傾斜建筑物的扶正與加固

傾斜建筑物的扶正與加固唐業(yè)清[摘要]介紹我國新建或既有建筑物發(fā)生傾斜的原因，糾傾扶正工程的設(shè)計、施工、防復(fù)傾加固以及對典型工程實例的分析等。使讀者對傾斜建筑物扶正技術(shù)的現(xiàn)狀有較全面的了解。[關(guān)鍵詞]傾斜糾傾扶正防復(fù)傾加固建筑物病害SettingUprightandStrengtheningofInclinedBuildingsTangYeqing[Abstract] ThisarticledescribesthecauseofinclinationofnewbuildingsandexistingonesinChina,thedesignandimplementationofthesettinguprightofinclinedbuildings,thestrengtheningofbuildingsagainstoverturnandtheanalysisoftypicalengineeringexamples,etc,soastohelpreaderstocomprehensivelyunderstandthestatusquoofthetechnologyusedforsettinginclinedbuildingsupright.[Keywords] Inclination;Settinginclinedbuildingupright;Overturnprevention;Strengthening;Defeteofbuildings由于勘察、設(shè)計、施工、使用、維護管理以及自然災(zāi)害等諸多方面的原因，常使既有建筑物或在建工程不均勻下沉，使其發(fā)生傾斜、撓曲、開裂等病害，輕者影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重時會使建筑物喪失使用條件甚至破損，突然倒塌，危及人的生命安全。這類事故時有發(fā)生，給投資者造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。是當(dāng)前建筑工程中頗受關(guān)注的重大質(zhì)量問題，對這類建筑物的病害治理，建筑物的糾傾扶正以及防復(fù)傾加固等技術(shù)已成為當(dāng)前頗受歡迎與重視的新穎學(xué)科。1糾傾工程的方案制定對已發(fā)生傾斜的建筑物或構(gòu)筑物，在制定方案前首先應(yīng)了解傾斜原因及結(jié)構(gòu)特點，內(nèi)容如下：1.1掌握建筑物現(xiàn)狀及其環(huán)境了解該傾斜建筑物的原設(shè)計及地基勘察資料，竣工文件，使用現(xiàn)狀，建筑物周圍環(huán)境條件，地下工程或埋置管線情況，地質(zhì)資料過于簡單時應(yīng)補做勘察，為糾傾設(shè)計和施工提供可靠的參數(shù)和條件。通過精確測量，查明建筑物的實際傾斜量和傾斜方向（包括豎向傾斜和基礎(chǔ)水平方向傾斜）是否超過規(guī)范的規(guī)定值。為便于檢查裂損情況，應(yīng)在開裂部位涂石膏餅，以便觀察裂隙的變化。1.2分析建筑物發(fā)生傾斜的原因1.2.1設(shè)計工作失誤許多設(shè)計人員對地基基礎(chǔ)問題的重要性認識不足，常把復(fù)雜的地基問題簡單化處理。據(jù)建設(shè)部1993?1996年的重大工程事故統(tǒng)計，由于設(shè)計工作失誤導(dǎo)致建筑物發(fā)生質(zhì)量事故的約占事故總數(shù)40%。建筑物基礎(chǔ)設(shè)計時，沒有掌握地基土性，缺乏認真方案比選，采用的基礎(chǔ)形式不當(dāng)而發(fā)生事故。在深厚淤泥軟土地基上，錯誤選用沉管灌注樁、沉管夯擴樁等基礎(chǔ)形式，經(jīng)常發(fā)生縮頸、斷樁和樁長達不到持力層等事故。在填土、軟土或濕陷性黃土等厚薄不均地基上，采用條形或筏板等基礎(chǔ)方案，導(dǎo)致建筑物傾斜。采用強夯處理地基時，由于夯擊能量不足，影響深度達不到加固深度的要求，沒有消除填土或黃土的濕陷性，如果建筑物在使用過程中地基浸水，必然成建筑物嚴(yán)重下沉、傾斜或裂損。對于欠固結(jié)的填土、淤泥等軟土地基，地面大量回填堆載，采用樁基方案時，如忽視負摩擦力的作用與計算，常發(fā)生布樁數(shù)量不足，導(dǎo)致樁基過量沉降、斷樁等嚴(yán)重事故，使建筑物開裂或傾斜。同一棟建筑物上選用兩種以上基礎(chǔ)形式或?qū)⒒A(chǔ)置于剛度不同的地基土層上，易發(fā)生嚴(yán)重事故。對于軟土地基或建筑物形體復(fù)雜、高度變化較大時，必須按照變形與強度雙控條件進行設(shè)計，以確保建筑物的整體均勻沉降。如只做強度驗算，將會使建筑物發(fā)生不均勻或過量沉降。設(shè)計人員不熟悉或沒有認真學(xué)習(xí)、掌握國家頒布的現(xiàn)行有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，沒有按規(guī)范規(guī)定進行基礎(chǔ)設(shè)計，造成嚴(yán)重后果者屢見不鮮。如高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計時，建筑物的總荷載沒有通過基礎(chǔ)底面積的形心，荷載偏心矩過大，使基底應(yīng)力分布不均，易使建筑物發(fā)生嚴(yán)重傾斜或損壞?？紤]樁土共同工作時，樁間土分擔(dān)的荷載比例過大，布樁數(shù)量較少，使房屋發(fā)生過量沉降或傾斜。樁基布樁過密，樁打不下去，大量截樁，部分樁基的樁尖未達到持力層，使樁基發(fā)生不均勻沉降，建筑物傾斜或開裂。1.2.2基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量低劣施工部門偷工減料，弄虛作假，隨便減少配筋，降低混凝土強度等級，采用劣質(zhì)鋼材乃至縮小基礎(chǔ)尺寸，減少基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)施工放線不準(zhǔn)確等，據(jù)建設(shè)部統(tǒng)計，1993?1996年發(fā)生重大工程事故，由于施工的原因約占60%。1.2.3建筑物相距甚近后果嚴(yán)重政府建筑規(guī)劃部門在批準(zhǔn)建筑用地時，如江浙沿?；蚝Ｄ系貐^(qū)，兩棟建筑物的外墻凈距規(guī)定為80cm,造成相鄰建筑基底應(yīng)力嚴(yán)重迭加，特別是淤泥軟土地基施工時相互影響，引起建筑物相向傾斜，嚴(yán)重者可使建筑物喪失使用條件。1.2.4工程勘察遺漏失誤如勘測點布置過少，或只借鑒相鄰建筑物的地質(zhì)資料，對建筑場地沒有進行認真勘察評價，提出的地質(zhì)勘察報告不能真實反映場地條件，如巖溶土洞、墓穴等沒有被發(fā)現(xiàn)，甚至舊的人防地下道也被忽視，使新建的建筑物發(fā)生嚴(yán)重下陷、傾斜或開裂。1.2.5建筑行業(yè)的不正之風(fēng)給無照私人設(shè)計蓋章，收管理費，為了個人撈到好處，施工時采用關(guān)系戶提供的不合理的地基處理手段或基礎(chǔ)施工方法。1.2.6地下開挖城市由于修建地鐵、地下街等地下建筑物，或者礦區(qū)開挖采礦、采煤巷道引發(fā)地面沉降，造成地面建筑物的下沉、開裂、傾斜等損害。1.2.7地下水位的升降引起地基土性改變我國已有360多個城市嚴(yán)重缺水，由于大量超限開采、抽汲地下水，地下水位下降，由于修建水庫或其他原因，有些地區(qū)地下水位上升，均會改變或降低地基承載力，引起地基下沉和建筑物病害。1.2.8相鄰深基坑施工引起建筑物的損壞在高層建筑基礎(chǔ)工程施工中，由于深基坑的開挖、支護、降水、止水、監(jiān)測等技術(shù)措施不當(dāng)，造成支護結(jié)構(gòu)倒塌或過大變形，基坑大量漏水、涌土失穩(wěn)，基坑周邊地面塌陷，以及相鄰建筑物基礎(chǔ)工程的施工相互影響，會對已建成或正在建造的相鄰建筑物造成威脅與損壞，引發(fā)嚴(yán)重的事故。1.2.9已建成的建筑物使用不當(dāng)如上下水管道破裂長期不修，地面長期積水不排泄，污水井堵塞，污水流入地基等，都可能使地基浸水濕陷。裝修時隨便拆除承重墻，致使承載結(jié)構(gòu)裂損，各種病害發(fā)生后沒有及時維修，造成建筑物開裂或傾斜破壞。除上述人為因素以外，自然災(zāi)害如地震、山體滑坡、水災(zāi)、泥石流等造成地基液化，地基土被水掏空，基礎(chǔ)滑移等，都會對建筑物造成嚴(yán)重損害。1.3糾傾技術(shù)方案的制定制定建筑物正式糾傾扶正和加固技術(shù)方案時，應(yīng)當(dāng)充分掌握并具備以下各項條件：業(yè)主的要求和建筑物重要程度，實際傾斜和開裂情況，建筑物糾傾時是否有人居住，周圍環(huán)境條件，地基土質(zhì)和新補充的勘探資料、基礎(chǔ)的損壞情況，原建筑物發(fā)生傾斜原因的分析結(jié)論，原建筑物檢驗鑒定結(jié)果及糾傾可行性的報告，經(jīng)現(xiàn)場試驗驗證的糾傾技術(shù)的可行性，與糾傾工程有關(guān)各方的協(xié)議書等。制定糾傾扶正和防復(fù)傾加固技術(shù)方案，要在有經(jīng)驗的專家指導(dǎo)下，進行反復(fù)分析比選。承擔(dān)糾傾工程的技術(shù)主管應(yīng)當(dāng)充分熟悉各種糾傾方法，并對其適用條件有正確判斷。對于重要建筑物已確定的糾傾工程技術(shù)方案還應(yīng)通過專家論證，充分聽取各方面意見，不斷改進充實完善，盡可能避免疏忽漏洞。常用的糾傾方法如圖1所示。在制定糾傾方案時，應(yīng)按照建筑物的結(jié)構(gòu)特征和高度條件，分別依據(jù)相關(guān)規(guī)范對其糾傾后允許殘留值作出規(guī)定，以便確定糾傾工程的實施標(biāo)準(zhǔn)與計算工程量值，同時也是糾傾工程驗收的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。糾傾工程技術(shù)方案設(shè)計文件應(yīng)包括的內(nèi)容如下：糾傾時采用的具體方法和技術(shù)內(nèi)容；糾傾施工的詳細步驟和要點；回傾速率及最大回傾值;對整體結(jié)構(gòu)剛度差的建筑物，糾傾前要對原結(jié)構(gòu)進行有針對性的加固設(shè)計，以防止糾傾施工時發(fā)生破損甚至倒塌；觀察點的布置及監(jiān)測要求；施工安全及防護技術(shù)措施，工程報警裝置；防復(fù)傾加固技術(shù)的設(shè)計及施工方法；對相鄰建筑物影響的防護技術(shù)及措施；質(zhì)量檢查及驗收標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定期間的繼續(xù)觀測計劃及要求；竣工驗收文件內(nèi)容及要求。?淺用摘上法柯土蟲一1-障層拘土法降水法「堆栽加田怯=L潤1荷餉壓怯-埴尾餉頁琵I持力厚淺盡振抽罹化法I-砂基iff化法41-地基深層程聯(lián)荏康劾毗堡法-「-樁身射水卻荷法—桃體加荷崔L槌臭卻荷法基礎(chǔ)底部祐升訪,供升法一一基毗上部崔杯障尾桃抬升在皿膈」 卜岫梁頂升嘏—上都姑構(gòu)托婿頂升世Lftkg注A麟啜荊格升割頓法GSHfeMK料所,設(shè)計預(yù)留甄帆條神H自加戒法——扶壁式擋堆法.壕告廢…-我上點法中的所種業(yè)幾神療由相姑臺圖1房屋糾傾扶正方法分類2糾傾工程的施工根據(jù)糾傾工程設(shè)計方案應(yīng)編制施工計劃，并要注意以下內(nèi)容：對整體剛度較差的建筑物，糾傾施工前先進行破損部位或建筑物整體的加固施工，防止建筑物在施工時發(fā)生倒塌。要考慮建筑物地基在糾傾施工時可能產(chǎn)生的附加沉降，并估計糾傾后建筑物地基可能持續(xù)的變形(即滯后的回傾量)，在糾傾施工時及施工后要加強現(xiàn)場觀測，并要采取有效的處理措施。施工前要對相鄰建筑物及地下設(shè)施進行一次檢查或測量，要與對方協(xié)商或簽定協(xié)議，采取必要的保護措施。對于糾傾后的復(fù)傾可能性，應(yīng)根據(jù)防復(fù)傾加固設(shè)計，在糾傾施工前或施工后進行加固處理。糾傾扶正施工前要進行現(xiàn)場試驗性施工。以便選定施工參數(shù)，驗證糾傾扶正的設(shè)計方案可行性，進行必要的調(diào)整與補充，使其更臻完善。應(yīng)當(dāng)具體安排現(xiàn)場監(jiān)測方式，監(jiān)測點，監(jiān)測內(nèi)容和手段，布設(shè)回傾率的控制裝置，以便通過監(jiān)測，控制回傾速率，調(diào)整施工進度與施工方法，掌握糾傾復(fù)位結(jié)束的時機，預(yù)留好滯后回傾量。密切觀測建筑物裂縫變化情況，根據(jù)裂縫變化規(guī)律，調(diào)整糾傾速率或采用相應(yīng)的輔助措施。糾傾施工中的安全防護措施和報警裝置，特別是有人居住的建筑物，必須確保糾傾施工安全進行。糾傾施工時應(yīng)注意對建筑物房心土的回填、夯實、地坪做法以及墻體裂縫處理等的施工質(zhì)量，以利增加建筑物整體剛度、增加抗傾復(fù)、抗裂損的能力。施工期間應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視相鄰很近的建筑設(shè)施，經(jīng)常檢查對其保護性措施的狀況，嚴(yán)防出現(xiàn)問題。在糾傾施工期間，可能會出現(xiàn)原來沒有預(yù)想到的新情況、新問題，因此，糾傾技術(shù)方案應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件的改變而修正調(diào)整，以便確保糾傾工程的成功。糾傾施工竣工的文件應(yīng)明確包括：糾傾工程設(shè)計文件，施工中的修改調(diào)整措施，施工日記、試驗性施工小結(jié)，現(xiàn)場監(jiān)測及裂縫變化記錄，相鄰建筑物及地下設(shè)施情況，工程鑒定和驗收結(jié)論等，并作為糾傾建筑物的技術(shù)檔案予以保存。3防復(fù)傾加固為了防止糾傾后建筑物再度傾斜，應(yīng)在糾傾施工前或施工后，進行防復(fù)傾的加固。防復(fù)傾加固有以下各種常用方法：3.1抬墻梁法采用預(yù)制的鋼筋混凝土梁或鋼梁，穿過原房屋基礎(chǔ)下，置于基礎(chǔ)兩側(cè)預(yù)先做好的鋼筋混凝土樁上或支護墩上。3.2錨桿靜壓樁法利用房屋自重，在原房屋基礎(chǔ)兩側(cè)，鑿壓樁孔，埋入錨桿，借錨桿反力，通過千斤頂進行壓入預(yù)制樁加固地基，該法適用于有鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)或鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)的建筑物加固。尤其對地下水位較高不便于開挖加固的地基更有效。如原為磚基礎(chǔ)時，應(yīng)首先對磚基礎(chǔ)進行外包鋼筋混凝土套加固，為壓樁創(chuàng)造條件。3.3靜力壓入預(yù)制樁法以房屋自重和基礎(chǔ)底面作為反力托，利用千斤頂直接在原房屋基礎(chǔ)下將樁壓入土中，以便托頂住房屋，該法適用于地下水位較低地區(qū)，基礎(chǔ)下地基有軟弱層，基礎(chǔ)具備支托條件的房屋。施工時需在基礎(chǔ)下分別開挖壓樁坑。3.4雙灰樁或雙灰井樁法雙灰樁可在房屋基礎(chǔ)邊緣，用特制的洛陽鏟或成孔機具做豎直或斜向孔(可單排或多排布置)，填入的粉煤灰及生石灰(按3：7配合拌勻)，也可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗選配。此類樁體具有膨脹性、吸水性，發(fā)熱及離子化固結(jié)作用。雙灰井樁的直徑可選80?100cm，在房屋各單元條形基礎(chǔ)之間開挖樁孔，夯入雙灰料。并將條基最后改為筏基，通過雙灰料膨脹擠抬墻下基礎(chǔ)，達到加固目的。3.5墩式加固法直接在基礎(chǔ)下分段挖坑全新的持力上層，然后澆注混凝土墩基礎(chǔ)，與基底密貼并使分段基礎(chǔ)連成整體，用其傳遞基礎(chǔ)上部的結(jié)構(gòu)荷載于新的承載力較高的持力土層上。3.6增層反壓法利用新增加樓層的建筑物結(jié)構(gòu)荷載，來平衡原建筑物發(fā)生傾斜的力，同時也是借助新增層結(jié)構(gòu)的自重壓力，迫使地基下沉，解除建筑物再度發(fā)生傾斜的可能性。3.7小型加壓鋼管注漿樁法適用箱、筏基礎(chǔ)下面、有較厚軟土層地基

的加固，可先在基礎(chǔ)底板上鉆小孔，再在土中擴孔，形成下大上小的樁孔，一般孔徑為10?20cm，放入帶孔眼的注漿鋼管，在管外拋置豆石，通過向注漿管進行壓力注漿，填充樁體，待樁體凝固再封樁頭，恢復(fù)底板鋼筋及灌注混凝土。此樁即可作為承壓樁，也可作為抗拔樁。3.8基礎(chǔ)加寬法由于原設(shè)計的基礎(chǔ)底面積過小，致使基底壓應(yīng)力過大、引起建筑物不均勻或過大沉降，常采用基礎(chǔ)加寬法，降低基底應(yīng)力，減小建筑物的沉降變形，也是常用的防復(fù)傾加固措施之一。4典型工程實例4.1高層及超高層大廈的傾斜圖2(a)為某高層寫字樓，地上27層，高96.6m，地下2層箱基，由于地基浸水、總荷載偏心矩過大以及基礎(chǔ)施工中偷工減料、底板挑出長度減少80cm等原因，造成建筑物向西北方向傾斜64cm。經(jīng)采用輻射井法糾傾，已成功的扶正，并進行防復(fù)傾加固。南側(cè)采用30根10m長小型鋼管壓漿樁，北側(cè)采用25根小型鋼管壓漿樁及10個雙灰井樁加固，經(jīng)觀測一直穩(wěn)定，效果很好，已通過驗收及鑒定。挽回損失6000余萬元。圖2(b)為某高層寫字樓，地上17層，高71m，地下1層筏板基礎(chǔ)，由于基礎(chǔ)下有厚薄不均暗灰色含有機質(zhì)的軟土層，厚薄相差1.3m，引起樓房向西北方向傾斜20cm，主樓與副樓的連梁及地板已出現(xiàn)裂縫?，F(xiàn)在觀察尚未處理。圖2(c)為某高層寫字樓，地上18層，高56.6m，采用366根孔內(nèi)夯擴灌注樁，由于樁基施工質(zhì)量低劣，大批斷樁，施工后期大樓突然向西北方向傾斜，最大值達2.448m，現(xiàn)已爆破拆除。損失2000余萬元。圖2(d)為某超高層住宅樓，地上30層，高度108m，地下箱基2層，下面采用1100余根打入10m預(yù)制樁，打樁時樁未到位，大量截樁，地基土大量隆起，樁尖下有較厚粘土層以及建筑設(shè)計荷載有偏心，目前大廈傾斜已近20cm，尚在觀察中。

nn圖2高層及超高層建筑物的傾斜示意這四棟大廈發(fā)生傾斜都是設(shè)計工作失誤、基礎(chǔ)埋深或基礎(chǔ)形式選擇不當(dāng)及偏心距過大等原因所致。4.2具有深樁基礎(chǔ)建筑物的傾斜圖3具有深樁基礎(chǔ)建筑物的傾斜示意圖3(a)為地上7層住宅樓，高21.6m，120根灌注樁基礎(chǔ)，樁長28.5m，由于施工時樁未達到持力層，樁尖下有虛土，致使樁基發(fā)生不均勻沉降，房屋傾斜量達64cm，經(jīng)采用截樁法、振搗射水法、輻射井法以及壓重等綜合方法，已將其扶正，并采用抬墻梁法，重新打入8根鋼筋混凝土灌注樁作為防復(fù)傾加固措施，處理效果良好。糾傾過程居民一直住在樓內(nèi)，現(xiàn)已竣工驗收。圖3(b)為地上4層的住宅樓，地下樁長19.5m，共布樁70余根，因樁周的淤泥土層厚，設(shè)計時未計算負摩擦力，布樁也不合理，施工時，樁未到達持力層。致使房屋傾斜39cm。經(jīng)采用負摩擦力糾傾法將其扶正并增設(shè)鋼筋混凝土抬墻梁(置于兩根新作灌注樁上)，用于防復(fù)傾加固，效果良好，已竣工驗收。圖3(c)為地面以上7層的辦公與住宅混用樓，由于相鄰基坑施工降水深度達-15m，延續(xù)一周之久引起該樓傾斜30cm，通過采用負摩擦力糾傾法扶正成功，現(xiàn)已恢復(fù)正常使用功能。糾傾時仍在使用，人員未遷出。這類深樁基礎(chǔ)上建筑物的傾料，在南方軟土地區(qū)是較多的，主要是成樁質(zhì)量太差，或者樁未達到持力層，既有設(shè)計方面的因素，施工方面的責(zé)任更是重大。糾傾與加固的難度也更大些。4.3高聳構(gòu)筑物的傾斜圖4高聳構(gòu)筑物的傾斜示意圖4(a)為某化肥廠100m高煙囪，地下淺基礎(chǔ)埋深4m，由于強夯未能消除濕陷性，管理使用也不當(dāng)，地面長期大量積水，引起黃土地基浸水濕陷，傾斜量達155cm，經(jīng)采用輻射井法進行糾傾，并采用120根，深10m的雙灰樁對基礎(chǔ)周邊加固形成幕墻，保護原淺基礎(chǔ)，作為防復(fù)傾加固措施，糾傾及加固都取得成功。圖4(b)為某紡織廠50m高煙囪，基礎(chǔ)由30根沉管灌注樁構(gòu)成，由于淤泥土層厚，成樁質(zhì)量不好，發(fā)生斷樁縮頸，設(shè)計時又未計算負摩擦力，布樁量過少，4d大風(fēng)將煙囪刮歪，傾斜量達112cm，因故不能糾傾加固，拆除重建。圖4(c)為某交警大隊的50t、30m高水塔，因相鄰住宅樓(6層)施工時，筏板基礎(chǔ)放線錯誤，將筏板壓在水塔的圓形鋼筋混凝土基礎(chǔ)板上，致使基礎(chǔ)板開裂，水塔傾斜達39cm，因故不能糾傾，拆除重建。圖4(d)為某具有特殊用途的鋼塔架，由于荷載偏心以及采用4個分離式柱下基礎(chǔ)，黃土地基發(fā)生了不均勻沉降，使塔架向西發(fā)生傾斜，最大傾斜量達38cm，目前尚未處理，進行觀察。4.4復(fù)雜場地條件下建筑物的糾傾圖5(a)為地上7層住宅樓，場地為沿山坡回填土，土中大塊石及碎石含量超過40%，最大直徑達500?800mm,地基曾采用強夯處理，未能消除浸水濕陷，因管道漏水