1、第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.1第第1919章章建筑物纠倾建筑物纠倾第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.2教学提示：建筑纠倾很像要将全身瘫痪的病人扶下床，这是有一定难教学提示：建筑纠倾很像要将全身瘫痪的病人扶下床，这是有一定难度的。目前有很多流行的纠倾技术，把纠倾工作看得很简单，有些轻度的。目前有很多流行的纠倾技术，把纠倾工作看得很简单，有些轻敌表现。应该正视困难，适可而止，不要追求圆满，自陷困境。在付敌表现。应该正视困难，适可而止，不要追求圆满，自陷困境。在付出代价不高的前提下，只要能达到止倾稳定的目的，也应该满足了。出代价不高的前提下，只要能达到止倾稳定的目的，也
2、应该满足了。教学要求：建筑物纠倾是一件技术含量很高的工作，能从理论技巧到教学要求：建筑物纠倾是一件技术含量很高的工作，能从理论技巧到胆量方面锻炼人，建议多给学生参与的机会。胆量方面锻炼人，建议多给学生参与的机会。比萨斜塔工程是人类的杰作，是世界的瑰宝，斜塔纠倾方案也是近年比萨斜塔工程是人类的杰作，是世界的瑰宝，斜塔纠倾方案也是近年来国际工程学术界最为关注的一个热门话题。在意大利政府的支持下，来国际工程学术界最为关注的一个热门话题。在意大利政府的支持下，比萨斜塔专家委员会奋战几年后，纠倾工程终于取得了成果，但是并比萨斜塔专家委员会奋战几年后，纠倾工程终于取得了成果，但是并不很理想。在宇宙飞船已经
3、几度升空、平安返回的今天，对比之下，不很理想。在宇宙飞船已经几度升空、平安返回的今天，对比之下，说明建筑物纠倾这个古老的课题难度还很大，还需我们努力去破解。说明建筑物纠倾这个古老的课题难度还很大，还需我们努力去破解。本章结合一些工程实例，对国内纠倾技术的发展现状作一次综合报导本章结合一些工程实例，对国内纠倾技术的发展现状作一次综合报导和分析。和分析。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.3概概 述述 纠倾技术简介纠倾技术简介 纠倾技术发展现状及方向纠倾技术发展现状及方向 本章内容本章内容思考题与习题思考题与习题第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.4概概 述述 随着近几年建筑
4、业的高速发展，建筑物发生倾斜的情况相当普遍，国随着近几年建筑业的高速发展，建筑物发生倾斜的情况相当普遍，国内外建筑倾斜纠正的工程实例也数不胜数，例如江苏常熟的聚砂塔、内外建筑倾斜纠正的工程实例也数不胜数，例如江苏常熟的聚砂塔、意大利的比萨斜塔等，都是国内外纠倾技术的典范。建筑物纠倾技术意大利的比萨斜塔等，都是国内外纠倾技术的典范。建筑物纠倾技术在国内外的应用越来越普遍，已经成为一个重要的研究课题。在国内外的应用越来越普遍，已经成为一个重要的研究课题。造成建筑物倾斜的原因是多方面的，总的来讲有以下四个方面的原因。造成建筑物倾斜的原因是多方面的，总的来讲有以下四个方面的原因。一. 事故原因(1)
5、地质方面。地基中存在未预见的洞穴，造成局部沉陷导致建筑物地质方面。地基中存在未预见的洞穴，造成局部沉陷导致建筑物产生倾斜；地基中存在厚度不均的软弱层，在荷载作用下，沉降不均，产生倾斜；地基中存在厚度不均的软弱层，在荷载作用下，沉降不均，造成建筑物倾斜；地震作用使地基土局部扰动或液化，引起建筑物的造成建筑物倾斜；地震作用使地基土局部扰动或液化，引起建筑物的倾斜等。倾斜等。(2) 设计方面。在地质勘察中，地质情况掌握不准，使设计的基础难设计方面。在地质勘察中，地质情况掌握不准，使设计的基础难以满足均匀下沉条件；建筑物在结构布置上不合理，造成建筑物荷载以满足均匀下沉条件；建筑物在结构布置上不合理，造
6、成建筑物荷载严重偏心而引起倾斜；未考虑邻近建筑物的影响，使建筑物的一侧在严重偏心而引起倾斜；未考虑邻近建筑物的影响，使建筑物的一侧在地基附加应力下发生沉降等。地基附加应力下发生沉降等。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.5概概 述述 (3) 施工方面。深基坑开挖使土体产生侧移造成相邻建筑物倾斜；打桩施工方面。深基坑开挖使土体产生侧移造成相邻建筑物倾斜；打桩时，土体被扰动，承载力下降，引起建筑物倾斜；施工质量低劣等。时，土体被扰动，承载力下降，引起建筑物倾斜；施工质量低劣等。(4) 使用方面。地面常年积水，使地基土局部软化塌陷；室外有大量长使用方面。地面常年积水，使地基土局部软化塌陷
7、；室外有大量长期堆载；大量开采地下水，使地基产生不均匀沉降；擅自改变建筑物期堆载；大量开采地下水，使地基产生不均匀沉降；擅自改变建筑物的使用功能，改变荷载分布条件等。的使用功能，改变荷载分布条件等。 建筑物倾斜现象既然是由于地基沉降不均，甚至失稳破坏引起，倾建筑物倾斜现象既然是由于地基沉降不均，甚至失稳破坏引起，倾斜现象形成以后，就会产生上部建筑的重心偏离，出现强大的偏心力斜现象形成以后，就会产生上部建筑的重心偏离，出现强大的偏心力矩。对于高层建筑来说，这个偏心力矩的作用是惊人的，甚至有可能矩。对于高层建筑来说，这个偏心力矩的作用是惊人的，甚至有可能导致沉降量大的一侧地基受到超限的偏心压力与附
8、加沉降，而沉降量导致沉降量大的一侧地基受到超限的偏心压力与附加沉降，而沉降量偏小的一侧地基则产生上拔力。若不及时采取纠正倾斜的加固措施进偏小的一侧地基则产生上拔力。若不及时采取纠正倾斜的加固措施进行干预，任其恶性循环发展下去，就很可能导致倾覆事故的出现。因行干预，任其恶性循环发展下去，就很可能导致倾覆事故的出现。因此，对于已经倾斜且影响正常使用的建筑物必须采用纠倾技术予以纠此，对于已经倾斜且影响正常使用的建筑物必须采用纠倾技术予以纠正。正。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.6概概 述述 二. 处理途径纠倾的思路有两种：一是先稳定沉降大的一侧，然后设法将沉降小的一纠倾的思路有两种：
9、一是先稳定沉降大的一侧，然后设法将沉降小的一侧促沉，使建筑物达到沉降均匀；二是先稳定沉降小的一侧，然后设法侧促沉，使建筑物达到沉降均匀；二是先稳定沉降小的一侧，然后设法将沉降大的一侧顶升，将建筑物的倾斜纠正。将沉降大的一侧顶升，将建筑物的倾斜纠正。在进行建筑物纠倾工作前，应做好如下准备工作。在进行建筑物纠倾工作前，应做好如下准备工作。(1) 深入了解工程地质勘察资料，包括土层分布、各土层的物理力学性深入了解工程地质勘察资料，包括土层分布、各土层的物理力学性质、地下水位等。如原有工程地质勘察资料不能满足分析要求，或应用质、地下水位等。如原有工程地质勘察资料不能满足分析要求，或应用原有工程地质勘察
10、资料难以解释建筑物倾斜原因时，应及时对地基进行原有工程地质勘察资料难以解释建筑物倾斜原因时，应及时对地基进行补勘。补勘。(2) 要熟悉工程设计施工图，掌握工程施工资料，特别是基础工程沉降要熟悉工程设计施工图，掌握工程施工资料，特别是基础工程沉降观测资料，同时进行现场察看。测出建筑物垂直偏差值、水平偏差值、观测资料，同时进行现场察看。测出建筑物垂直偏差值、水平偏差值、倾斜度、裂缝分布范围和裂缝宽度，增设沉降、位移、倾斜、开裂观测倾斜度、裂缝分布范围和裂缝宽度，增设沉降、位移、倾斜、开裂观测点，并作一些必要的拍摄记录。如有条件，还可走访当时的工程施工方、点，并作一些必要的拍摄记录。如有条件，还可走
11、访当时的工程施工方、监理和业主方管理人员，获取工程第一手资料。监理和业主方管理人员，获取工程第一手资料。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.7概概 述述 (3) 在综合分析上述资料的基础上，对建筑物倾斜的原因在综合分析上述资料的基础上，对建筑物倾斜的原因作出较为准确的结论，并如实评定桩基质量、基础和主作出较为准确的结论，并如实评定桩基质量、基础和主体工程质量；对建筑物后期变形作出预测，并准确判断体工程质量；对建筑物后期变形作出预测，并准确判断周边环境与被纠工程间的相互影响。周边环境与被纠工程间的相互影响。(4) 在确保工程及施工操作足够安全的前提下，提出一个在确保工程及施工操作足够
12、安全的前提下，提出一个费用低、工期短、可行性较高的纠正倾斜的施工技术方费用低、工期短、可行性较高的纠正倾斜的施工技术方案。案。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.8纠倾技术简介纠倾技术简介 一一. 迫降纠倾技术迫降纠倾技术迫降纠倾是指利用各种手段去调整地基土的变形，促使其产生附加迫降纠倾是指利用各种手段去调整地基土的变形，促使其产生附加沉降，借以达到纠倾目的。迫降纠倾又分压重迫降、掏土迫降、水沉降，借以达到纠倾目的。迫降纠倾又分压重迫降、掏土迫降、水力迫降、砍桩迫降、截柱迫降等多种迫降工艺。力迫降、砍桩迫降、截柱迫降等多种迫降工艺。1. 压重迫降压重迫降1) 堆载压重迫降堆载压重迫
13、降通过在建筑物沉降较少一侧堆载压重，迫使地基土变形产生沉降，通过在建筑物沉降较少一侧堆载压重，迫使地基土变形产生沉降，达到纠倾目的。达到纠倾目的。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.9纠倾技术简介纠倾技术简介 堆载压重迫降纠倾的理论依据是地应力的扩散理论和地基变形堆载压重迫降纠倾的理论依据是地应力的扩散理论和地基变形(沉降沉降量量)叠加理论。叠加理论。 如图如图19.1(a)所示。当建筑物由于沉降不均而出现倾斜所示。当建筑物由于沉降不均而出现倾斜时，其沉降曲线必然如图时，其沉降曲线必然如图 ，a侧出现的沉降差侧出现的沉降差 大，大，b侧的沉降侧的沉降量为零，因此导致量为零，因此导致
14、z建筑物从建筑物从b侧向侧向a侧倾斜。只要在侧倾斜。只要在b侧一定范围内侧一定范围内堆载一定数量的重物，地面所受到的直接压力会按一定的扩散角向四堆载一定数量的重物，地面所受到的直接压力会按一定的扩散角向四周扩散，并向下传递。由于周扩散，并向下传递。由于b侧受到堆载的影响最大，所以在侧受到堆载的影响最大，所以在b点产点产生的沉降量也最大，生的沉降量也最大，a侧远离堆载，其影响可视为零。堆载量控制适侧远离堆载，其影响可视为零。堆载量控制适当，则可以使当，则可以使b点产生的沉降量点产生的沉降量 等于等于 。于是。于是 与与 两条沉降曲两条沉降曲线完全对称。两者叠加以后形成的最终沉降曲线线完全对称。两
15、者叠加以后形成的最终沉降曲线 就成了均匀沉降就成了均匀沉降曲线，倾斜的建筑物在均匀沉降曲线条件下就可恢复正常的垂直位置，曲线，倾斜的建筑物在均匀沉降曲线条件下就可恢复正常的垂直位置，纠倾目的就达到了。纠倾目的就达到了。a b aabbaaa b a b a b 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.10纠倾技术简介纠倾技术简介 a a b b (b) 桩基 堆载 (a) 筏基 p 图19.1 堆载纠倾示意图注：注：(1) 建筑物倾斜情况下的沉降曲线；建筑物倾斜情况下的沉降曲线；(2) 堆载对建筑物地基影响产生的沉降曲线；堆载对建筑物地基影响产生的沉降曲线； (3) 两者沉降量叠加后的沉
16、降曲线；两者沉降量叠加后的沉降曲线；(4) p堆载引起的水平推力堆载引起的水平推力主动土压力。主动土压力。第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.11纠倾技术简介纠倾技术简介 如上海焦化厂配煤房由如上海焦化厂配煤房由5个直径为个直径为8m高度为高度为22.77m的钢筋混凝土储煤的钢筋混凝土储煤筒仓组成，片筏基础；配煤房静荷载为筒仓组成，片筏基础；配煤房静荷载为38000kN，活荷载为，活荷载为21500kN；基底平均压力为基底平均压力为120kPa。静荷载产生的沉降量为。静荷载产生的沉降量为4.7mm，沉降速率为，沉降速率为0.8mm/d，相对倾斜为，相对倾斜为0.0027。当初开始投产
17、时，在五日内迅速加煤。当初开始投产时，在五日内迅速加煤完毕，沉降速率突增，高达完毕，沉降速率突增，高达45mm/d，相对倾斜，相对倾斜0.024，严重影响了安，严重影响了安全和使用。全和使用。该建筑物倾斜主要原因是在短期内大量集中加载，而荷载又超过了地该建筑物倾斜主要原因是在短期内大量集中加载，而荷载又超过了地基承载力基承载力90kPa，孔隙水压力不能及时消散，致使软土产生侧向挤出，孔隙水压力不能及时消散，致使软土产生侧向挤出，增加了基础的沉降和沉降差。最后用反向堆载加压纠倾，取得了显著增加了基础的沉降和沉降差。最后用反向堆载加压纠倾，取得了显著的效果，使该配煤房生产正常。的效果，使该配煤房生
18、产正常。 但是必须指出，如果以上建筑物用的是桩基础，建筑物倾斜必然与桩但是必须指出，如果以上建筑物用的是桩基础，建筑物倾斜必然与桩身水平失稳倾斜有关，若采用堆载迫降纠倾的方法可能适得其反。如身水平失稳倾斜有关，若采用堆载迫降纠倾的方法可能适得其反。如图图19.1(b)所示。堆载对地层压缩使桩身产生的负摩擦力不仅不足以迫所示。堆载对地层压缩使桩身产生的负摩擦力不仅不足以迫使桩身下沉，反而使地层受到的附加压力转变为对桩身的水平推力使桩身下沉，反而使地层受到的附加压力转变为对桩身的水平推力(主主动土压力动土压力)，从而引起桩，从而引起桩 身和建筑物的进一步倾斜。身和建筑物的进一步倾斜。 第十九章第十
19、九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.12纠倾技术简介纠倾技术简介 2 W 1 图19.2 悬臂压重纠倾示意图注：注：(1) 扶正以后的斜压顶撑桩；扶正以后的斜压顶撑桩； (2) 扶正以后增加预应力锚杆。扶正以后增加预应力锚杆。2) 悬臂压重迫降悬臂压重迫降对于由于偏心荷载引起的建筑物对于由于偏心荷载引起的建筑物倾斜和桩身倾斜现象来说，采用倾斜和桩身倾斜现象来说，采用悬臂压重迫降纠倾方法是最有效悬臂压重迫降纠倾方法是最有效的方法，如图的方法，如图19.2所示。压重数所示。压重数量完全可以通过理论计算求得，量完全可以通过理论计算求得，可操作性强，便于质量监控。只可操作性强，便于质量监控。只是为了保证
20、长治久安，纠倾任务是为了保证长治久安，纠倾任务完成以后，临时压重卸除以前，完成以后，临时压重卸除以前，还得采取锚杆斜拉或斜压桩顶撑还得采取锚杆斜拉或斜压桩顶撑等固定措施来稳定桩身，抵抗偏等固定措施来稳定桩身，抵抗偏心荷载引起的偏心力矩。心荷载引起的偏心力矩。第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.13纠倾技术简介纠倾技术简介 2. 掏土迫降掏土迫降1) 基底掏土基底掏土在沉降较少的基础下直接掏土，减小基础与土的接触面积，土的接触在沉降较少的基础下直接掏土，减小基础与土的接触面积，土的接触压力随之增大。由于软黏土、淤泥质土、砂性土等的稳定性差，变形压力随之增大。由于软黏土、淤泥质土、砂性土
21、等的稳定性差，变形大，在高压力及快速荷载的情况下，被迅速压密，而且可能进入不排大，在高压力及快速荷载的情况下，被迅速压密，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，从而加快水的剪切状态，产生较大的塑性流动，使基底土侧向挤出，从而加快基础的下沉。这时应该调整整个基础的差异沉降，达到纠倾扶正的目基础的下沉。这时应该调整整个基础的差异沉降，达到纠倾扶正的目的。的。掏土可分为钻孔取土、人工掏土和水冲掏土三种。一般砂性土地基宜掏土可分为钻孔取土、人工掏土和水冲掏土三种。一般砂性土地基宜采用水冲掏土，黏性土和碎卵石地基宜采用人工掏土或人工掏土与水采用水冲掏土，黏性土和碎卵石地基宜
22、采用人工掏土或人工掏土与水冲掏土相结合的方法。若建筑物底面积较大，可在基础底版上钻孔取冲掏土相结合的方法。若建筑物底面积较大，可在基础底版上钻孔取土。建筑物对直接在其基础下掏土反映敏感，故掏土时应严加监测，土。建筑物对直接在其基础下掏土反映敏感，故掏土时应严加监测，利用监测结果及时调整施工顺序和掏土数量。利用监测结果及时调整施工顺序和掏土数量。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.14纠倾技术简介纠倾技术简介 2) 基础侧地基中掏土基础侧地基中掏土在沉降小的一侧靠近建筑物基础边缘的指定部位，按一定顺序钻相当数量深在沉降小的一侧靠近建筑物基础边缘的指定部位，按一定顺序钻相当数量深浅不一
23、的井点，迫使持力层土体截面削弱，应力增大直至大于土的临界抗剪浅不一的井点，迫使持力层土体截面削弱，应力增大直至大于土的临界抗剪强度，呈现土的剪切变形，导致深层土体产生流变和蠕变，使地基土发生侧强度，呈现土的剪切变形，导致深层土体产生流变和蠕变，使地基土发生侧向位移，增大该侧沉降量。如需要，也可加密钻孔，使之形成深沟。向位移，增大该侧沉降量。如需要，也可加密钻孔，使之形成深沟。如武汉市某六层住宅楼，地处汉江之滨，地基土质软弱。地层构造分为三层：如武汉市某六层住宅楼，地处汉江之滨，地基土质软弱。地层构造分为三层：上层为厚约上层为厚约5m5.5m的表层杂填土，第二层为厚约的表层杂填土，第二层为厚约9
24、m10m的夹粉砂的深厚的夹粉砂的深厚黏性土，下层为粉砂土。该楼高黏性土，下层为粉砂土。该楼高19.2m，长，长25.8m，宽，宽8.3m，建筑面积，建筑面积1273m2；钢筋混凝土条形基础，埋深钢筋混凝土条形基础，埋深1.6m，砖墙承重；墙厚：，砖墙承重；墙厚：13层为层为240mm，46层为层为180mm，纵横墙顶均设有压顶圈梁加固，整体性较好。该楼于，纵横墙顶均设有压顶圈梁加固，整体性较好。该楼于1976年建年建成，倾斜逐年积累，至成，倾斜逐年积累，至1990年，测得建筑物从东向西倾斜年，测得建筑物从东向西倾斜(建筑物朝向为东西建筑物朝向为东西)倾斜度达倾斜度达14.27。采用钻孔掏土法进
25、行纠倾，沿东墙墙基先后共打了。采用钻孔掏土法进行纠倾，沿东墙墙基先后共打了20个个400的钻孔进行掏土迫降。初期效果还较明显，但后期见效甚微，最后沿东的钻孔进行掏土迫降。初期效果还较明显，但后期见效甚微，最后沿东及东北两面墙基边缘切槽形成深沟进行迫降，将倾斜率降到及东北两面墙基边缘切槽形成深沟进行迫降，将倾斜率降到5的限度内，这的限度内，这才满足纠倾工程验收标准。纠倾施工停止后，用黏性土回填钻孔。才满足纠倾工程验收标准。纠倾施工停止后，用黏性土回填钻孔。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.15纠倾技术简介纠倾技术简介 值得注意的是掏土迫降具有时效性。通过掏土解除地基应力以达值得注意
26、的是掏土迫降具有时效性。通过掏土解除地基应力以达到促沉的目的，这与沉降现象的出现和发展有一个传递与滞后的到促沉的目的，这与沉降现象的出现和发展有一个传递与滞后的过程，该过程往往反应迟缓。当人们在迫切希望促沉迫降现象出过程，该过程往往反应迟缓。当人们在迫切希望促沉迫降现象出现时，它却姗姗来迟，而当人们终止工作，认为一切已经稳定时，现时，它却姗姗来迟，而当人们终止工作，认为一切已经稳定时，后期过量沉降却不期而至。这是工程实践中应注意的主要问题。后期过量沉降却不期而至。这是工程实践中应注意的主要问题。3. 水力迫降水力迫降1) 降水迫降降水迫降降水迫降纠倾是指用水泵将地基内的水体抽出，使其水位下降，
27、降水迫降纠倾是指用水泵将地基内的水体抽出，使其水位下降，以促进土体固结下沉，从而起到迫降作用。该法多用于软土地基，以促进土体固结下沉，从而起到迫降作用。该法多用于软土地基，且多与其他纠偏技术合用。且多与其他纠偏技术合用。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.16纠倾技术简介纠倾技术简介 2) 注水迫降注水迫降对于湿陷性黄土地基来说，可利用其遇水湿陷的特点，往地基内注对于湿陷性黄土地基来说，可利用其遇水湿陷的特点，往地基内注入适量的水，促使其湿陷下沉，会起到迫降的作用。入适量的水，促使其湿陷下沉，会起到迫降的作用。水力迫降是一种最廉价的纠倾方法，只是存在较大的风险。海口的水力迫降是一种
28、最廉价的纠倾方法，只是存在较大的风险。海口的一栋用混凝土灌注桩支承的七层框架办公楼出现倾斜以后，采用强一栋用混凝土灌注桩支承的七层框架办公楼出现倾斜以后，采用强制性深层抽水迫降纠倾的方法，见效缓慢。最后虽然勉强取得了纠制性深层抽水迫降纠倾的方法，见效缓慢。最后虽然勉强取得了纠倾效果，却引发了惊人的区域性地裂现象，对建筑物本身及邻近已倾效果，却引发了惊人的区域性地裂现象，对建筑物本身及邻近已有建筑造成了严重的损害。用钻孔注水引发湿陷性黄土地基湿陷迫有建筑造成了严重的损害。用钻孔注水引发湿陷性黄土地基湿陷迫降的方法，也具有一定的危险。只有在湿陷性黄土层较薄的情况下，降的方法，也具有一定的危险。只有
29、在湿陷性黄土层较薄的情况下，才有可能侥幸取得一次性的成功。在黄土层厚度较大的情况下，由才有可能侥幸取得一次性的成功。在黄土层厚度较大的情况下，由于水在黄土中的传递速度与分布情况不可能均匀，对于一些湿陷性于水在黄土中的传递速度与分布情况不可能均匀，对于一些湿陷性不很敏感的黄土，从注水到引起湿陷有一个漫长的滞后过程，很难不很敏感的黄土，从注水到引起湿陷有一个漫长的滞后过程，很难掌握注水分寸。注水纠倾过程中，对建筑物的结构损坏很大，注水掌握注水分寸。注水纠倾过程中，对建筑物的结构损坏很大，注水纠倾封孔不严，还会起到引纠倾封孔不严，还会起到引“狼狼”入室的作用。入室的作用。 第十九章第十九章 建筑物纠
30、倾建筑物纠倾 19.17纠倾技术简介纠倾技术简介 4. 截桩迫降截桩迫降截桩法是在建筑物沉降量较小的一侧，截去基础承台下面一部分截桩法是在建筑物沉降量较小的一侧，截去基础承台下面一部分桩体，达到调整差异沉降的目的。此法适用于埋深较浅的独立或桩体，达到调整差异沉降的目的。此法适用于埋深较浅的独立或条形承台、采用端承桩条形承台、采用端承桩(或桩端土为中密的砂质粉土和中细砂土的或桩端土为中密的砂质粉土和中细砂土的端承摩擦桩端承摩擦桩)基础的建筑物。其纠倾原理：在拟定的掏土区将基底基础的建筑物。其纠倾原理：在拟定的掏土区将基底土掏土掏 空，原基底反力转化为桩顶荷载；由于桩端土承载力较高使空，原基底反力
31、转化为桩顶荷载；由于桩端土承载力较高使桩不易产生下沉，只能先截断部分桩体，使荷载由附近未截断的桩不易产生下沉，只能先截断部分桩体，使荷载由附近未截断的桩来承受，从而产生桩基荷载重分布，迫使承台下沉。此法要求桩来承受，从而产生桩基荷载重分布，迫使承台下沉。此法要求承台有足够的抗弯剪承载力和刚度。因此，截桩数不得超过掏土承台有足够的抗弯剪承载力和刚度。因此，截桩数不得超过掏土区总桩的一半。若截桩数达到了掏土区总数的一半时，纠倾仍不区总桩的一半。若截桩数达到了掏土区总数的一半时，纠倾仍不理想，可采用钢板等垫紧所有截桩缺口，使断桩重新承载。在保理想，可采用钢板等垫紧所有截桩缺口，使断桩重新承载。在保证
32、群桩整体稳定的前提下，缩小未截桩截面积，增大该处局部压证群桩整体稳定的前提下，缩小未截桩截面积，增大该处局部压应应 力，使此处混凝土被压破坏而使承台下沉，达到纠偏的目的。力，使此处混凝土被压破坏而使承台下沉，达到纠偏的目的。该法不能定量控制，有待于进一步的研究。该法不能定量控制，有待于进一步的研究。第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.18纠倾技术简介纠倾技术简介 如某七层砖混住宅楼：三单元组合，矩形平面如某七层砖混住宅楼：三单元组合，矩形平面54.0m10.5m，建筑面，建筑面积积4403m；带半地下室，层高；带半地下室，层高2.2m；双排桩条形承台，震动沉管混凝；双排桩条形承台，震
33、动沉管混凝土灌注端承摩擦桩。楼房封顶时整体向北倾斜，倾斜率达土灌注端承摩擦桩。楼房封顶时整体向北倾斜，倾斜率达17.8。加。加固纠偏过程为：先在北侧条形承台下补钢筋混凝土静压锚杆桩固纠偏过程为：先在北侧条形承台下补钢筋混凝土静压锚杆桩48根，根，起到迅速止沉的效果，再做好降排水工作，然后在南侧按一定顺序掏起到迅速止沉的效果，再做好降排水工作，然后在南侧按一定顺序掏土截桩。历时两个月，回倾率达土截桩。历时两个月，回倾率达16，使最终倾斜率为，使最终倾斜率为1.8，取得良，取得良好的纠偏效果。好的纠偏效果。截桩或截柱纠倾技术是在吸取整楼平移技术经验的基础上发展起来的，截桩或截柱纠倾技术是在吸取整楼
34、平移技术经验的基础上发展起来的，但是由于桩基础连同上部结构出现整体倾斜的机理和现实存在的工程但是由于桩基础连同上部结构出现整体倾斜的机理和现实存在的工程地质和地基负荷情况极为复杂，桩基工程的纠倾技术比整楼平移的技地质和地基负荷情况极为复杂，桩基工程的纠倾技术比整楼平移的技术难度还要大得多，这一点是值得重视的。术难度还要大得多，这一点是值得重视的。第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.19纠倾技术简介纠倾技术简介 1) 桩基础倾斜机理的复杂性桩基础倾斜机理的复杂性人们往往习惯地认为，建筑物的倾斜都是由于地基的不均匀沉降引起的。因人们往往习惯地认为，建筑物的倾斜都是由于地基的不均匀沉降引起
35、的。因而推断桩基础连同上部结构的倾斜也必然是由于桩基础的沉降不均引起的。而推断桩基础连同上部结构的倾斜也必然是由于桩基础的沉降不均引起的。其实，桩基础连同上部结构的倾斜与桩的沉降不均现象并无关系。因为桩身其实，桩基础连同上部结构的倾斜与桩的沉降不均现象并无关系。因为桩身与上部框架柱身的联结是通过桩基承台的刚性联结去实现的，三者构成整体与上部框架柱身的联结是通过桩基承台的刚性联结去实现的，三者构成整体后具有极大的空间刚度。当个别桩由于地基的承载力不够，或由于桩身施工后具有极大的空间刚度。当个别桩由于地基的承载力不够，或由于桩身施工质量原因承载力不够而退出工作质量原因承载力不够而退出工作(卸荷卸荷
36、)时，作为群桩的整体必然会进行承载时，作为群桩的整体必然会进行承载力的重新分配，保持均匀下沉，不可能出现少数桩个别下沉引起桩身倾斜和力的重新分配，保持均匀下沉，不可能出现少数桩个别下沉引起桩身倾斜和整体倾斜的现象。桩身出现倾斜，必然是由于群桩受到了强大的水平作用力，整体倾斜的现象。桩身出现倾斜，必然是由于群桩受到了强大的水平作用力，引发群桩的整体弯曲和弯折与倾斜现象，因而导致了承台面的倾斜和上部结引发群桩的整体弯曲和弯折与倾斜现象，因而导致了承台面的倾斜和上部结构的整体倾斜。这个引起群桩弯曲、弯折、倾斜的外力来自三个方面：一是构的整体倾斜。这个引起群桩弯曲、弯折、倾斜的外力来自三个方面：一是上
37、部结构的偏心荷载；二是软弱土层在倾斜基面上的整体滑移、蠕动现象；上部结构的偏心荷载；二是软弱土层在倾斜基面上的整体滑移、蠕动现象；三是桩身施工过程中的挤土效应导致桩身先天性的弯曲、弯折或倾斜伤害。三是桩身施工过程中的挤土效应导致桩身先天性的弯曲、弯折或倾斜伤害。由于桩基深埋在地下，弯曲、弯折引起的倾斜症状，不仅与地层土体的紧密由于桩基深埋在地下，弯曲、弯折引起的倾斜症状，不仅与地层土体的紧密程度即对桩身提供的水平约束力的大小有关，而且与桩的设计、施工质量即程度即对桩身提供的水平约束力的大小有关，而且与桩的设计、施工质量即桩身的刚度有关，与上部结构传来的荷载条件也有关。因此，其机理极为复桩身的刚
38、度有关，与上部结构传来的荷载条件也有关。因此，其机理极为复杂。杂。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.20纠倾技术简介纠倾技术简介 2) 桩身纠倾技术的特殊性桩身纠倾技术的特殊性要将深埋在地层中已经弯曲、弯折和倾斜了的桩身进行要将深埋在地层中已经弯曲、弯折和倾斜了的桩身进行纠倾扶正，其难度是可想而知的。首先必须设法解除桩纠倾扶正，其难度是可想而知的。首先必须设法解除桩身后背的阻抗力身后背的阻抗力(被动土压力被动土压力)，并在桩身前面施加一定，并在桩身前面施加一定的水平推力的水平推力(主动土压力或水平挤胀压力主动土压力或水平挤胀压力)，用以扶正桩，用以扶正桩身。如图身。如图19.3(
39、a)所示。给桩前施加水平推力所示。给桩前施加水平推力 可以考虑可以考虑采用高压灌注粉煤灰浆液法；桩后解除阻抗力可以先钻采用高压灌注粉煤灰浆液法；桩后解除阻抗力可以先钻孔掏空，后注浆固结。由于桩身和上部结构孔掏空，后注浆固结。由于桩身和上部结构(框架柱框架柱)是是通过绝对刚性的承台联结在一起的，承台与框架柱不扶通过绝对刚性的承台联结在一起的，承台与框架柱不扶正，则桩身也绝对不可能被稍有挪动。因此在进行桩身正，则桩身也绝对不可能被稍有挪动。因此在进行桩身扶正时，还必须同时对承台与框架柱和整个上部结构施扶正时，还必须同时对承台与框架柱和整个上部结构施加一定的水平力。如图加一定的水平力。如图19.3(
40、b)所示。所示。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.21纠倾技术简介纠倾技术简介 2 3 1 1 3 3 2 4 6 5 1 (a) 桩身纠倾扶正示意图桩身纠倾扶正示意图 (b) 框架框架z纠倾示意图纠倾示意图 图图19.3 桩身、框架桩身、框架Z纠倾示意图纠倾示意图注：注：1. 倾斜的承台与桩身；倾斜的承台与桩身； 注：注：1. 倾斜框架；倾斜框架；2. 正位框架；正位框架； 1. 扶正后的承台与桩身；扶正后的承台与桩身； 3. 静压斜桩；静压斜桩；4. 千斤顶反力架；千斤顶反力架； 2. 桩前高压注浆管；桩前高压注浆管； 5. 预应力锚杆；预应力锚杆；6. 千斤顶反力架；千斤顶
41、反力架； 3. 桩后掏空孔。桩后掏空孔。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.22纠倾技术简介纠倾技术简介 3) 截桩或截柱纠倾技术的安全性截桩或截柱纠倾技术的安全性当讨论截桩或截柱纠倾技术的安全性问题时，人们自然会把它与整楼当讨论截桩或截柱纠倾技术的安全性问题时，人们自然会把它与整楼平移技术的安全性作比较。要知道，整楼平移技术是有两个前提条件平移技术的安全性作比较。要知道，整楼平移技术是有两个前提条件提供支持的：一是上部结构完整无损，而且存有足够的安全储备；二提供支持的：一是上部结构完整无损，而且存有足够的安全储备；二是地基基础绝对可靠，能够提供足够的包括行走过程中的集中荷载与是地
42、基基础绝对可靠，能够提供足够的包括行走过程中的集中荷载与动力荷载在内的支承能力。动力荷载在内的支承能力。可是纠倾技术就没有这两个前提条件作保证，最现实的情况是被实施可是纠倾技术就没有这两个前提条件作保证，最现实的情况是被实施纠倾的建筑物的地基基础已处于临界破坏状态，不仅不能提供顶升、纠倾的建筑物的地基基础已处于临界破坏状态，不仅不能提供顶升、下落过程中的局部超额反力，甚至不能保证正常静载情况下的支承能下落过程中的局部超额反力，甚至不能保证正常静载情况下的支承能力。在截柱或截桩被顶起、放下的操作过程中，各支承点不可能是均力。在截柱或截桩被顶起、放下的操作过程中，各支承点不可能是均匀受力的，尤其是
43、倾斜方向的前列柱受压必然超限，而后列柱甚至有匀受力的，尤其是倾斜方向的前列柱受压必然超限，而后列柱甚至有可能处于上拔状态。因此在下落过程中，又不可能四平八稳同步着力。可能处于上拔状态。因此在下落过程中，又不可能四平八稳同步着力。根据上部结构的空间刚度情况，在顶起下落过程中，其实际受力与变根据上部结构的空间刚度情况，在顶起下落过程中，其实际受力与变形情况极度复杂化，后果如何很难预计。这就是截柱或截桩纠倾技术形情况极度复杂化，后果如何很难预计。这就是截柱或截桩纠倾技术的危险性。的危险性。第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.23纠倾技术简介纠倾技术简介 4) 截柱或截桩纠倾技术的经济性截柱
44、或截桩纠倾技术的经济性由于桩基础已经处于临界破坏状态，在用千斤顶将上部结构的全由于桩基础已经处于临界破坏状态，在用千斤顶将上部结构的全部重量顶起、对桩进行托换、截断过程中，基础着力点即千斤顶部重量顶起、对桩进行托换、截断过程中，基础着力点即千斤顶的布局已经有了完全改变，所以在托换以前，必须根据新的受力的布局已经有了完全改变，所以在托换以前，必须根据新的受力情况，对地基进行全盘加固处理。这就要花费很大的代价。在进情况，对地基进行全盘加固处理。这就要花费很大的代价。在进行截柱行截柱 (或桩或桩)放落放落(迫降迫降)以后，各落点以后，各落点(柱脚或桩头柱脚或桩头)的位置又已不的位置又已不是原来理论上
45、的轴线交点，而是错位对接，因此认为基础最后的是原来理论上的轴线交点，而是错位对接，因此认为基础最后的受力条件还必须根据新的情况进行一次复核。这样做实际上是完受力条件还必须根据新的情况进行一次复核。这样做实际上是完全废弃了原有桩基础的功能。事实上，已经倾斜了的桩身也承受全废弃了原有桩基础的功能。事实上，已经倾斜了的桩身也承受不了新情况下的偏心荷载。因此，从托换底盘到基础的最终全面不了新情况下的偏心荷载。因此，从托换底盘到基础的最终全面加固，其费用必然很高。再加上该技术的可操作性不强，不易进加固，其费用必然很高。再加上该技术的可操作性不强，不易进行质量控制，意外情况随时可能出现，最终工程成本必然居
46、高不行质量控制，意外情况随时可能出现，最终工程成本必然居高不下。事后业主若不愿接受这个事实，最后是会引起经济纠纷的。下。事后业主若不愿接受这个事实，最后是会引起经济纠纷的。 第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.24纠倾技术简介纠倾技术简介 二二. 顶升纠倾技术顶升纠倾技术顶升纠倾可分为压密注浆纠倾和顶升纠倾两种。其中顶升纠倾可定量控顶升纠倾可分为压密注浆纠倾和顶升纠倾两种。其中顶升纠倾可定量控制，在国内工程中已被大量应用，在设计和施工方面已成为较为成熟的制，在国内工程中已被大量应用，在设计和施工方面已成为较为成熟的技术。但根据工程实践，失败的教训也不少。技术。但根据工程实践，失败的教
47、训也不少。 1. 压密注浆纠倾技术压密注浆纠倾技术该技术是指通过钻孔在土中注入浓浆，在注浆点使土该技术是指通过钻孔在土中注入浓浆，在注浆点使土体压密而形成浆泡。如图体压密而形成浆泡。如图19.4所示。当浆泡的直径较所示。当浆泡的直径较小时，注浆压力基本上沿钻孔的径向即水平向扩展，小时，注浆压力基本上沿钻孔的径向即水平向扩展，随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。如果合理地布置注浆孔和注浆压力，能使地面抬动。如果合理地布置注浆孔和注浆压力，能使已发生不均匀沉降现象的建筑物回升。压密注浆的主已发生不均匀沉降现象的建筑物回升。压密注浆的
48、主要特点之一是它在较软弱的土体中具有较好的效果。要特点之一是它在较软弱的土体中具有较好的效果。此法最常用于中砂地基，黏土地基中若有适宜的排水此法最常用于中砂地基，黏土地基中若有适宜的排水条件也可采用，若排水不畅可能在土体中引起高孔隙条件也可采用，若排水不畅可能在土体中引起高孔隙水压力，此时就必须采用很低的注浆速率。水压力，此时就必须采用很低的注浆速率。 图图19.4 压密灌浆原理压密灌浆原理示意图示意图第十九章第十九章 建筑物纠倾建筑物纠倾 19.25纠倾技术简介纠倾技术简介 有关资料表明，向外扩张的浆泡将会在土体中引起复杂的应力体系。紧有关资料表明，向外扩张的浆泡将会在土体中引起复杂的应力体
49、系。紧靠浆泡处的土体将受到严重破坏和剪切，并形成塑性变形区。在此区内靠浆泡处的土体将受到严重破坏和剪切，并形成塑性变形区。在此区内土体的密度可能因扰动而减小，这种状况反而引起注浆过程中很大的附土体的密度可能因扰动而减小，这种状况反而引起注浆过程中很大的附加沉降量，这是值得警惕的。加沉降量，这是值得警惕的。2. 顶升纠倾技术顶升纠倾技术顶升纠倾技术是将建筑物基础和上部结构沿某一特定位置进行分离，在顶升纠倾技术是将建筑物基础和上部结构沿某一特定位置进行分离，在分离区设置若干个支承点，通过安装在支承点的顶升设备，使倾斜建筑分离区设置若干个支承点，通过安装在支承点的顶升设备，使倾斜建筑物做竖向转动得到
50、扶正。顶升法适用于基础沉降过大而上部结构整体刚物做竖向转动得到扶正。顶升法适用于基础沉降过大而上部结构整体刚度较好的建筑物。度较好的建筑物。顶升纠倾技术的一般做法如下：利用已有的地基梁或砖砌放大脚带型基顶升纠倾技术的一般做法如下：利用已有的地基梁或砖砌放大脚带型基础的钢筋混凝土压顶地圈梁作为托换梁，在梁底每隔一定距离安装千斤础的钢筋混凝土压顶地圈梁作为托换梁，在梁底每隔一定距离安装千斤顶作为临时支承点，然后沿梁底切口，将带型基础与托架梁分离，并启顶作为临时支承点，然后沿梁底切口，将带型基础与托架梁分离，并启动千斤顶，由原地基提供反力，通过千斤顶将上部结构适量顶升。再根动千斤顶，由原地基提供反力
