的糾傾方法,它適用于建造在厚度較大的淤泥地基上建筑物的糾傾。
鉆孔的布置和直徑的選擇,應根據建筑物場地的工程地質條件、掏十的次序、糾傾量的要求以及施工機具條件確定,孔徑一般可選0.4~0.6m。鉆孔內由基底向下3~5m深度范圍內設置鉆孔的套管,保護基底下的土體不直接向側向流動,套管長度應根據掏土深度確定。施工時要根據建筑物回傾速率,有控制地鉆取出套管下擠入鉆孔的淤泥,促使地基沉降,建筑物回傾。
    6)淤泥觸變糾傾法
    這是在傾斜相反一側地基中,采用旋噴、定噴或擺噴等高壓射水或振搗棒振動等引起淤泥觸變,使其瞬時喪失強度,造成建筑物回傾的糾傾法,它適用于淤泥或淤泥質粘土地基上鋼筋混凝土基礎的建筑物糾傾。觸變噴射孔位應選擇在建筑物沉降小的一側或直接設置在基底下。觸變噴射孔位的數量和距離選擇,應視建筑物糾傾量和地質情況確定,糾傾量小時可采用封閉式噴射孔;糾傾量大時選用連通式噴射孔。糾傾量可通過調整噴射孔距、觸變深度、控制噴射壓力和調整噴射時間等參數確定。
    7)樁身卸荷法
    樁身卸荷糾傾法是采用壓力為20MPa高壓水,噴射建筑物沉降較小一側樁身的全部或部分,或沖松柱底土層,暫時破壞部分樁的承載力,促使樁基礎產生下沉。達到糾傾要求時,還可根據土質條件,采用合適的加固方法,恢復樁基承載能力。采用樁身卸荷法糾傾時,應驗算卸荷一側樁承臺的支承能力,防止建筑物產生不可控制的下沉。卸荷的樁數,可通過試算,結合現場施工和觀測資料調整。糾傾量較大時應采取分階段卸荷、分階段沉降法,防止次應力對上部結構產生較大的影響。
    8)降水法
    適用于飽和土地基上的淺基礎,且上部結構剛度較好的建筑物糾傾,其方法是在室外傾斜相反一側地面上,通過設置沉井斗井點管、濾水管以及大口徑降水井等,用泵排水,強制降低地下水位進行糾傾。
    沉井一般采用圓形磚砌沉井或預制混凝土井筒,內徑不于小1.0m,磚強度等級不應低于7.5MPa,水泥砂漿強度等級不低于5MPa;沉井下沉施工時,為減少井內積水,便于施工,可邊抽水邊挖土,水量較大時,可暫時用石灰砂漿封住淺水孔,達到設計標高后再啟封使用。
    9)靜力壓入樁糾傾法
    靜力壓入樁糾傾法,適用于建在局部土坑、暗溝和古井等松軟填土、淤泥土、含有透晶體地質條件地基上的條形與單獨基礎建筑物的糾傾工程,該法是以基礎底面為反力支托,在基礎下地基中壓樁的辦法進行建筑物糾傾。壓人樁可選用15cm×15cm鋼筋混凝土方柱或圓樁,樁長可根據開挖坑底標高的凈空確定,采用分段接長的辦法用硫磺膠泥接樁。
    壓入樁設計應包括樁徑、樁長、樁尖持力層選擇、樁的布置、單樁承載力確定、壓樁力大小等,一般壓樁力為單樁承載力的1.5倍。
 
平移
    房屋整體移動,是指在保持房屋建筑結構整體性和可用性不變的情況下,將其整體移動一個位置。通常移動方式如下:
    1)整體平移:指把房屋從A處整體搬移至B外,或從B處移至A處。A、B在同一水平線上。
    2)整體升降:指把房屋從B處整體搬移至C處,或從C處移至B處。B、C在同一鉛垂線上。
    3)整體斜移:指把房屋從A處整體搬移至C處,或C處移至A處。A、C既不在同一水平線上,也不在同一鉛垂線上。
    4)整體轉動:指把房屋沿房屋的某一點,整體轉動一個角度α。它又分為水平轉動和垂直轉動。
整體斜移可分解為平移和升降之和。即從A移至至C,可分解為先由A移至B,再移至C。
    房屋整體平移就是在保持房屋整體性和可用性不變,或在不破壞房屋整體結構和造型條件下,將其整體水平移動一段距離。多是對鋼筋混凝土框架結構房屋施行。

    1平移總體構思
    1)設計一艘能在陸地上拖動的“船”;
    2)設法把樓房從原基礎的某一位置切斷,使其脫離原基礎,支承在“船”上;
    3)在擬平移的終點位置按房屋原基礎平面和結構另做一新基礎;
    4)在新、老基礎間造就一種便于“船”拖動的行走軌道;
    5)對“船”施加拉(或推)力,將其從原基礎處拉(或推)至新基礎上;
    6)將房屋的上部與新基礎聯結起來。至此,平移結束。
    上述總體構思能否實現,關鍵技術有兩個:一是基礎處理,二是牽引技術。
    2基礎處理技術
    基礎處理包括被移房屋原基礎的處理、新基礎的處理、原基礎到新基礎之間部分(即牽引軌道下的地基處理)3大技術。它是關系到能否把房屋從原基礎上脫開,移后房屋是否堅固可用和牽引過程中房屋是否會垮塌的3項關鍵技術;A處理合理與否,關系到平移是否成功和移后房屋是否還具有使用價值的問題。
    2.1原基礎處理
    原基礎處理是指怎樣把被移房屋從原基礎上切斷,使其與原基礎脫離,以便移動。由于基礎托換技術的研究和實際工程的廣泛應用,原基礎的處理已經不是一件難事。本工程采取的方法和步驟是:
    1)先把原基礎兩側的填土挖去,使全部基礎暴露。
    2)在原基礎兩側底部各澆注一鋼筋混凝土梁(梁下先做一混凝土墊層),稱為下基礎梁,下基礎梁一直延伸到新基礎下。
    3)待下基礎梁達到一定強度后,在下基礎梁上安裝行走機構。
    4)在安裝好的行走機構上和基礎軸線兩側,支模澆注兩根鋼筋混凝土梁,稱為上基礎梁,上基礎梁把原基礎夾持住。為使夾持牢固,澆注上基礎梁前,先將原基礎沿軸線方向的兩側各切去10~20mm,并在左右上基礎梁之間每隔1~2m澆注一鋼筋混凝土聯系梁。
    5)待上、下基礎梁達到設計強度后,再在上下基礎梁之間適當位置把房屋上部結構與原基礎切斷。至此,房屋的上部結構就脫離了原基礎,而重新支承在新澆注的可動基礎上。從整棟大樓看,這時的上基礎梁、行走機構就尤如組成了一艘“船”,整棟大樓就支承在了這艘“船”上。如果牽引這艘“船”,房屋即可移動。
    2.2新基礎處理
    在房屋需要移動的終點位置,根據新的地質情況和地基承載能力,按原基礎平面形式重新做一房屋基礎,以便房屋移動后支承上部結構。新基礎的上頂標高,應低于原基礎切斷處標高100~200mm。待房屋移動后,在新基礎與房屋上部結構之間以及上下基礎梁之間澆注一鋼筋混凝土梁,將上下基礎梁之間的行走機構埋于梁內。待該梁的強度達到設計強度后,房屋與新基礎就會形成一個整體。該梁還可起圈梁作用。因此,移后的房屋,其整體性及基礎的可靠性甚至優于原房屋。
    2.3軌道地基處
    在房屋新位置與原位置之間,一般均有一軟土層。此軟土層須經加固處理(即軌道地基處理),它是決定房屋移動是否成功的又一關鍵技術。該地基的基本要求是:當房屋移至這一區段后,地基不能有沉降,特別不能有不均勻沉降。否則,當房屋從原基礎處移至這一地段后,前方到達軟土層,而后半部還處于堅硬的地基上,會在基礎梁上產生負彎矩,從而使房屋上部開裂,甚至垮塌。工程中采用的措施是換土—夯實—延時—再夯實。即先把軟土層挖去,換上不易沉降的砂卵石并逐層夯實。用1~2個月時間,使其自然下沉,預計沉降穩定后再夯實。最后再澆注這一地段上的下基礎梁,并酌情加大下基礎梁的寬度。
    3牽引技術
    房屋從原基礎上脫離后,整棟樓房就支承在了由行走機構和上基礎梁組成的“船”上。要把這個寵然大物搬動,牽引技術的設計是很關鍵的,它包括牽引機構和牽引動力兩大技術。
    3.1牽引機構
    牽引機構分滑動機構和滾動機構兩種;瑒訖C構的優點是牽引過程中房屋比較穩定;缺點是要找到一種強度高、硬度大、摩擦系數小的材料比較困難。如用一般材料,滑動摩擦系數大,又給牽引增加了困難。滾動機構的優點是摩擦系數小,便于牽引;缺點是牽引過程中的速度較難控制,穩定性也差。但只要機構本身的強度、硬度、剛度適宜,牽引動力設計合理,速度和穩定性問題是可以解決的。因此該工程采用滾動機構。
    3.2牽引動力
    牽引動力是指對房屋移動施加的外界力。牽引動力一般由若干個牽引分力組成。即在沿移動方向平行的每組上基礎梁上施加一個牽引分力。牽引分力有兩種,一是推力,二是拉力,均由液壓千斤頂施加。用推力比較穩定,但房屋每移動一段距離,千斤頂就要重新安裝,且要另澆注反力梁或反力柱。用拉力的優點是千斤頂可以固定在新基礎以外某一位置,千斤頂不動,,反力梁柱無須反復澆注。缺點是千斤頂到被移房屋間距離遠,需用較長的拉桿或拉繩。而拉桿或拉繩應變值須完全一致,才能保證千斤頂在施加相同拉力下,房屋各軸線所受的拉力一致,從而整體移動。由于鋼拉桿的應變值一致性優于鋼拉繩,故本工程采用鋼拉桿。
    牽引動力設計的基本要求是:施加在房屋各個軸線上的牽引分力須與房屋上部結構傳給上基礎梁的重力成比例,以保證房屋受各牽引分力作用后,各軸線的位移完全一致;蛟跔恳至ψ饔孟,房屋橫墻和橫向上基礎梁不得出現彎矩。否則受彎矩作用,房屋會出現垂直裂縫,甚至垮塌。
    牽引技術的優劣,是決定房屋平移能否成功的關鍵。房屋由靜到動或由動到靜,均靠牽引機構和牽引力來實現。眾所周知,不管由靜到動,還是由動到靜,都將產生一個加速度。該加速度會對房屋上部結構產生剪應力,導致房屋前后傾斜、搖擺。磚混結構房屋抗剪能力很差,如加速度過大可能產生剪應力,當其超過房屋的抗剪能力時,會導致房屋出現水平裂縫;還可能導致房屋前后傾塌,使平移失敗。因此加速度應嚴格控制在一個數值以內,并采取有效措施,盡量使其值減小。該工程采取了3項措施:一是牽引力的增加和房屋的平移速度慢,二是設計了一種緩沖制動裝置,三是在房屋頂部設置了防傾斜的拉桿。

 

 
 
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