王超，李成芳

(重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶 400016)

頂升糾偏技術(shù)在重慶地區(qū)的應(yīng)用

王超，李成芳

(重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶 400016)

該文根據(jù)重慶地區(qū)砌體房屋的實(shí)際情況，利用幾何學(xué)知識(shí)推導(dǎo)出了砌體房屋頂升法糾傾設(shè)計(jì)時(shí)頂升點(diǎn)頂升量的計(jì)算公式。經(jīng)過(guò)實(shí)際工程的實(shí)踐檢驗(yàn)，該計(jì)算公式可以用來(lái)進(jìn)行頂升法頂升量的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果滿足實(shí)際工程需要。

砌體房屋；頂升法；計(jì)算公式；頂升量

0 前言

重慶地區(qū)屬典型的山區(qū)城市，淺基礎(chǔ)中土巖組合地基較為常見(jiàn)，深基礎(chǔ)以樁基礎(chǔ)為主，近年來(lái)高填方地基也逐漸增多。土巖地基、填土地基的主要特征是地基土分布的均勻性差，在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下，常造成壓縮層土變形差異大而產(chǎn)生不均勻沉降；另外，近年來(lái)機(jī)械成孔樁也在大量使用，該項(xiàng)工藝存在的主要問(wèn)題是清渣效果差，樁端沉渣較厚。上部荷載作用下，樁端變形差異大時(shí)，也會(huì)造成房屋傾斜問(wèn)題。

目前在重慶地區(qū)房屋糾偏技術(shù)尚未得到廣泛地應(yīng)用，在重慶地區(qū)房屋發(fā)生超過(guò)規(guī)范的傾斜后，大多數(shù)情況下都是進(jìn)行了拆除重建，造成極大的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。故對(duì)傾斜房屋進(jìn)行有效的糾傾加固處理是比較經(jīng)濟(jì)合理的解決方式。而在眾多的房屋糾傾方法中，頂升法無(wú)疑是最常用、最經(jīng)濟(jì)、和最易控制一種方法。

下面以一個(gè)房屋糾傾成功案例為基礎(chǔ)，介紹頂升糾偏技術(shù)在重慶地區(qū)的應(yīng)用情況，希望該種技術(shù)對(duì)類似工程起到借鑒作用。

1 工程概況

重慶市某小學(xué)職工宿舍為6層磚混結(jié)構(gòu)房屋，建筑面積約為1200m2。該房屋基礎(chǔ)為墻下條形基礎(chǔ)，墻體為混合砂漿砌燒結(jié)頁(yè)巖磚，樓屋面均為預(yù)應(yīng)力空心板，設(shè)置了圈梁和構(gòu)造柱。該建筑物于1997年開工建設(shè)，1998年完工后投入使用。由于該建筑物部分基礎(chǔ)持力層較軟弱，且位于滑坡帶上，目前雖已對(duì)滑坡帶進(jìn)行了治理，但該樓已產(chǎn)生一定的沉降變形，根據(jù)傾斜觀測(cè)資料，該樓向西傾斜率約為12.3‰，向北傾斜率為10.3‰，整幢樓呈由東南向西北方向的整體雙向傾斜狀態(tài)。為保建筑物的安全使用，需要對(duì)其進(jìn)行糾傾處理。如圖1、圖2所示。

圖1 擬糾傾房屋外立面圖

圖2 擬糾傾房屋平面圖

2 方案比選

在該工程論證階段提出來(lái)兩種解決方案。第一種方案是直接將該棟建筑拆除并安置樓上居民方案；第二種方案是對(duì)該樓房進(jìn)行糾傾加固處理，使其滿足使用要求。

經(jīng)過(guò)分析由于所涉及的住戶較多，拆除該棟建筑既要賠償居民購(gòu)買新樓房的費(fèi)用，還要賠償居民的臨時(shí)居住費(fèi)，拆遷費(fèi)用太大；更何況拆除樓房社會(huì)影響較大。綜合兩方面的原因，排除了拆遷方案，確定了對(duì)樓房糾傾加固的方案。

3 糾傾方案設(shè)計(jì)

3.1 糾傾原理及方法

頂升糾傾法[1]是在建筑物的基礎(chǔ)沉降較大部位，利用千斤頂頂升辦法，通過(guò)調(diào)整建筑物各個(gè)部位的沉降量來(lái)達(dá)到糾傾房屋的目的。頂升糾傾有可以不降低原建筑物標(biāo)高、對(duì)地基擾動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。最終使具有過(guò)大傾斜率（即建筑的傾斜率超過(guò)規(guī)范限值）的建筑調(diào)整到較小傾斜率（傾斜率在規(guī)范要求范圍之內(nèi)）的過(guò)程，如圖3所示。

圖3 頂升前后房屋狀態(tài)

頂升法涉及內(nèi)容主要包括以下幾項(xiàng)。

（1）頂升系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)一個(gè)托換體系。一般對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)在地面一定高度處，沿著承重墻設(shè)置一圈封閉的鋼筋混凝土托換梁，并在其底部安放千斤頂作為頂升體系。

（2）確定頂升點(diǎn)，即確定千斤頂?shù)臄?shù)量和擱放位置。千斤頂?shù)臄?shù)量應(yīng)根據(jù)建筑的總質(zhì)量和千斤頂?shù)牧砍叹C合確定。在千斤頂數(shù)量確定后，應(yīng)均勻布置于托換梁以下。

（3）確定頂升量，等到千斤頂?shù)臄?shù)量和安放點(diǎn)確定以后，應(yīng)該通過(guò)計(jì)算確定各個(gè)點(diǎn)頂升量數(shù)值。

（4）在以上四步準(zhǔn)備完成以后，應(yīng)嚴(yán)格按照頂升量進(jìn)行頂升施工。

（5）頂升施工完成以后，應(yīng)該進(jìn)行構(gòu)造柱的連接，托換梁底磚墻砌筑等收尾工作。

（6）在施工過(guò)程中對(duì)房屋進(jìn)行監(jiān)控，隨時(shí)了解房屋的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)施工。

3.2 頂升體系設(shè)計(jì)

砌體房屋頂升糾偏時(shí)相當(dāng)于上部荷載通過(guò)新設(shè)托換梁和墻體組成的墻梁傳遞到支撐點(diǎn)上，再由支點(diǎn)傳到基礎(chǔ)上。那么托換梁、千斤頂支點(diǎn)以及底座需要構(gòu)成穩(wěn)固的整體，實(shí)現(xiàn)力的傳遞，達(dá)到頂升的目的。如圖4所示。

圖4 房屋頂升糾傾設(shè)計(jì)示意圖頂升前后房屋狀態(tài)

房屋糾傾設(shè)計(jì)時(shí)，頂升梁可以按照倒置的彈性地基梁進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算寬度為相鄰三個(gè)支撐點(diǎn)的兩邊緣支點(diǎn)間距[2]。當(dāng)梁或墻體的承載力驗(yàn)算不能滿足時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整支承點(diǎn)的跨度或采取增大梁截面或加強(qiáng)墻體的方式進(jìn)行處理。

3.3 頂升點(diǎn)設(shè)計(jì)

應(yīng)該根據(jù)建筑的實(shí)際情況，包括建筑外形、建筑門窗位置和所采用千斤頂?shù)募夹g(shù)指標(biāo)等確定千斤頂?shù)臄R放位置。其數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑上部結(jié)構(gòu)的總重量和千斤頂量程倍數(shù)關(guān)系確定，并留有一定的富余量，如圖5所示。

在千斤頂?shù)臄?shù)量及其擱放位置確定后，就需要精確計(jì)算各個(gè)頂升點(diǎn)的具體頂升量，來(lái)指導(dǎo)施工。本文著重闡述頂升量的確定。

3.4 頂升量計(jì)算

3.4.1 影響頂升量的因素

砌體房屋糾傾設(shè)計(jì)對(duì)于頂升量的確定應(yīng)考慮多種因素影響，總結(jié)起來(lái)影響頂升量數(shù)值的因素主要有以下幾點(diǎn)。

（1）房屋傾斜率

圖5 千斤頂布置平面圖

房屋的傾斜率分為兩個(gè)方向，即X向和Y向傾斜率。如果房屋僅在一個(gè)方向發(fā)生了傾斜，我們稱之為單向傾斜，糾傾設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮一個(gè)方向即可；如果房屋兩個(gè)方向均發(fā)生了傾斜，那么我們稱之為雙向傾斜，糾傾設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮兩個(gè)方向的影響。實(shí)際工程中，房屋的傾斜一般都是雙向傾斜，鮮見(jiàn)單向傾斜。

房屋傾斜率是影響頂升量的最主要的因素，它決定了頂升量的絕對(duì)值大小。即傾斜率越大，需要頂升高度就越大，反之亦然。

老福無(wú)可奈何地說(shuō)：“好，這次就聽您的，等您出院了吧。以后別再給我找這種事了，我不是心理醫(yī)生，沒(méi)工夫老陪他們聊天?！?/p>

故在糾傾設(shè)計(jì)以前，首先需要準(zhǔn)確測(cè)量房屋兩個(gè)方向的傾斜，為下一步的工作打好基礎(chǔ)。

（2）頂升點(diǎn)的相對(duì)位置

在計(jì)算確定頂升量之前，應(yīng)該首先按照本文第3.3節(jié)的內(nèi)容確定好頂升支撐點(diǎn)，也就是擱放千斤頂?shù)奈恢谩Ｔ俅螒?yīng)該尋找一個(gè)合適的坐標(biāo)原點(diǎn)，也就是頂升點(diǎn)相對(duì)位置的起算點(diǎn)。一般情況下這個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選在房屋四大角沉降量最小的那個(gè)角點(diǎn)處，這樣選擇的優(yōu)點(diǎn)是概念比較清楚。換言之，距離這個(gè)點(diǎn)越遠(yuǎn)則需要頂升的高度就越大，距離這個(gè)點(diǎn)越近則需要頂升的高度就越小。這樣在設(shè)計(jì)或施工前，對(duì)各個(gè)點(diǎn)的頂升量就會(huì)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)和判斷。

（3）頂升總高度

首先明確頂升總高度h的概念，就是說(shuō)在所有的頂升點(diǎn)中，頂升高度最大的那個(gè)點(diǎn)的頂升高度。而對(duì)應(yīng)的這個(gè)頂升點(diǎn)稱之為頂升高度控制點(diǎn)。

房屋糾傾設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)房屋整體的頂升量越大，則對(duì)于房屋糾偏越有利。因?yàn)樵谶@一過(guò)程中可以調(diào)整的余地比較充分。比如說(shuō)某幾個(gè)頂升點(diǎn)的頂升量由于計(jì)算失誤、或者是操作失誤、亦或是讀數(shù)誤差而導(dǎo)致房屋糾傾出現(xiàn)偏差，則可以在頂升總高度到達(dá)之前進(jìn)行調(diào)整。

但是從另一個(gè)角度分析，頂升總高度越大則對(duì)房屋的安全性越不利，因?yàn)轫斏^(guò)程中上部結(jié)構(gòu)在托換梁處以點(diǎn)支撐的方式站立，相對(duì)于和地圈梁的全接觸狀態(tài)相比較處于相對(duì)不穩(wěn)定的狀態(tài)，因此頂升總高度不宜過(guò)高，頂升的時(shí)間越短越好，一般要求頂升總高度不超過(guò)600mm。

（4）基礎(chǔ)沉降的影響

3.4.2 頂升點(diǎn)頂升量公式推導(dǎo)

（1） 假設(shè)條件

在推導(dǎo)計(jì)算公式以前我們假設(shè)（如圖6、圖7所示）：

圖6 糾傾房屋外立面圖

圖7 擬糾傾房屋平面圖

①假設(shè)需要糾偏的砌體房屋外形為矩形，不妨假設(shè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)、寬度為B；

②假設(shè)需要糾偏的砌體房屋僅發(fā)生了單向傾斜，不妨假設(shè)為長(zhǎng)度方向發(fā)生了傾斜，進(jìn)一步假設(shè)傾斜率為α%；

③假設(shè)坐標(biāo)原點(diǎn)為O點(diǎn)，并且假設(shè)其絕對(duì)標(biāo)高為±0.000。

（2） 公式推導(dǎo)

如前所述，圖5中h表示的是M支撐點(diǎn)的頂升量，在M點(diǎn)升高h(yuǎn)距離的情況下，其絕對(duì)標(biāo)高將與坐標(biāo)原點(diǎn)O的絕對(duì)標(biāo)高相等。依次類推,如果房屋所有頂升點(diǎn)的絕對(duì)標(biāo)高均達(dá)到±0.000標(biāo)高時(shí)，房屋底盤將達(dá)到水平狀態(tài)，傾斜率也將達(dá)到0%，使得房屋傾斜率滿足規(guī)范要求。根據(jù)幾何學(xué)知識(shí)可以得到單向傾斜時(shí)，房屋各個(gè)頂升點(diǎn)的頂升量計(jì)算公式為：

式（1）中：h-表示頂升點(diǎn)的頂升量；

a-表示頂升點(diǎn)在x方向距離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；

α%-表示x方向房屋的傾斜率。

式(1)僅表示房屋在x方向單向傾斜時(shí)頂升點(diǎn)的頂升量計(jì)算公式。下面就討論當(dāng)房屋在x方向發(fā)生α%傾斜的同時(shí)，y方向也發(fā)生了β%的傾斜。此時(shí)，頂升點(diǎn)M的頂升量計(jì)算公式，同樣根據(jù)幾何學(xué)知識(shí)M點(diǎn)在雙向傾斜情況下的頂升量計(jì)算公式為：

按照式（1）和式（2）計(jì)算所得頂升量進(jìn)行頂升施工后，房屋底盤各頂升點(diǎn)絕對(duì)標(biāo)高將均達(dá)到±0.000。但是考慮到在施工過(guò)程中便于操作和對(duì)頂升量有一定的控制余量，將房屋的整體標(biāo)高提供一個(gè)數(shù)值h',h'可根據(jù)工程實(shí)際情況確定。則最終雙向傾斜砌體房屋頂升點(diǎn)頂升量的計(jì)算公式為：

式（3）同樣適用于圓形平面建筑及其他任何形狀的建筑頂升糾偏設(shè)計(jì)頂升點(diǎn)頂升量的計(jì)算。

3.4.3 頂升量計(jì)算

該工程設(shè)計(jì)時(shí)首先對(duì)地基進(jìn)行了灌漿處理，以保證地基不再繼續(xù)沉降，為后續(xù)的糾傾設(shè)計(jì)提供前提條件。因?yàn)楣こ號(hào)|南角拐點(diǎn)（即：1軸/F軸交點(diǎn)）的沉降量最小，以該點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行沉降量計(jì)算。計(jì)算參數(shù)如表1所示。

表1 既有建筑傾斜率統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)各個(gè)頂升點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)，按照公式（3）進(jìn)行計(jì)算，可以得到各個(gè)點(diǎn)的頂升量數(shù)值?，F(xiàn)將各個(gè)點(diǎn)的數(shù)值標(biāo)注到圖8中。

圖8 擬糾傾房屋頂升點(diǎn)頂升量標(biāo)注圖

4 糾傾施工

（1）由于糾偏建筑物緊鄰另一棟建筑物，且中間伸縮縫處有連結(jié)鋼筋，在頂升施工前應(yīng)將兩建筑物伸縮縫內(nèi)清除干凈并將連結(jié)鋼筋斷開，以免頂升時(shí)另一棟建筑物阻礙頂升。

（2）應(yīng)在托換梁施工完成且混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，方可在托換梁下掏設(shè)頂升洞口。做法詳見(jiàn)圖9所示。

圖9 千斤頂擱放位置圖

（3）千斤頂頂升及托換:千斤頂?shù)淖畲笮谐虨?20mm。一個(gè)行程到位后需要替換行程,千斤頂替換行程時(shí)，應(yīng)先在千斤頂旁用備用千斤頂支頂牢靠方可卸載回程。在千斤頂下墊放事先準(zhǔn)備好的鋼墊塊,千斤頂頂好后方可撤除備用千斤頂。樓房上升后及時(shí)使用快硬砂漿將磚墻砌在樓房上升后的空隙中。

（4）頂升的千斤頂上下應(yīng)設(shè)置應(yīng)力擴(kuò)散的鋼墊塊，以防頂升時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部破壞。

（5）頂升標(biāo)尺應(yīng)設(shè)置在每個(gè)支承點(diǎn)上，每次頂升量不宜超過(guò)10mm。各點(diǎn)頂升量的偏差應(yīng)小于結(jié)構(gòu)的允許變形。

5 結(jié)構(gòu)修復(fù)設(shè)計(jì)

糾傾施工完成以后，需要對(duì)截?cái)嗟钠鲶w結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱[4]以及磚墻進(jìn)行修復(fù)。該工程主要的修復(fù)節(jié)點(diǎn)如圖10、圖11所示。

圖11 就位后構(gòu)造柱連接修復(fù)做法

6 施工過(guò)程監(jiān)測(cè)

（1）建筑物四角掛線垂并采用全站儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)了解樓房?jī)A斜度的變化。

（2）根據(jù)建筑平面設(shè)置頂升監(jiān)測(cè)點(diǎn)網(wǎng)格，頂升前預(yù)先計(jì)算各頂升監(jiān)測(cè)點(diǎn)的頂升量及每次頂升量控制值 (控制點(diǎn)的位移量見(jiàn)頂升監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置平面圖即圖8)，設(shè)置位移監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)了解建筑物糾傾情況,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)上升轉(zhuǎn)動(dòng)。

（3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)該進(jìn)行位移監(jiān)測(cè),其位移監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量精度應(yīng)不低于0.5mm，宜優(yōu)先采用數(shù)據(jù)自動(dòng)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

7 結(jié)語(yǔ)

該文以房屋傾斜率為基礎(chǔ)，總結(jié)推導(dǎo)出了房屋頂升糾傾頂升點(diǎn)頂升量的計(jì)算公式，并且將公式應(yīng)用到實(shí)際工程中，得到了較好房屋糾傾效果，使其傾斜率滿足規(guī)范要求。到目前為止該工程已經(jīng)竣工三年多，在使用中沒(méi)有再次出現(xiàn)傾斜，說(shuō)明該次糾傾設(shè)計(jì)和施工取得了成功。

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ123-2012既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]葉書麟.地基處理工程實(shí)例應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000：212-386.

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[4]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50702-2011砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

區(qū)縣建設(shè)

重慶市大足區(qū)提前完成棚戶區(qū)改造年度目標(biāo)任務(wù)

一是成立了區(qū)棚戶區(qū)改造工作領(lǐng)導(dǎo)小組，建立了部門聯(lián)席會(huì)議機(jī)制，召開棚改工作例會(huì)5次，梳理解決征地拆遷、項(xiàng)目融資等重大問(wèn)題6個(gè)。二是對(duì)轄區(qū)內(nèi)棚戶區(qū)及城中村情況進(jìn)行了全面調(diào)查摸底，并針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題制定了解決措施。三是根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整棚改計(jì)劃，將龍崗街道等39個(gè)片區(qū)棚戶區(qū)改造項(xiàng)目納入重慶市2018-2020年棚戶區(qū)改造規(guī)劃范圍。四是落實(shí)責(zé)任，明確了棚戶區(qū)改造實(shí)施單位、融資方式、政府購(gòu)買服務(wù)的購(gòu)買主體、承接主體及項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算。五是2015年至今，發(fā)行項(xiàng)目收益?zhèn)?2億元，銀行融資18億元，為項(xiàng)目建設(shè)提供了有力的支持。截止9月，累計(jì)完成投資30500萬(wàn)元，實(shí)施拆遷728戶，9.66萬(wàn)m2，提前完成全年目標(biāo)任務(wù)。（來(lái)源：大足區(qū)城鄉(xiāng)建委）

Application of Jacking Rectification Technology in Chongqing

Based on the actual situation of masonry buildings in Chongqing,the computation formulasfor jacking point and jacking amount required in jacking rectification for these buildings are deduced with geometric knowledge,and proved to be feasible through actual cases,with the calculation resultsproved to meet theactual engineering requirements.

masonry buildings;jacking method;computation formulas;jacking amount

TU36

A

1671-9107（2017）10-0023-05

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.10.023

2017-04-11

王超（1985-），男，山東臨沂人，研究生，工程師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)加固及檢測(cè)工作。