CN100591868C - 桩基建筑物发生倾斜后的纠偏方法 - Google Patents

Abstract

一种桩基建筑物发生倾斜后的纠偏方法，其施工步骤为：建筑物的屋顶面上设六个观测点，测各点的倾斜值，取最大倾斜值；计算建筑物在倾斜方向上沉降量和建筑物应向倾斜相反方向的沉降量；计算掏芯孔的孔间距和布置的掏芯孔的数量；计算出每个掏芯孔在纠偏过程中提供的沉降量；布置第一批掏芯孔并将孔内的泥沙掏出，建筑物向倾斜的相反方向沉降，24小时后测6个点的沉降值，计算3对观测点的日沉降平均速度皆为≤10mm/d，再布置第2、3、4批次的掏芯孔，按第一批相同方法测定，当6个观测点中最大倾斜值的点的倾斜率≤0.3%的安全标准，90天后仍小于安全标准时纠偏工作结束。此方法易实施，精度高，费用低。

Description

桩基建筑物发生倾斜后的纠偏方法

技术领域

本发明涉及建筑物纠偏技术，具体地说是涉及已发生倾斜的桩基建筑物的纠偏方法。

背景技术

随着经济的发展，商业和民用建筑物越来越多，同时建筑物由低层向多层发展，浅埋基础(如条形基础、筏板基础和箱形基础)向深埋基础(如桩基)发展。但在全国许多地方，特别是在长江中下游及沿海城市，经常发生已建好的建筑物倾斜，轻则使建筑物产生裂缝而需要加固，重则使建筑物梁板断裂造成建筑物无法使用。

建筑物倾斜有内外二方面原因。内因是地基承载力不够使建筑物产生不均匀沉降导致建筑物倾斜，这是建筑物倾斜的主要原因，这种情况在长江中下游及沿海城市软土地基地区经常发生。由于软土地基承载力低，在建筑物荷载和软土地基自重作用下，软土地基产生不均匀沉降，造成建筑物倾斜。外因包括：1、建筑物设计方案不合理，如地基的处理、建筑物的平面和重心的布置等；2、建筑物施工工艺不当，如施工质量、建筑物基坑开挖的顺序、建材的堆载、楼层面砌体的放置等；3、地震等自然灾害。

目前建筑物纠偏方法归纳为两类：一、迫降法，让建筑物沉降少的一侧(与倾斜方向相反)产生缓慢的下沉，直到建筑物倾斜得到纠正，如降水法、堆载法、浸水法、水冲法、掏土法、应力解除法。沉降法存在以下的问题：1、仅适用于浅埋基础建筑物的纠偏；2、工作量无法精确预计，导致纠偏时间过长。二、顶升法，把建筑物沉降多的一侧(与倾斜方向一致)抬起，使建筑物倾斜得到纠正，如砌体结构法、框架结构法、锚杆静压桩法、高压灌浆法。顶升法存在以下问题：1、费用高；2、会引起倾斜方向的附加沉降，造成纠偏难于控制，纠偏后的倾斜率(建筑物倾斜值与建筑物高之比)仍较大；3、工作量无法精确预计，纠偏时间较长；4、仅适用于浅基础建筑物的纠偏。

随着高层建筑物越来越多和抗震设防的需要，桩基建筑物越来越多，但目前尚无已发生倾斜的桩基建筑物的纠偏方法。

发明的内容

本发明的目的旨在于提供一种桩基建筑物发生倾斜后的纠偏方法，它是利用建筑物的不均匀沉降来调整建筑物的平衡，从而达到建筑物的纠偏。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

从图1可以基本看清本发明的全貌。桩基建筑物的纠偏方法由建筑物1、基础2、桩基3、掏芯孔4、取土钻机5、夹角6共6个部分组成。

用取土钻机5、在位于建筑物1倾斜的相反方向处一边钻取掏芯孔4，一边用取土钻机5将掏芯孔4内的泥、砂掏出，掏芯孔4与地面成夹角6(30°-60°)，掏芯孔紧靠基础2边缘，掏芯孔4末端深入到桩基3以下，掏芯孔4末端不超过

l为基础宽度，用取土钻机5将掏芯孔4内的泥、砂掏出后，在桩基3下面形成一定的空间，在建筑物荷载和地基自重作用下，建筑物1随地基向倾斜相反的方向沉降，达到建筑物1的纠偏。

上述桩基建筑物纠偏方法的特征在于：

1、掏芯孔4位于建筑物1倾斜的相反方向处；

2、掏芯孔4与地面成30°-60°的夹角6；

3、掏芯孔4紧靠基础2边缘；

4、掏芯孔4末端深入到桩基3以下，掏芯孔4末端不超过

一种桩基建筑物发生倾斜后的纠偏方法，其特征在于该方法的施工步骤如下：

1、在已发生倾斜的建筑物1的屋顶面上设A、B、C、D、E、F六个观测点，其中A、C、D、F4个点位于屋顶四角，B、E 2个点位于沿建筑物1长度方向上的中间屋顶上，6个观测点沿建筑物1宽度方向上分成A和D、B和E、C和F三对，用经纬仪测出6个观测点的倾斜值，取最大倾斜值Δl(mm)，则建筑物1向Δl方向倾斜；

2、由公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ 计算建筑物1在倾斜方向上沉降量ΔS(mm)，式中l(mm)为基础2的宽度，H(mm)为建筑物1的高度；

3、为了保证建筑物1安全，需预留倾斜值Δl₀(mm)，通常Δl₀＝0.003H，由公式 $\mathrm{\Δ}{S}_0=\frac{l}{H}(\mathrm{\Δl}-\mathrm{\Δ}{l}_0)$ 计算出纠偏过程中建筑物1应向倾斜相反方向的沉降量ΔS₀(mm)；

4、由公式 $\mathrm{\Δ}{S}_0=0.25\mathrm{\π}\·\frac{N{D}^2}{L}$ 得到掏芯孔4孔间距 $L=\frac{0.25\mathrm{\πN}{D}^2}{\mathrm{\Δ}{S}_0},$ 式中L(mm)为孔间距，D(mm)为掏芯孔4的直径，要求L≤1000mm，D≤250mm，N为建筑物1地基的矫正系数，取值范围为0.8-1.0，若地基为流塑土取上限，可塑土取下限；

5、计算出要布置的掏芯孔4的数量 $n=\frac{b}{L}=\frac{b\·\mathrm{\Δ}{S}_0}{0.25\mathrm{\πN}{D}^2}$ (个)，式中b(mm)为建筑物1的基础长度；

6、计算出每个掏芯孔4在纠偏过程中提供的沉降量 $\mathrm{\Δ}{S_0}^l=\frac{\mathrm{\Δ}{S}_0}{n}\left(\mathrm{mm}\right);$

7、为了保证建筑物1的安全，保证沿建筑物1宽度方向上每对观测点的日沉降平均速度v(mm/d)≤10mm/d，设第一批掏芯孔4数为n₁，纠偏设计方案要求n_·1·ΔS₀ ^l≤10mm/d；

8、用取土钻机5、在建筑物1倾斜方向的相反处一边钻取数量为n₁的第一批掏芯孔4，边钻取边把掏芯孔4内的泥、砂掏出，要求第一批掏芯孔4在建筑物1长度范围内单排、等间距、与地面的夹角6布置，掏芯孔4与地面的夹角6在30°-60°之间，掏芯孔4紧靠基础2边缘，掏芯孔4末端深入到桩基3下，掏芯孔4末端不超过

9、用取土钻机5将第一批掏芯孔4内的泥、砂被掏出后，建筑物1向倾斜相反的方向沉降，24小时后用经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值，则利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ 计算出的A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆≤10mm/d，用取土钻机5钻取第二批掏芯孔4，第二批掏芯孔4数为n₂，n₁＝n₂，第二批掏芯孔4平均插在第一批掏芯孔4之间，与地面的夹角6和第一批掏芯孔4与地面的夹角6一样，掏芯孔4末端不超过

第二批掏芯孔4内的泥、砂被掏出后，建筑物1向倾斜相反的方向沉降，24小时后用经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值，则利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ 计算出的A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆≤10mm/d；

10、以后批次n₃、n₄、……掏芯孔4的布置与第二批掏芯孔4的布置一样，即每批掏芯孔4数一样，下一批的掏芯孔4平均插在前几批掏芯孔4之间，掏芯孔4与地面的夹角6一样，掏芯孔4末端不超过

掏芯孔4内的泥、砂被掏出24小时后，用经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值，则利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ 计算出的A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆≤10mm/d；

11、掏芯孔4达到设计数n时，建筑物1向倾斜相反方向的沉降量达到了设计值ΔS₀，用经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值，若建筑物1的倾斜率达到了《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中规定的倾斜率(建筑物1倾斜值与建筑物1高度之比)≤0.3％的安全标准，90天后，倾斜率仍为≤0.3％的安全标准，建筑物1的纠偏工作结束。

本发明的有益效果如下：

(1)不仅适用于桩基建筑物的纠偏，而且易于实施，便于控制纠偏进程。

(2)由于有推导出来的公式指导，所以纠偏设计方案可靠，纠偏工作量可以精确计算。

(3)纠偏时间短，效率高，费用低。

(4)安全可靠，对环境没有影响。

附图说明

图1为建筑物沉降与倾斜关系的横剖面图。

图2为建筑物、观测点和掏芯孔平面示意图。

图3为建筑物纠偏剖面示意图。

附图标记：1-建筑物；2-基础；3-桩基；4-掏芯孔；5-取土钻机；6-夹角。

具体实施方式

南京某小区位于水西门外，茶亭工东街以北，凤凰西街以南，地貌单元属长江河漫滩区，原为农田菜地，地势较平坦。因地基开挖大面种堆载及桩基的设计不当造成小区的8号楼整体倾斜。

8号楼为六层住宅楼，高H＝18.6m，基础长度b＝16m，基础宽度l＝9.64m，基础下为桩基，共307根，沿住宅楼长度方向分11排布置，桩基长15m。

地基从上到下为下：③层淤质粉质粘土，青灰色-灰黑色，饱和，流塑，层厚5.13-8.14m；④层淤质粉土，青灰-灰黑色，饱和，流塑，层厚2.45-4.56m；⑤层淤质粉质粘土，青灰-灰黑色，饱和，流塑，层厚6.67-6.95m。⑤层下又为④层淤质粉土。

8号楼发生倾斜后的纠偏方法的具体施工步骤如下：

1、在8号楼建筑物1的屋顶面上设置A、B、C、D、E、F共6个观测点，其中A、C、D、F位于建筑物1屋顶4角，B、E位于建筑物1长度方向上的中间屋顶上，A和D、B和E、C和F各为一对，用J2-2光学经纬仪测出建筑物6个观测点的倾斜值，A＝129mm，B＝130mm，C＝131mm，D＝131mm，E＝132mm，F＝133mm，最大倾斜值Δl＝133mm，8号楼建筑物1向F点倾斜，建筑物1的最大倾斜率(F点)0.72％，超过了0.3％的安全标准；

2、由公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ 计算出8号楼建筑物1在倾斜方向上的沉降量ΔS＝69mm；

3、为了保证8号楼建筑物1的安全，预留倾斜值Δl₀(mm)，Δl₀＝0.003H＝56mm，由公式 $\mathrm{\Δ}{S}_0=\frac{l}{H}(\mathrm{\Δl}-\mathrm{\Δ}{l}_0),$ 计算出纠偏工作中8号楼建筑物1应向倾斜相反方向的沉降量ΔS₀＝40(mm)；

4、地基为流塑土，则矫正系数N＝1，取掏芯孔4的直径D＝225mm，由 $\mathrm{\Δ}{S}_0=0.25\mathrm{\π}\·\frac{N{D}^2}{L}$ 得到掏芯孔4的孔间距 $L=\frac{0.25\mathrm{\πN}{D}^2}{\mathrm{\Δ}{S}_0}\≈1000\mathrm{mm},$ 显然，满足L≤1000mm和D≤250mm的条件；

5、因为8号楼建筑物1的基础长度b＝16m＝16000mm，所以计算出掏芯孔4的数量 $n=\frac{b}{L}=16$ 个；

6、每个掏芯孔4在纠偏过程中提供的沉降量 $\mathrm{\Δ}{S_0}^l=\frac{\mathrm{\Δ}{S}_0}{n}=\frac{40}{16}=2.5\mathrm{mm};$

7、为了保证8号楼建筑物1的安全，要保证建筑物1上A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度v(mm/d)≤10mm/d，则第一批的掏芯孔4数n₁＝4，才能满足n_·1·ΔS₀ ^l＝4×2.5≤10的设计方案要求；

8、用XJ-100型取土钻机5、在8号楼建筑物1倾斜方向的相反处一边钻取数量为4个的第一批掏芯孔4，n₁＝4，边钻取边把掏芯孔4内的泥、砂掏出，要求第一批掏芯孔4在8号楼建筑物1长度范围内单排、等间距、等夹角6布置，掏芯孔4与地面的夹角6为50°，掏芯孔4的直径D＝225mm，掏芯孔紧靠基础2边缘，掏芯孔4末端深入到桩基3下，掏芯孔4末端不超过 $\frac{1}{2}l=\frac{1}{2}\×9.64=4.82m;$

9、用XJ-100取土钻机5将第一批掏芯孔4内的泥、砂掏出后，8号楼建筑物1向倾斜相反的方向沉降，24小时后用J2-2光学经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值分别为110mm、111mm、112mm、111mm、112mm、113mm，即A和D、B和E、C和F三对观测点的日倾斜减小值为19.5mm，利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ (Δl＝19.5mm)计算后发现A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆约为10mm/d，用取土钻机5钻取数量为4个的第二批掏芯孔4，n₂＝4，第二批掏芯孔4平均插在n₁掏芯孔4之间，与地面的夹角6为50°，掏芯孔4末端不超过 $\frac{1}{2}l=4.82m$ ，24小时后用J2-2光学经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值分别为91mm、92mm、93mm、91mm、92mm、93mm，即A和D、B和E、C和F三对观测点的日倾斜减小值为19.5mm，利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ (Δl＝19.5mm)计算后发现A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆约为10mm/d；

10、第三批掏芯孔4(n₃＝4)、第四批掏芯孔4(n₄＝4)与第二批掏芯孔4的布置一样，第三批掏芯孔4平均插在n₁和n₂掏芯孔4之间，与地面的夹角6为50°，掏芯孔4末端不超过 $\frac{1}{2}l=4.82m,$ 第三批掏芯孔4布置24小时后用J2-2光学经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值分别为71mm、72mm、73mm、72mm、73mm、74mm，即A和D、B和E、C和F三对观测点的日倾斜减小值为19.5mm，利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ (Δl＝19.5mm)计算后发现A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆约为10mm/d，第四批掏芯孔4平均插在n₂和n₁掏芯孔4之间，与地面的夹角6为50°，掏芯孔4末端不超过 $\frac{1}{2}l=4.82m,$ 第四批掏芯孔4布置24小时后用J2-2光学经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值分别为52mm、53mm、53mm、52mm、53mm、55mm，即A和D、B和E、C和F三对观测点的日倾斜减小值为19.5mm，利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ (Δl＝19.5mm)计算后发现A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆约为10mm/d；

11、掏芯孔4达到了设计数量n＝16，8号楼建筑物1向倾斜相反方向的沉降量达到了设计值ΔS₀＝40(mm)，用J2-2光学经纬仪已经测出建筑物1上A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值，A＝52mm，B＝53mm，C＝53mm，D＝52mm，E＝53mm，F＝55mm，倾斜值最大的F点倾斜率为0.296％，达到了《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中规定的倾斜率≤0.3％的安全标准，90天后，F点倾斜率仍为≤0.3％的安全标准，建筑物1的纠偏工作结束。

Claims (1)

1.一种桩基建筑物发生倾斜后的纠偏方法，其特征在于该方法的施工步骤如下：

[1]、在已发生倾斜的建筑物(1)的屋顶面上设A、B、C、D、E、F六个观测点，其中A、C、D、F4个点位于屋顶四角，B、E2个点位于沿建筑物(1)长度方向上的中间屋顶上，6个观测点沿建筑物(1)长度方向上分成A和D、B和E、C和F三对，用经纬仪测出6个观测点的倾斜值，取最大倾斜值Δl，则建筑物(1)向Δl方向倾斜；

[2]、由公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ 计算建筑物(1)在倾斜方向上沉降量ΔS，单位为mm，式中l为基础(2)的宽度，H为建筑物(1)的高度；

[3]、为了保证建筑物(1)安全，需预留倾斜值Δl₀，Δl₀＝0.003H，由公式 $\mathrm{\Δ}{S}_0=\frac{l}{H}(\mathrm{\Δl}-\mathrm{\Δ}{l}_0)$ 计算出纠偏过程中建筑物(1)应向倾斜相反方向的沉降量ΔS₀；

[4]、由公式 $\mathrm{\Δ}{S}_0=0.25\mathrm{\π}\·\frac{{\mathrm{ND}}^2}{L}$ 得至掏芯孔(4)孔间距 $L=\frac{0.25\mathrm{\π}{\mathrm{ND}}^2}{\mathrm{\Δ}{S}_0},$ 式中L为孔间距，D为掏芯孔(4)的直径，要求L≤1000mm，D≤250mm，N为建筑物(1)地基的矫正系数，取值范围为0.8-1.0，若地基为流塑土取上限，可塑土取下限；

[5]、计算出要布置的掏芯孔(4)的数量 $n=\frac{b}{L}=\frac{b\·\mathrm{\Δ}{S}_0}{0.25\mathrm{\π}{\mathrm{ND}}^2},$ 式中b为建筑物(1)的基础长度，单位为mm；

[6]、计算出每个掏芯孔(4)在纠偏过程中提供的沉降量 $\mathrm{\Δ}{S}_0^{\′}=\frac{\mathrm{\Δ}{S}_0}{n};$

[7]、为了保证建筑物(1)的安全，保证沿建筑物(1)宽度方向上每对观测点的日沉降平均速度v≤10mm/d，设第一批掏芯孔(4)数为n₁，纠偏设计方案要求n·₁·ΔS₀′≤10mm/d；

[8]、用取土钻机(5)、在建筑物(1)倾斜方向的相反处一边钻取数量为n₁的第一批掏芯孔(4)，边钻取边把掏芯孔(4)内的泥、砂掏出，要求第一批掏芯孔(4)在建筑物(1)长度范围内单排、等间距、与地面成夹角(6)布置，掏芯孔(4)与地面的夹角(6)在30°-60°之间，掏芯孔(4)紧靠基础(2)边缘，掏芯孔(4)末端深入到桩基(3)下，掏芯孔(4)末端不超过

[9]、用取土钻机(5)将第一批掏芯孔(4)内的泥、砂被掏出后，建筑物(1)向倾斜相反的方向沉降，24小时后用经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值，则利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ 计算出的A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆≤10mm/d，用取土钻机(5)钻取第二批掏芯孔(4)，第二批掏芯孔(4)数为n₂，n₁＝n₂，第二批掏芯孔(4)平均插在第一批掏芯孔(4)之间，与地面的夹角(6)和第一批掏芯孔(4)与地面的夹角(6)一样，掏芯孔(4)末端不超过第二批掏芯孔(4)内的泥、砂被掏出后，建筑物(1)向倾斜相反的方向沉降，24小时后用经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值，则利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ 计算出的A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆≤10mm/d；

[10]、以后批次n₃、n₄、……掏芯孔(4)的布置与第二批掏芯孔(4)的布置一样，即每批掏芯孔(4)数一样，下一批的掏芯孔(4)平均插在前几批掏芯孔(4)之间，掏芯孔(4)与地面的夹角(6)一样，掏芯孔(4)末端不超过

掏芯孔(4)内的泥、砂被掏出24小时后，用经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值，则利用公式 $\mathrm{\ΔS}=\frac{l}{H}\·\mathrm{\Δl}$ 计算出的A和D、B和E、C和F三对观测点的日沉降平均速度皆≤10mm/d；

[11]、当掏芯孔(4)达到设计数n时，建筑物(1)向倾斜相反方向的沉降量达到了设计值ΔS₀，用经纬仪测出A、B、C、D、E、F六个观测点的倾斜值，若建筑物(1)的倾斜率达到了≤0.3％的安全标准，90天后，倾斜率仍为≤0.3％的安全标准，建筑物(1)的纠偏工作结束。

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