淺析建筑加固中建筑物糾偏和移位施工技術(shù)

王維東 王惠麗

北京華億建科建筑加固工程有限公司 北京 100068

引言

在建筑加固工程項目中，有一些是由于地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的建筑物傾斜而需要加固的項目。施工人員經(jīng)常能遇到建筑主體加固，但建筑糾偏和移位在實際工程中遇到的并不多。建筑地基加固主要有地基土加固、基礎(chǔ)置換、建筑糾偏等。其中建筑物糾偏和移位在建筑加固技術(shù)中是難度比較大的加固技術(shù)，因為建筑自重大，作業(yè)面受限制，所以建筑糾偏和移位是比較難操作的。根據(jù)筆者多年的建筑糾偏和移位施工經(jīng)驗，總結(jié)了建筑加固中建筑物糾偏和移位的幾個常用施工技術(shù)方法。

1 迫降糾偏

為了糾正建筑物的傾斜可以采用強迫下沉的辦法使沉降少的一側(cè)下沉的多一點，使與下沉多的一側(cè)平衡。迫降糾偏方法有多種，包括掏土糾偏法、水沖掏土法、沉井深層水沖掏土法、鉆孔深層取土法、壓重糾偏法等。

迫降糾偏法的設(shè)計內(nèi)容有：確定建筑平面上各點的迫降量，制定迫降順序和安全措施。嚴(yán)格設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)和沉降測繪點，沉降測繪點沿建筑物縱向每邊大于3個以上，另一個方向測繪點大于2個點，其他混凝土結(jié)構(gòu)建筑要增加測繪點。記錄每天沉降與結(jié)構(gòu)裂縫開展情況，控制下降高度在4～11mm/d以內(nèi)，施工開始及接近收尾時應(yīng)選低值。迫降終止時應(yīng)預(yù)留一些沉降量以防過偏[1]。

1.1 基底掏土法

適用于勻質(zhì)粘性土與砂土上的淺埋基礎(chǔ)。人工掏土的溝槽間隔一般為1～ 1.5m，寬為0.3～0.5m，比基底深0.1～0.2m。向基底下水平穿孔掏土。掏土先從沉降小的建筑一邊進行，逐漸到沉降大的一邊過渡，依次進行。

砂土掏土糾偏，掏土孔在平面上在基礎(chǔ)兩側(cè)交錯布置，間距1m，斜向打入Φ200的管子導(dǎo)向，用鐵管在孔中分段掏土，迫使該部基礎(chǔ)下沉，每階段迫降量為20mm，待沉降穩(wěn)定后再進行下一階段掏土。

1.2 水沖掏土法

沖水槽設(shè)在沉降小的基礎(chǔ)邊緣。一般間隔2～2.5m，寬0.2～0.4m，深于基底0.15～0.3m，槽底有坡度以利水流帶出泥沙，水壓一般為1～3MPa，流量40L/min。流量與水壓應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場試驗確定。施工中土槽應(yīng)逐漸加深，但不應(yīng)超寬，一旦超寬應(yīng)立即用沙礫等物回填以保安全。

1.3 沉井深層水沖掏土法

此法用于淤泥質(zhì)土、黏性質(zhì)土等。工作井可用沉井或有護壁的豎坑。井孔的直徑不小于0.8m，井壁混凝土的強度等級不小于C20，砂漿強度等級不小于M5。井位可以設(shè)在沉降比較小的一側(cè)，也可以是在室內(nèi)位置。其數(shù)量、深度、間距等由工程需要決定。當(dāng)采用射水法取土?xí)r，井壁設(shè)射水孔與回水孔。射水孔徑約0.15～0.20m，位置由地基土質(zhì)及建筑糾偏量來決定。為了回水及施工操作，射水孔的高度比井的底部深度高1200mm。射水壓力及流量由試驗決定。糾偏完成后，工作井與射水孔應(yīng)仔細(xì)回填。射水孔可用生石灰與粉煤灰回填，工作井用2∶8灰土或素混凝土回填。

1.4 鉆孔深層取土法

適用于淤泥、淤泥質(zhì)土等軟土。在建筑物少沉的一側(cè)布置密集的一行鉆孔，分期分批地從孔中掏取較深處的軟土（圖1），使建筑迫降而糾偏。鉆孔深度應(yīng)根據(jù)建筑地基不均勻沉降和土質(zhì)的情況布置，然后應(yīng)確定打孔取土的先后順序。鉆孔方向可以是豎向、水平向或斜向。此法與上述基底直接掏土法的區(qū)別是：掏深不掏淺；掏軟不掏硬；在基礎(chǔ)外掏，不掏基礎(chǔ)直下方的。此法能較好地保護基底下的持力層，使之成為調(diào)節(jié)基底壓力的保護層。

圖1 地基深層掏土孔布置示意圖

1.5 壓重糾偏法

此法在傾斜的建筑物或基礎(chǔ)上加壓重或者利用杠桿原理加荷載到基礎(chǔ)上迫降，方法簡單，但主要用于小型基礎(chǔ)且傾斜不大的場合，對飽和黏性土其固結(jié)沉降過程甚慢。利用錨固系統(tǒng)的加壓裝置，加壓機具可以固定在錨桿上，施加壓力的構(gòu)件連接加壓設(shè)備和基礎(chǔ)，通過油壓機械泵對基礎(chǔ)土加壓。此法在柱基糾偏上常較簡單價廉，且加壓糾偏裝置可長期保留，重復(fù)利用。

2 頂升糾偏

2.1 頂升糾偏適用條件

2.1.1 建筑物發(fā)生了不均勻沉降，并且沉降量比較大，造成建筑標(biāo)高不滿足使用要求。

2.1.2 建筑物有抬高標(biāo)高的要求，以解決排污困難或使用面積減少。

2.1.3 不適用迫降糾偏的建筑。

2.1.4 預(yù)先設(shè)置可調(diào)措施的結(jié)構(gòu)。

2.1.5 建筑需要抬高的高度小于0.8m的建筑。

2.2 頂升的方法分類

2.2.1 框梁頂升糾偏：分段切斷基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的連接，通過托換技術(shù)在底層設(shè)置整體性好的平面框梁(圈梁)支托起上部結(jié)構(gòu)。利用原基礎(chǔ)作支承在選好的支承點上安放千斤頂。

2.2.2 托梁頂升：在建筑物二外側(cè)對稱打入兩排樁，而后建筑基礎(chǔ)底部挖出一定的空間，根據(jù)設(shè)計要求做基礎(chǔ)梁，等混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求后，在梁上部放置頂升千斤頂，用千斤頂頂起托梁，調(diào)節(jié)千斤頂?shù)男谐淌菇ㄖ镄煨旎貎A。

2.2.3 靜壓樁頂升糾偏：在原基礎(chǔ)下設(shè)置坑式支撐樁，作為千斤頂?shù)闹ё?。樁的支承力必須大于每樁分?dān)到的結(jié)構(gòu)荷載。

2.2.4 地基注漿頂升：穿過多沉部位的基礎(chǔ)打鉆孔，向孔內(nèi)注漿，利用漿液的上抬力糾偏。此法宜用于荷載不大的基礎(chǔ)[2]。

2.3 框梁頂升設(shè)計

頂升設(shè)計主要在頂升時受力梁系(圈梁或托梁)的牢固可靠，其變形與承載力均須通過驗算。頂升系統(tǒng)由基礎(chǔ)梁、鋼筋混凝土墊塊構(gòu)成，千斤頂位置要在地面標(biāo)高以上，根據(jù)現(xiàn)場情況至少要滿足500mm以上。其位置應(yīng)在地面以上50cm，以便利操作。千斤頂應(yīng)放置在上下受力混凝土梁系之間。鋼墊塊與鋼筋混凝土墊塊是為保護結(jié)構(gòu)壓壞和調(diào)整標(biāo)高用的。

頂升點的分布及數(shù)量：對磚混結(jié)構(gòu)每個相鄰支撐點距離小于1000mm左右，遇到洞口位置，要對洞口進行加固處理。頂升點數(shù)量可按下式進行估算：

式中：

n-頂升點數(shù)（個）；

Q-建筑設(shè)計總荷載（kN）；

Na-頂升支承點的設(shè)計荷載（kN），可取千斤頂額定工作荷載的0.8。千斤頂額定工作荷載可選400～600kN。

K-安全系數(shù)，可取1.5。

砌體結(jié)構(gòu)建筑頂升梁可按彈性地基梁設(shè)計。取相鄰的三個支承受力點去掉中間受力支點后，兩邊緣受力支點間的凈距離作為計算跨度?？蚣芙Y(jié)構(gòu)建筑頂升梁(柱)必須能支承框架柱的荷載。

2.4 框梁頂升糾傾的施工

頂升糾傾的施工分為：拆除填充墻移去活荷載→澆注頂升粱架→設(shè)必要的支撐→切斷已有建筑的柱、墻→預(yù)頂升檢查各項工作是否完備→頂升→就位并澆注連接部位。

頂升開始前，需要對支撐點進行試驗，試驗點數(shù)量占總數(shù)的1/5，試驗的荷載應(yīng)為每個支點荷載的1.5倍左右頂升時應(yīng)設(shè)置水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀觀測站，以觀測建筑物頂升糾傾全過程。各個頂升點的高度偏差不得小于建筑物的變形量。千斤頂?shù)钩虝r，相鄰千斤頂不得同時進行，倒程前應(yīng)先用楔形墊塊進行保護，并保證千斤頂?shù)鬃椒€(wěn)。當(dāng)達(dá)到指定位置后，應(yīng)立即在指定位置用支撐物頂住，確認(rèn)支撐可靠后，留出連接區(qū)域，砌磚或者鋼筋連接澆筑混凝土頂升高度較大時應(yīng)邊頂升邊墻體砌筑。千斤頂應(yīng)在結(jié)構(gòu)連接完成后，并且達(dá)到設(shè)計的強度后，方可分批次拆除千斤頂。

3 現(xiàn)有建筑的移位

多層建筑或剛度好的筒倉等在震后發(fā)生傾斜而糾偏代價更大時，可考慮移位。遷移費用一般很大，通常是由于某些特殊原因才出此遷移之策。結(jié)構(gòu)的遷移裝置大體如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)的遷移裝置示意圖

移位工程的設(shè)計施工包含下列內(nèi)容：首先將柱、墻的隱蔽部分挖出，將結(jié)構(gòu)從舊基礎(chǔ)上切斷（分段進行），并轉(zhuǎn)移到一個可移動的支承系統(tǒng)（一般是型鋼組成的托梁系統(tǒng)）上。托梁支承在導(dǎo)滑鋼梁（或鋼板）。上，下面是滾動支座。滾動支座可采用粗于Φ100mm的圓鋼、厚壁鋼管，或Φ150～200mm的鋼管混凝土。滾動支座應(yīng)設(shè)限位卡，防止?jié)L動過大。滾輥的間距與數(shù)量根據(jù)支承力設(shè)計。

設(shè)計的內(nèi)容還有：根據(jù)建筑物各部荷載，設(shè)計托梁的截面與配筋；移位中受力驗算和補強設(shè)計；新基礎(chǔ)的承載力與變形計算；移位線路的地基承載力校驗；滾動支座設(shè)計；推力或牽引裝置設(shè)計等。移位方法有推頂與牽引兩種。推頂用于大型結(jié)構(gòu)，所需總推力約為結(jié)構(gòu)重量的2%。鋼縱梁是移位時的上軌道梁，基礎(chǔ)頂面設(shè)下軌道梁，移位前下軌道梁需找平和驗算。移動時用20mm的鋼板作為上下滾動面。施工時分段置人上下鋼板與滾動支座，嚴(yán)格保持水平移動。推頂或牽引裝置應(yīng)有測力計，移動速度不宜大于50mm/min，應(yīng)有完善的指揮與監(jiān)測系統(tǒng)，防止液壓千斤頂出力不均而歪扭。應(yīng)有足夠的人員檢查對中、變位與故障情況。滾輥必須與移動方向垂直。當(dāng)出現(xiàn)偏移時應(yīng)調(diào)整滾輥以糾正之。到達(dá)設(shè)計位置后，應(yīng)立即進行結(jié)構(gòu)的連接與分段澆注混凝土[3]。

4 結(jié)束語

建筑施工一定要做好建筑地基處理，以免后期出現(xiàn)因為地基問題造成的建筑傾斜。當(dāng)建筑已經(jīng)發(fā)生的傾斜問題時，建筑糾偏技術(shù)就是非常有效的一種建筑加固手段。建筑糾偏和移位是建筑加固工程中施工難度比較大的項目，往往對施工單位有比較高的要求，而且施工人員要有豐富的施工經(jīng)驗，否則在施工過程中會發(fā)生很嚴(yán)重的工程事故。本文通過建設(shè)建筑糾偏和移位施工技術(shù)，讓施工人員能進一步了解這項施工技術(shù)，希望對類似工程有所借鑒。