淺談建筑物的糾偏技術(shù)

　　摘要：地基土不均勻沉降使建筑物發(fā)生傾斜，影響了正常使用，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷，危及生命財產(chǎn)安全。因而糾偏技術(shù)在國內(nèi)外得到了業(yè)內(nèi)的重視，建筑傾斜糾偏的工程實例也數(shù)不勝數(shù)，現(xiàn)如今已成為一個重要的研究課題。建筑物的傾斜原因大多與地基基礎(chǔ)有關(guān)，文章結(jié)合工程案例，對國內(nèi)糾偏技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀作一次介紹。
　　關(guān)鍵詞：不均勻沉降；傾斜；糾偏技術(shù)；工程案例
　　一、建筑物傾斜的原因
　　首先我們先要了解已有建筑物為什么會產(chǎn)生傾斜的現(xiàn)象，造成建筑物傾斜的原因大致可以分為以下四類：
　　1.地質(zhì)因素。地基土的復(fù)雜環(huán)境是導(dǎo)致建筑物傾斜的首要原因。濕陷性黃土在浸水后發(fā)生濕陷下沉；伴隨著季節(jié)變化，膨脹土發(fā)生濕脹和干縮，而對溫度極為敏感的凍土?xí)芷谛缘膬鋈冢@都會發(fā)生地基土隆起或沉陷；軟弱的不均勻土層，層厚差異較大，壓縮系數(shù)差異明顯，如山坡、河灘、回填土等存在的不均勻地基，在建筑荷載的作用下固結(jié)速度不一致，導(dǎo)致沉降傾斜；地基中存在未預(yù)見的洞穴、巖溶、孤石，造成局部下沉使建筑物產(chǎn)生傾斜；地震作用使地基土局部擾動或液化，引起建筑物的傾斜等。
　　2.設(shè)計因素。前期對現(xiàn)場地質(zhì)勘察不詳，使設(shè)計的基礎(chǔ)難以滿足均勻下沉條件；地基基礎(chǔ)設(shè)計及基礎(chǔ)選型不合理，平面布置、沉降縫的布置及荷載中心位置欠妥；新舊建筑物距離較近，使建筑物的一側(cè)在地基附加應(yīng)力疊加下發(fā)生沉降等。
　　3.施工因素。深基坑開挖、支護不當(dāng)使土體產(chǎn)生側(cè)移造成相鄰建筑物傾斜；對新建或已有建筑物周圍大面積降水地基土沒有完全地固結(jié)，土中有效應(yīng)力分布不均造成沉降；大量降低地下水導(dǎo)致沉降傾斜；施工質(zhì)量或材料本身存在缺陷等。
　　4.使用因素。地面常年積水，使地基土局部濕陷；室外長期有較多堆載使地基產(chǎn)生不均勻沉降；人為改變建筑物上部結(jié)構(gòu)荷載分布條件等。
　　總而言之，建筑物傾斜現(xiàn)象是由于地基沉降不均，失穩(wěn)破壞引起。傾斜現(xiàn)象形成以后，就會產(chǎn)生上部建筑的重心偏離，出現(xiàn)強大的偏心力矩。當(dāng)超出了傾斜允許值時，有可能加劇沉降量大的一側(cè)地基受荷接近極限與附加沉降，而沉降量偏小的一側(cè)地基則產(chǎn)生上拔力，這一情況隨著建筑物層高而愈加明顯。若不及時采取糾偏加固措施，任其發(fā)展，就很可能出現(xiàn)傾覆事故。
　　二、糾偏技術(shù)的基本介紹
　　如上所述，造成建筑物整體傾斜的主要因素是地基的不均勻沉降，而我們需要做的很像是要將全身癱瘓的病人扶下床，這是有一定難度的。當(dāng)建筑物超過了允許傾斜值，且已對建筑物結(jié)構(gòu)帶來損傷或明顯影響其正常使用，我們就應(yīng)該考慮糾偏處理了。
　　糾偏，簡言之就是在保證建筑結(jié)構(gòu)安全和正常使用的前提下的一種扶正技術(shù)，這不僅改變了地基土的原有受力狀態(tài)，使其發(fā)生釋放和轉(zhuǎn)移，而且破壞了土體原結(jié)構(gòu)，使土體在上部荷載作用下重新固結(jié)沉降，以此達到新的平衡和矯正建筑物的傾斜。
　　三、主要糾偏的方法
　　糾偏的方法大致可以分為迫降糾偏和頂升糾偏，現(xiàn)如今又對前兩種方法進行改良組合，衍生出頂樁掏土、降水加壓等綜合糾偏的方法。
　　1.迫降糾偏
　　迫降糾偏是目前使用最為廣泛的糾偏方法，包括掏土糾偏、水力迫降、堆載加壓糾偏和錨樁加壓糾偏。
　　（1）掏土糾偏
　　掏土糾偏早在二十世紀60年代就已在我國采用，是迫降糾偏中最常用的一種。在傾斜建筑物基礎(chǔ)沉降小的部位利用機械或人工采取掏（排）土，形成基底下土體部分臨空，使這部分基礎(chǔ)的接觸面積減少，接觸應(yīng)力增加并且集中，產(chǎn)生一定側(cè)向擠出變形，迫使基礎(chǔ)下沉，使不均勻沉降得到調(diào)整。掏土可分為鉆孔取土、人工掏土和水沖掏土三種。一般砂性土地基宜采用水沖掏土，黏性土和碎卵石地基宜采用人工掏土或人工掏土與水沖掏土相結(jié)合的方法。若建筑物底面積較大，可在基礎(chǔ)底版上鉆孔取土。掏土糾偏施工安全，技術(shù)成熟，工期短，費用低，適用范圍廣，但建筑物對直接在其基礎(chǔ)下掏土反映敏感，故掏土?xí)r應(yīng)嚴加監(jiān)測，利用監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整施工順序和掏土數(shù)量。
　　（2）降水糾偏
　　在建筑物沉降小的一側(cè)打上豎井抽水，降低地下水位，迫使土中孔隙減少，提高土地基土的有效應(yīng)力，隨之產(chǎn)生后固結(jié)，使地基土同時沉降，此法施工簡單、安全、費用低，但是受到土本身滲透系數(shù)的制約，抽水涌水量及影響半徑都不大，效果不十分明顯，同時需要考慮井點降水對鄰近建筑物的影響應(yīng)設(shè)置回灌井點。
　　（3）堆載加壓
　　堆載加壓糾偏是人為的改變建筑物荷載條件。軟弱地基對外部荷載十分敏感，過快的加載速率使得地基得不到充分固結(jié)，土體中孔隙水壓力來不及消散而形成水囊，部分土體將沿基底向外側(cè)基礎(chǔ)擠出，引起建造物的大量沉降。在建筑物沉降小的一側(cè)施加臨時荷載，適當(dāng)增加這個側(cè)邊的沉降，用以減小不均勻沉降差和傾斜。此法適用于淤泥土和松散填土等軟弱地基，不足之處是效率較低，工期長。
　　（4）錨樁加壓
　　錨樁加壓糾偏是指在基礎(chǔ)沉降小的一側(cè)修筑一個與原基礎(chǔ)連接的懸臂鋼筋混凝土梁，利用錨樁和配套加荷機具，對錨樁進行多級加荷，調(diào)整不均勻沉降已達到預(yù)期目的，直至糾偏或超糾偏達到扶正。
　　2.頂升糾偏
　　1986年福建省建筑科學(xué)研究院率先開發(fā)了頂升糾偏技術(shù)，之后在全國得到了發(fā)展和推廣。此種方法是將建筑物基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)沿某一特定位置進行分離，在分離區(qū)設(shè)置若干個能支撐整個建筑物的支承點，通過安裝在支承點的頂升設(shè)備，使傾斜建筑物做豎向轉(zhuǎn)動得到扶正，提高建筑物的整體標高。
　　一般做法如下：利用已有的地基梁或磚砌放大腳帶型基礎(chǔ)的鋼筋混凝土壓頂?shù)厝α鹤鳛橥袚Q梁，在梁底每隔一定距離安裝千斤頂作為臨時支承點，然后沿梁底切口，將帶型基礎(chǔ)與托架梁分離，并啟動千斤頂，由原地基提供反力，通過千斤頂將上部結(jié)構(gòu)適量頂升。再根據(jù)糾偏需要，將千斤頂分別下落所需的量，空隙處用磚砌體或楔形鐵塊塞緊，使建筑物墻身調(diào)整到完全垂直的位置。
　　面對千斤頂短時間內(nèi)傳下來的集中荷載，其下部的地基土承載力是一個巨大考驗。因此，首先對原地基土層進行全面加固，盡可能保證群體千斤頂在電腦自控技術(shù)下同步工作，實現(xiàn)整體頂升。頂升糾偏帶來的的效果是立竿見影的，它消除了污水外排障礙和地表水倒灌的不利因素。但是此法只適用于基礎(chǔ)沉降過大而上部結(jié)構(gòu)整體剛度較強的小型建筑，而且費用高，安全不穩(wěn)定因素多。
　　四、工程案例
　　1.概況
　　上海焦化廠配煤房由5個直徑為8m高度為22.77m的鋼筋混凝土儲煤筒倉組成，片筏基礎(chǔ)；配煤房靜荷載為38000kN，活荷載為21500kN；基底平均壓力為120kPa，已超過地基承載力設(shè)計值90kp。靜荷載產(chǎn)生的沉降量為4.7mm，沉降速率為0.8mm/d，相對傾斜為0.0027。當(dāng)初開始投產(chǎn)時，在五日內(nèi)迅速加煤完畢，沉降速率突增，高達45mm/d，相對傾斜0.024，嚴重影響了安全和使用。
　　2.糾偏方案
　　該建筑物之所以產(chǎn)生較大的沉降和傾斜，主要原因是在短期內(nèi)大量集中加載，而荷載又超過了地基承載力過大，孔隙水壓力不能及時消散，土體無法逐步固結(jié)，從而影響了地基承載力的提高，致使軟土產(chǎn)生側(cè)向擠出，增加了基礎(chǔ)的沉降和沉降差。最后用反向堆載加壓糾傾，取得了顯著的效果，使該配煤房正常生產(chǎn)。
　　五、結(jié)論
　　建筑物糾偏是一項極富有技術(shù)性的工作，面對復(fù)雜的工程情況，方案的設(shè)計難以用一種模式來進行，它與建筑物特征、地質(zhì)情況和周邊環(huán)境有關(guān)，此外還需要加固地基予以輔助，用來調(diào)整尚未穩(wěn)定的建筑物。因此，對具體的工程應(yīng)針對建筑物傾斜的原因，綜合把握，切忌矯枉過正，做到經(jīng)濟合理、技術(shù)可靠、施工方便。
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　　（作者簡介：張笑康（1984.2-），河南鄭州人，現(xiàn)任商丘工學(xué)院專職教師，助教，研究方向：工程項目管理；龔凱輝（1982.3-），河南鄭州人，現(xiàn)任河南五建安裝公司項目技術(shù)負責(zé)人，助工，研究方向：工程項目管理；畢 超（1985.1-），河南焦作人，現(xiàn)任商丘工學(xué)院專職教師，助教，研究方向：工程造價管理