奚江琳 史新剛 吳 迪
歷史建筑是一個綜合的概念,要跳出舊有“文物保護”的單一概念,走向包括文物古跡、古建筑、近現(xiàn)代優(yōu)秀建筑及歷史街區(qū)在內(nèi)的一切具有歷史文化價值和在特定歷史階段具有一定影響的、反映民族和地方特色的建筑[1]。歷史建筑是不可再生資源,一旦毀壞將造成不可估量的損失,因此對歷史建筑的保護是歷史賦予我們的責(zé)任,也是社會發(fā)展的需要。面對城市化建設(shè)加快的步伐,帶來的是對歷史建筑建設(shè)性破壞,歷史建筑保護現(xiàn)狀堪憂,因此如何保護好歷史建筑是建筑工程專業(yè)面臨的重大課題。因此本文將針對歷史建筑的基礎(chǔ)問題進行分析研究。
從歷史建筑的概念來看,這類建筑都是建成有一定年限,隨著時間的推移,會出現(xiàn)各種各樣的問題?;A(chǔ)是一棟樓的根本,“萬丈高樓平地起”人們只看到建筑光鮮的外表,但是沒有建筑下部基礎(chǔ)的堅實支撐建筑物是不能“高聳入云”的。當(dāng)建筑物基礎(chǔ)沉降過大或沉降差過大,會影響建筑正常使用,本身歷史建筑都已使用多年,安全問題是建筑壽命面臨的重大挑戰(zhàn)。
1)建筑物地基工程勘察資料。分析已有建筑物地基工程勘察資料,如原有工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料不能滿足分析要求,或應(yīng)用原有工程勘察資料難以解釋建筑物沉降情況時,應(yīng)對地基進行補勘。2)沉降和不均勻沉降觀測資料。力求了解建筑物沉降和不均勻沉降發(fā)展過程。應(yīng)對近期沉降資料,包括沉降和不均勻沉降值,特別是沉降速率要有正確的了解。3)建筑物上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)計資料。詳細分析建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計情況,對加層改建工程,應(yīng)詳細了解加層改建結(jié)構(gòu)設(shè)計情況,對地基中修建地下工程應(yīng)詳細了解地下工程設(shè)計資料。4)周圍環(huán)境情況。掌握建(構(gòu))筑物周圍環(huán)境情況,包括地下管線等市政設(shè)施、鄰近建筑物結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)情況等。分析其對加固建筑物的影響,以及建筑物地基加固對鄰近建(構(gòu))筑物的影響。5)建筑物施工資料。要了解建筑物地基基礎(chǔ)施工資料,特別是由施工質(zhì)量不良造成工程事故的尤其重要。對加層改建和地基中修建地下工程情況要詳細了解施工組織設(shè)計。
根據(jù)上步的勘察結(jié)果,具體分析產(chǎn)生問題的原因,有由于上步結(jié)構(gòu)變化、當(dāng)時設(shè)計基礎(chǔ)時就沒有滿足荷載要求、選址不合理、地基土層不滿足要求等等,要以嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度去具體問題具體分析,不可只憑經(jīng)驗。
3.2.1 迫降糾偏技術(shù)
1)加載糾偏技術(shù)。通過在建筑物沉降較少的一側(cè)加載,迫使地基土變形產(chǎn)生沉降,達到糾偏目的稱為加載糾偏。最常用的加載手段是堆載,在沉降較少一側(cè)堆放重物,如鋼錠、砂石及其他重物。加載糾偏又稱為堆載加壓糾偏法。該法較適用于建(構(gòu))筑物剛度較好,跨度不大,地基為深厚軟黏土地基情況。對于由于相鄰建筑物荷載影響產(chǎn)生不均勻沉降和由于加載速度偏快,土體側(cè)向位移過大造成沉降偏大的情況具有較好的效果。糾偏過程中應(yīng)加強監(jiān)測,嚴(yán)格控制加載速率。加載糾偏也可通過錨樁加壓實現(xiàn)。2)基礎(chǔ)底地基中掏土糾偏。直接在基礎(chǔ)下地基中掏土對建筑物沉降反應(yīng)敏感,一定要嚴(yán)密監(jiān)測,利用監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整掏土施工順序及掏土數(shù)量。掏土又可分為鉆孔取土、人工直接掏挖和水沖掏土方法。若建筑物底面積較大,可在基礎(chǔ)底板上鉆孔埋套管取土。取土后采用人工掏土和鉆孔取土兩種。人工掏土套管深度即為掏土深度,鉆孔取土套管深度為開始取土深度,取土深度由鉆孔深度決定。3)基礎(chǔ)側(cè)地基中掏土糾偏。在建筑物沉降較小的一面外側(cè)地基中設(shè)置一排密集的鉆孔,在靠近地面處用套管保護,在適當(dāng)深度通過鉆孔取土,使地基土發(fā)生側(cè)向位移,增大該側(cè)沉降量,達到糾偏目的。如需要,也可加密鉆孔,使之形成深溝?;A(chǔ)外側(cè)地基中掏土糾偏施工過程中大致可分為定孔位、鉆孔、下套管、掏土、孔內(nèi)作必要排水和最終拔管回填等階段??孜?孔距)按樓房平面形式、傾斜方向和傾斜率、房屋結(jié)構(gòu)特點以及地基土層情況確定。鉆孔直徑一般采用400 mm,孔深和套管長度根據(jù)掏土部位確定。掏土使用大型麻花鉆或大鍋錐。掏土順序、深度、次數(shù)、間隔時間根據(jù)監(jiān)測資料和傾斜情況分析確定??變?nèi)排水采用潛水泵,通過降水可促進土體傾向移動。拔管也應(yīng)間隔進行,并及時回填土料。
3.2.2 頂升糾偏技術(shù)
頂升糾偏技術(shù)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)置若干個支承點,通過安裝在支承點的頂升設(shè)備,使建筑物沿某一直線(點)作平面轉(zhuǎn)動,使傾斜建筑物得到糾正。為確保上部分離體的整體性和剛度,采用鋼筋混凝土加固,通過分級托換,形成全封閉的頂升支承梁(柱)體系。對已傾斜建筑物進行頂升糾偏,需對頂升支承梁體系、施工平面、頂升量和頂升頻率進行設(shè)計。
一般采用先加固再糾偏的方法。
第一步采用錨桿靜壓樁對整個基礎(chǔ)進行加固處理,然后在傾斜的部位采取分區(qū)段封樁的辦法,即在沉降量較大的一側(cè)先封閉樁孔,使錨桿靜壓樁提供的樁基反力首先作用在沉降量較大一側(cè)的基礎(chǔ)上,通過房屋的沉降觀測,待糾偏完成后再封閉另一側(cè)樁頭,使整個樁體共同受力。
第二步采用適宜的糾偏方法進行糾偏。
歷史建筑加固及糾偏的研究可為歷史建筑的保護提供技術(shù)支持,延長歷史建筑的壽命,在今后的工程建設(shè)中要綜合運用多學(xué)科知識,使基礎(chǔ)加固糾偏工程能發(fā)揮最大的效益。
[1] 汝軍紅.歷史建筑保護導(dǎo)則與保護技術(shù)研究——沈陽近代建筑保護利用的理論與實踐[D].天津:天津大學(xué),2007.
[2] 龍 衛(wèi).巖土工程與路基[M].北京:中國鐵道出版社,2006.[3] 陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)[M].第4版.北京:清華大學(xué)出版社,2004.
[4] 龔曉南.地基處理新技術(shù)[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2006.