《路桥施工设计》建筑物纠倾技术.doc

施 工 组 织 设 计工程名称第一卷 建筑物纠倾技术l.支（硬）架托板与恢复梁模支撑系统互不干扰，目的是在拆凿与恢复梁的过程中，减少相互干扰而产生的弊病。如：支（硬）架时变形造成楼板的水平位移变形或塌陷，对恢复梁尺寸有影响，所以对托板支架要保证其整体刚度，支架立柱大小及间距应根据材质情况计算确定，梁模板支撑系统自成体系，立柱的大小间距亦应计算确定，支设方法见图9-12-2。本地区模板支承多采用方木或圆径木，故支承单根承载力的计算如下：1）托楼板的支承按木构件稳定计算：式中N轴向压力设计值（N）；fc 木材顺纹抗压强度设计值（N/mm2）；Ao受压构件截面的计算面积（mm2）；轴心受压构件稳定系数。2）梁模板支承按木构件受压强度计算式中N轴向压力设计值（N）；fc 木材顺纹抗压强度设计值（N/mm2）；An受压构件的净截面面积（mm2）；计算支架时的荷载设计值N，应采用荷载标准值乘以相应的荷载分配系数（混凝土结构工程施工及验收规范GB50204一92附表1.3规定）。（2）支撑间距的确定：在根据式（9-12-1）、（9-12-2）计算的单根支撑允许的情况下，应考虑施工安全，在计算确定的支撑之间均应加设一根支撑，以防某一支撑松脱，造成楼板变形或塌落而影响恢复梁的断面。2.支架立撑上下均设通长30mm厚木板，沿梁平行铺设，以将立撑造成的集中荷载变均布荷载传开，立撑沿梁的位置距埋梁处的板端不宜过大，以免钢筋混凝土梁拆除后空心板的悬挑部分在施工荷载作用下折断，支点的位置在300500mm之间，以不影响恢复梁所支设模板需要的工作面为宜。3.楼板的断凿。为保证空心板水平不位移，空心板间隔破坏，宽度为80100mm，以能灌入混凝土和振捣棒插入为宜。.4.拆凿板及梁混凝土前，在该梁下几层的同部位设支架，将施工荷载传至首层地面。拆除混凝土梁时，施工人员应站在图9-12-1中所示的1、2板架上，不得站在空心板的悬挑处（3处）施工。5.恢复钢筋混凝土梁。混凝土梁断面原设计为矩形，空心板的锚固长度为10cm，凿板后部分板的锚固长度不足，达不到规范要求。为此将梁断面改为T形，所改的T形梁是在原设计断面的基础上增加挑出部分（见图9-12-3），以弥补空心板锚固不足。由此增大了梁模板支设难度，在设托板支架时应考虑梁模板支设时需用操作面。第1章 导致建筑物倾斜的原因1.地基软弱，如持力层为饱和软粘土、淤泥或淤泥质土等欠固结土层，在建筑荷载（特别是偏心荷载）作用下，极易发生过大的沉降或倾斜。2.两建筑物相距过近，使地基中附加应力叠加，地基沉降量加大而导致建筑物的相互倾斜。3.由于管道漏水、地面积水、室外污水井倒灌等，使房屋地基浸水湿陷，建筑物倾斜。这种情况在填土或湿陷性黄土地基发生的颇多。山西长治某工厂的100m高烟囱，因一侧的黄土地基浸水湿陷，烟囱倾斜达153cm。4.在已有建筑物附近施工并降低地下水时，引起相邻房屋地基失水固结，建筑物发生倾斜。在地下水位较高的各类土中（除砂卵石地基外）均易发生，如兰州某住宅楼因相邻建筑物施工降水而发生39cm的倾斜。5.地下洞穴如石灰岩溶洞、土洞、墓穴、地下巷道以及地下铁道工程等，其地面可能发生沉降，使建筑物发生倾斜甚至开裂。山西某车站水塔由于基础附近有基穴且长期积水，使水塔倾斜64cm。6.地基勘察工作失误，地基主要受力层范围内有厚薄不均的软弱土夹层，使建筑物下沉量大小不均，发生倾斜。7.基础设计方面的错误，如选型不当以及施工质量低劣而使建筑物倾斜。青岛某烟囱，设计时选择错误基础方案，桩数过少，并有许多断桩，导致50m高烟囱倾斜112cm。8.山区或丘陵地区，有大面积回填土时，由于地基土层软硬不均，引起建筑物倾斜，甚至开裂。9.在建筑物内外大量堆载，使地基承受较大的附加压力，引起基础沉降，建筑物发生倾斜。10.由于山体滑坡、地震液化等自然灾害引起建筑物的倾斜。如日本神户大地震使位于山坡上的大批建筑物滑胡破坏。11.在深基坑开挖中，由于支护结构破坏，使相邻建筑物倾斜或倒塌。如广州市东风路一建筑的深基坑（17.5m），因支护结构破损，引起相邻三幢两层楼房相继倾斜和倒塌。12.由于建筑施工放线错误，使相邻建筑物的基础重叠相压，引起建筑物倾斜。图9-24-l为三河市一居民楼基础和相邻水塔基础重叠相压，使水塔倾斜40cm。13.在淤泥或饱和软粘土地区，由于拆除建筑群中某一栋旧建筑物，使得已经平衡稳定的地基因局部卸载，在周围建筑物地基的侧向挤压下发生隆起，从而引起相邻建筑物的倾斜。图9-24-2是汕头市某广场上原有一座古建筑拆除后，使周围建筑发生严重倾斜的情形。14.修建在河流、湖泊、水塘岸边的建筑物，如在地基土层中含有淤泥、软土夹层，受压后发生侧向流动挤出，造成地基下陷，建筑物倾斜、破损。此外，如在软土地基上施工时，加荷速率过快，导致地基挤出破坏而引起房屋的倾斜；采用桩基础的建筑物，桩尖持力层软硬不均时，造成桩基础的差异沉降而引起建筑物的倾斜；或者由于上述多种原因综合作用，均可导致建筑物倾斜或破坏。第2章 建筑物纠倾方法的合理选择根据倾斜原因，选择合理的纠倾方法，是制定好纠倾技术方案、确保纠倾工程成功的重要前题，选择纠倾方法时，应注意以下各点：1.为避免采用迫降法（图9-24-3）造成的室内净空减少、室内外管线标高改变所带来的一系列问题，并降低工程造价，应尽可能选用抬升法（图9-24-4）。2.对因管道漏水或其他原因地基渗水而引起建筑物的倾斜，可采用浸水法或掏土法。浸水时要控制浸水量，掏土时要避免突然下沉现象。3.对饱和软粘土或含水量较高的砂性土地基上由基坑开挖、降水引起的倾斜，可在建筑物的另一侧降水（井点管、滤水管、沉井、大口径井），使建筑物回倾。4.在软土地基上倾斜的建筑物，可用软掏土法纠倾（如应力解除法），但应控制回倾速率。5.对于粉土、粉质粘土、粘土等地基上的倾斜建筑物，用其他方法难于奏效时，可采取辐射井纠倾法。6.位于砂土或砂性填土地基上的建筑物发生倾斜时，可采用局部振捣液化法使地基发生瞬时液化，造成基础下沉而达到纠倾的目的。7.由于建筑物自重偏心引起倾斜时，可采用增层（或加载）反压纠倾法。8.当采用桩基础的建筑物倾斜时，可用桩体卸载法或桩顶卸荷法纠倾。9.如地基下沉量过大，软土层较厚，建筑物又具有较好的整体刚度时，要采用顶升法或横向加载纠倾法。10.对于倾斜量较小的建筑物，可采用水平双灰桩法纠倾。11.对在煤矿开采区或土层易发生斜向滑塌变形地区修建房屋时，施工时应预留纠倾条件，如预留砂垫层、顶升孔或锚杆静压桩孔等。12.建筑物纠倾时，并不只是采用一种方法，根据其倾斜和地基土层特征，可采用两种或多种并用的纠倾方法，如锚杆静压桩及压重法，注水法和掏土法，辐射井法和应力解除法或双灰桩法等。13.建筑物防止复倾加固，应选择有效的方法与纠倾同时进行。防复倾可采用双灰桩、灌浆、扩大基础底面积以及地坪缆板法等。第3章 建筑物的允许倾斜值当建筑的倾斜量已达到甚至超过允许倾斜值，且该建筑物尚具有纠倾扶正的经济价值和使用条件时，应进行建筑物的纠倾扶正。建筑物的允许倾斜值是重要的界限值，根据经验并参考有关规范的规定，本文提出建筑物允许倾斜值（表9-24-1）供纠倾工程借鉴。建筑物纠倾水平变位设计控制值Sh可按下式近似计算：式中Sh-建筑物纠倾水平变位设计控制值；Hg-建筑物自地面算起的高度，如图9-24-3、9-24-4；b-纠倾方向的建筑物宽度；S-建筑物纠倾时需调整的沉降差值，S=S±a；S-建筑物的实际沉降差；a-考虑施工因素预留滞留后的回倾量，常取a值为（1/101/12）S 。第4章 纠倾工程的技术方案制定为取得纠倾工程的成功，制定纠倾方案时应注意以下几点：1.在制定纠倾方案前，应对倾斜建筑物的上部结构、地基基础状况以及倾斜、裂缝产生的原因进行调查分析。2.对整体结构刚度差的建筑物，纠倾前要对原结构进行加固，以防止纠倾施工时破损甚至倒塌。3.在制定方案时，要考虑建筑物地基在纠倾施工时可能产生的附加沉降，在纠倾施工时要加强现场观测。4.在制定方案时，要考虑纠倾后再复倾的可能性，应采用有效加固手段做好防复倾的地基处理。5.在制定方案时，选择的纠倾方法既要安全可靠、施工简便，又要经济合理，尽可能降低工程造价和缩短工期。6.纠倾扶正施工前要进行现场试验性施工。以便选定施工参数，验证纠倾方案的可行性，进行必要的调整与补充，使其更加完善。7.纠倾方案中应规定现场监测方式，监测点的设置，监测内容和手段，以便通过监测控制回倾速率和掌握纠倾复位结束的时机，预留出滞后回倾量。8.纠倾方案中应有安全防护和报警措施，以确保纠倾施工的正常进行。9.纠倾方案应对建筑物复位后房心土的回填、奔实、地坪做法以及墙体裂缝的修补等做出规定，这些都有利于建筑物整体刚度和抗倾复的能力，要通过分流措施降低原基础底面压力。.10.房屋回倾后，应有3个月的稳定观察期，确认建筑物稳定后，再进行加固与修缮工程。.11.纠倾方案中应明确竣工文件所包括的内容，如原纠倾设计方案、施工日记、试验性施工小结、现场监测及裂缝变化记录、鉴定和验收结论等，作为纠倾建筑物的技术档案予以保存。第5章 建筑物纠倾新技术近年纠倾技术有较大发展，常用的建筑物纠倾新技术有：浸水法、辐射井法、锚杆静压桩法、顶升法、应力解除法飞触变法、桩身卸荷法、降水法、静力压桩法等。9-24-5-1浸水纠倾法这是在建筑物倾斜的一侧地基中注水，引起地基湿陷的纠倾方法。浸水纠倾法适用于含水量低于20%，湿陷系数（coefficientofco11apsibility）s大于0.05的湿陷性黄土或填土地基上建筑物的纠倾工程，可选用注水坑、孔或槽等不同方式注水；注水纠倾前，应进行现场注水试验。注水试验坑（槽）与倾斜建筑物间距不小于5m，试验坑（槽）底部低于基础底面以下0.5m，通过试验确定渗透半径、注水量与渗透速度的关系。一栋建筑物的试验注水坑、槽不宜少于2处。9-24-5-2辐射井法这是通过在倾斜相反一侧的室内外设置辐射井进行人工射水、排土纠倾的方法。该法适用于粘性土、粉土、砂性土或填土等地基上的独立、条形基础的建筑物的纠倾工程。此法是经过工程实践证明有广泛适用性的有效纠倾方法。辐射井一般可采用圆形混凝土或砖砌沉井，井的内径不小于0.81.0m，井身的混凝土立方体抗压强度标准值不低于15MPa，砖的抗压强度不应低于7.5MPa，水泥砂浆标准立方体抗压强度不应低于5MPa。辐射井应设置在建筑物沉降较小一侧的室内外，其数量、下沉深度和中心距应根据建筑物的倾斜情况、基础类型、埋深、场地环境以及基底下土层性质等因素确定。通过试验性施工取得本法所需的施工参数，是取得纠倾成功必不可少的条件。辐射井应在井壁上设置射水孔与回水孔，射水孔为12cm×12cm，回水孔为6cm×6cm，射水孔位置应设在距基础底面下5080cm左右，回水孔宜在射水孔下交错布置，沉井应封底，井底标高宜低于射水孔标高1.01.2m。通过高压射水枪的射水排土，在基础下地基中，形成若平水平孔洞，使部分地基应力被解除，可引起地基土不断塌落变形，迫使建筑物沉降小的一侧地基不断沉降。由于成孔大小、深度、间距的可调性，该法能有效控制建筑物的回倾速率和变形量。该法的排土范围广，施工安全，不受天气变化影响?纠倾方法可靠。高压射水泵工作压力及流量，一般应根据需要冲孔的土层软硬，在现场进行试验确定，每栋建筑物应不少于两组射水施工设备及人员同时施工，冲孔排土范围应贯通基础底下全宽度。在射水、排土过程中，应根据建筑物的整体刚度、基础类型、工程地质和水文地质等因素，确定建筑物的最大沉降速率，一般回倾速率应控制在515mm/d；完工后应继续对建筑物进行沉降观测，其时间一般不应少于l2个月。射水井尚应回填337灰土分层夯实。在室内地坪标高1m以下范围内的射水井井壁应拆除。9-24-5-3锚杆静压桩纠倾法这是在倾斜一侧建筑物基础上设置压桩架，凿桩孔，将桩压入地基中的纠倾方法。锚杆静压桩法适用于地基地层较软弱，没有孤石、树根以及持力层埋藏较浅的地基；设计铺杆静压桩前应对纠倾建筑物地基进行静力触探，Ps值应小于8MPa，查明地层分布情况，确定桩端持力层的位置。锚杆静压桩的设计应包括锚杆直径、锚固长度的设计，桩尺寸选定，压桩孔，桩数及其排列，压桩力的确定，以及反力架、千斤顶等（图9-24-6）。锚杆静压桩法还可分别与掏土、降水以及压重等辅助措施相配合进行纠倾。9-24-5-4顶升纠倾法这是在倾斜相反一侧的墙或柱体上，设置若干千斤顶，以其顶升力进行纠倾的方法，它适用于建造在深厚的软土地基上建筑物的纠倾工程。顶升纠倾法是在建筑物的首层的柱或墙上设置顶升点，根据建筑物的总荷重与顶升力（千斤顶）的大小来确定顶升点的数目；顶升力是按墙体或柱承载能力来设计，对于多层砖混结构，一般顶升力控制在200kN左右；9-24-5-5应力解除法（钻孔排泥纠倾法）这是在倾斜相反一侧，用钻机均匀钻孔，造成地基侧向应力解除，使基底下淤泥向外挤出，引起地基下沉的纠倾方法，它适用于建造在厚度较大的淤泥地基上建筑物的纠倾。钻孔的布置和直径的选择，应根据建筑物场地的工程地质条件、掏十的次序、纠倾量的要求以及施工机具条件确定，孔径一般可选0.40.6m。钻孔内由基底向下35m深度范围内设置钻孔的套管，保护基底下的土体不直接向侧向流动，套管长度应根据掏土深度确定。施工时要根据建筑物回倾速率，有控制地钻取出套管下挤入钻孔的淤泥，促使地基沉降，建筑物回倾。9-24-5-6淤泥触变纠倾法这是在倾斜相反一侧地基中，采用旋喷、定喷或摆喷等高压射水或振捣棒振动等引起淤泥触变(thixotropy)，使其瞬时丧失强度，造成建筑物回倾的纠倾法，它适用于淤泥或淤泥质粘土地基上钢筋混凝土基础的建筑物纠倾。触变喷射孔位应选择在建筑物沉降小的一侧或直接设置在基底下。触变喷射孔位的数量和距离选择，应视建筑物纠倾量和地质情况确定，纠倾量小时可采用封闭式喷射孔；纠倾量大时选用连通式喷射孔。纠倾量可通过调整喷射孔距、触变深度、控制喷射压力和调整喷射时间等参数确定。9-24-5-7桩身卸荷法桩身卸荷纠倾法是采用压力为20MPa高压水，喷射建筑物沉降较小一侧桩身的全部或部分，或冲松柱底土层，暂时破坏部分桩的承载力，促使桩基础产生下沉。达到纠倾要求时，还可根据土质条件，采用合适的加固方法，恢复桩基承载能力。采用桩身卸荷法纠倾时，应验算卸荷一侧桩承台的支承能力，防止建筑物产生不可控制的下沉。卸荷的桩数，可通过试算，结合现场施工和观测资料调整。纠倾量较大时应采取分阶段卸荷、分阶段沉降法，防止次应力对上部结构产生较大的影响。9-24-5-8降水法适用于饱和土地基上的浅基础，且上部结构刚度较好的建筑物纠倾，其方法是在室外倾斜相反一侧地面上，通过设置沉井斗井点管、滤水管以及大口径降水井等，用泵排水，强制降低地下水位进行纠倾。沉井一般采用圆形砖砌沉井或预制混凝土井筒，内径不于小1.0m，砖强度等级不应低于7.5MPa，水泥砂浆强度等级不低于5MPa；沉井下沉施工时，为减少井内积水，便于施工，可边抽水边挖土，水量较大时，可暂时用石灰砂浆封住浅水孔，达到设计标高后再启封使用。9-24-5-9静力压入桩纠倾法静力压入桩纠倾法，适用于建在局部土坑、暗沟和古井等松软填土、淤泥土、含有透晶体地质条件地基上的条形与单独基础建筑物的纠倾工程，该法是以基础底面为反力支托，在基础下地基中压桩的办法进行建筑物纠倾。压人桩可选用15cm×15cm钢筋混凝土方柱或圆桩，桩长可根据开挖坑底标高的净空确定，采用分段接长的办法用硫磺胶泥接桩。压入桩设计应包括桩径、桩长、桩尖持力层选择、桩的布置、单桩承载力确定、压桩力大小等，一般压桩力为单桩承载力的1.5倍。建筑物纠倾是诊治病害建筑物的风险工程。通过现场调查提出有效、可靠的纠倾方案；根据开工前的试验性施工提取施工参数和在施工过程中的现场监测，调整施工进程和回倾速率；开裂严重的建筑物，纠倾前应做好建筑物的加固，防止纠倾过程建筑物严重破损或倒塌；纠倾后应做好防复倾的加固处理，恢复地坪工程也是防复倾、分流基底压力的重要措施；纠倾扶正后要有不少于3个月的静止观察期，完全稳定后再进行裂缝加固和修缮装饰工程。上述问题都是纠倾工程获得成功的重要环节。第 7 页 共 7 页