徐洪潮
河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院,中國·河北 邯鄲 056038
人們?yōu)榱松婧蜕畹男枰ㄔO(shè)了大量的建筑物和構(gòu)筑物,但由于種種原因,某些建筑物在建設(shè)或者使用過程中發(fā)生不均勻沉降造成建筑物的傾斜建(構(gòu))筑物傾斜輕者影響建筑物的正常使用,嚴(yán)重時使其喪失使用功能,其至倒塌破壞,糾傾往往花費巨大。因此,建(構(gòu))筑物糾傾技術(shù)的研究具有重要的工程意義。
迫降法是指對沉降量較小的部分采取強制措施,使其在短時間內(nèi)增加沉降,達(dá)到建筑物的沉降量平衡。具體有水處理法、掏土法、綜合法等。
2.1.1 地基應(yīng)力法作用機理
地基應(yīng)力解除法糾偏機理一文指出,在傾斜建筑物原沉降較小一側(cè)布設(shè)密集的大直徑鉆孔排,有計劃、有次序、分期分批地在適當(dāng)?shù)你@孔內(nèi)適當(dāng)深度處掏出適量的軟弱淤泥,從而增大該側(cè)地基沉降量,最終達(dá)到糾偏的預(yù)期目標(biāo)。
2.1.2 地基應(yīng)力法在糾偏工程中的應(yīng)用
1989年4月劉祖德教授提出地基應(yīng)力解除法[1]糾偏處理的輪廓設(shè)想,這在理論工作上做了初步論證。建筑傾斜方向十分復(fù)雜,有橫向、縱向和斜向等,還伴隨有底板的扭曲、撓曲和翹曲等現(xiàn)象,經(jīng)地基應(yīng)力法糾傾施工后傾斜率達(dá)到正常使用水平。
2.1.3 地基應(yīng)力法的優(yōu)缺點
可嚴(yán)格防止原來建筑物沉降較大的軟側(cè)基土再受新的擾動所導(dǎo)致的附加沉降,可盡量避免地基土的局部嚴(yán)重破壞。該法可保證環(huán)境不受破壞,無振動、無噪音、無污染、能最大限度地保護(hù)地下設(shè)施,對施工場地要求較寬松。工期短、效率高、費用低,可做到文明施工。
目前,地基應(yīng)力解除法還要依靠采用“情報施工法”來指導(dǎo)實踐。監(jiān)測的頻度和精度要求相當(dāng)高,這就增加了成本,并提高了對監(jiān)測人員技術(shù)素質(zhì)的要求,擬進(jìn)一步研制精密測斜、測沉的電測儀器和數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng),以及實時反饋控制系統(tǒng)。
2.2.1 射水取土法作用機理
1994年,唐業(yè)清教授發(fā)明了輻射井射水取土糾傾法[2],在沉降小的一側(cè)基礎(chǔ)邊緣開槽、坑或鉆孔,有控制地將水注入地基內(nèi),使土產(chǎn)生濕陷變形,從而達(dá)到糾傾的目的。通過高壓水槍沖擊地基下的土體,使地基土體軟化后呈現(xiàn)流塑狀態(tài)的泥漿,在射水取出土體后,使得建筑物在上部荷載和自重作用下繼續(xù)沉降。
2.2.2 射水取土法在糾偏工程中的應(yīng)用
2002年,鄭長成、鄧紅衛(wèi)[3]借助某六層住宅樓的高壓水射流掏土的工藝實驗,結(jié)合遵循少量、多次掏土的原則,達(dá)到了糾偏的設(shè)計要求,而且整個地基沉降過程在完全可控的狀態(tài)。
2004年,張貴文[4]進(jìn)行了濕陷性黃土地基的模型試驗研究,提出注水軟化土體剛度是對濕陷性黃土地基糾傾的關(guān)鍵。
2.2.3 射水取土法的適用范圍
①傾斜房屋沉降量較小一側(cè)墓底以下壓縮層范圍內(nèi)的涅陷性黃上上層中含水量宜低于20,濕陷性系數(shù)宜大于0.03。
②注水一側(cè)基礎(chǔ)以下壓縮層范圍內(nèi)濕陷性黃土層應(yīng)有足夠的厚度,以保證注水后土層能發(fā)生糾傾設(shè)計需要的沉降量,達(dá)到糾傾目的。
③傾斜房尾的整體剛度應(yīng)較好,使其在糾傾過程中結(jié)構(gòu)各部分能夠協(xié)調(diào)變形,避免造成房屋出現(xiàn)新的不安全因素。
2.3.1 掏土法作用機理
水平掏土迫降糾傾法是指在傾斜建(構(gòu))筑物沉降較少的一側(cè)基礎(chǔ)底部,采用人工或機械按照設(shè)計的次序和掏土量進(jìn)行水平掏土,以消減基底的承壓面積,增大其附加應(yīng)力,同時輔以錨索加壓進(jìn)一步增加基地應(yīng)力,使土體再次被壓縮而引起建(構(gòu))筑物下沉。
2.3.2 掏土法在糾偏工程中的應(yīng)用
2003年,高傳寶、宋德斌[5]通過對某嚴(yán)重傾斜的住宅樓進(jìn)行糾偏處理,經(jīng)過實踐,闡述了淺層掏土法糾偏的全過程,為今后的類似工程提供了參考先例。
2016年,鄧正定[6]等人基于對水平掏土孔成孔形成的土條帶側(cè)向應(yīng)力接觸后,條帶邊緣會產(chǎn)生剪脹破壞的破壞模式的分析,運用經(jīng)典土力學(xué)觀點,提出針對水平掏土成孔土壓縮變形的計算方法,填補了糾偏設(shè)計不能預(yù)測沉降量的理論空白。
2.3.3 掏土糾傾法的局限和不足
建筑物地基掏土糾偏法適用于粘土、粉土、砂土、黃土、淤泥、淤泥質(zhì)土、填土等地基上的淺基礎(chǔ),而且要求建筑物上部結(jié)構(gòu)的剛度和整體性較好。建筑物的糾傾工程對水平掏土糾傾理論的研究表明掏土孔設(shè)計參數(shù)、上部結(jié)構(gòu)荷載、土層參數(shù)等因素對糾傾效果具有不同的影響,作用規(guī)律也不確定。
2010年,劉鳳俠[7]在軟土地基上的建筑物綜合運用堆載法,錨桿靜壓樁加固法,掏土應(yīng)力解除法等方法,完成了糾偏加固工作,提出對建筑物進(jìn)行多方法結(jié)合的綜合治理糾偏加固方案在今后建筑糾傾工作中越來越重要。王建平[8]以中國山西省運城市的某住宅樓為工程背景,設(shè)計了基于樁式托換的掏土、浸水綜合糾偏方法,完成了對該住宅樓的糾傾工作,且效果良好。
迫降糾傾方法選擇應(yīng)根據(jù)建筑物的傾斜原因、傾斜量、整體剛度、基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)質(zhì)量、工程地質(zhì)、環(huán)境條件以及各種糾傾方法的適用范圍、工作原理、施工程序等綜合確定。糾傾設(shè)計可以按照下述步驟進(jìn)行:
①首先確定設(shè)計沉降量(或抬升量)ΔS,傾斜率和傾斜方向等;
②計算傾斜建筑物基礎(chǔ)形心位置和偏心矩,進(jìn)而確定基礎(chǔ)底面壓應(yīng)力,根據(jù)基底壓應(yīng)力圖驗算地基承載力;
③根據(jù)確定的回傾方向,布置糾傾部位;
④在糾傾前后根據(jù)建(構(gòu))筑物傾斜情況,進(jìn)行防復(fù)傾加固設(shè)計。
建筑物的糾偏技術(shù)有很多,以上只對部分迫降糾傾法進(jìn)行了介紹?,F(xiàn)在的工程條件日漸復(fù)雜,對建筑物的要求也越來越嚴(yán)格;只用一種糾偏的方法是不可能完成的,因此在進(jìn)行糾傾工程時需要進(jìn)行詳細(xì)的論證,查清建筑物傾斜的原因,采取正確的糾傾方法。在實際糾傾工程中,往往采取多種糾傾加固方法綜合使用,通過信息化的施工手段,并借鑒以前的類似工程保證糾傾工程的成功。