CN101725258A - 古建筑物整体顶升方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种古建筑物整体顶升方法，该方法包括现状加固、降水、托换、顶升、监测、就位修复六个方面，其中关键是托换时采用制作托盘梁、打静压桩以及浇注基础承台梁等措施为古建筑构建顶升构建一个坚实的托换基础，从而成功实现了对结构、地基脆弱的古建筑物的整体顶升，这种古建筑物整体顶升方法对当前古建筑物的抢救修复具有非常重要的现实作用。

Description

古建筑物整体顶升方法

技术领域

本发明涉及古建筑物修复、加固技术，尤其涉及古建筑修复、加固中的古建筑物整体顶升方法。

背景技术

我国是具有五千年历史的文明古国，在历史的进程中，一代一代的先人通过自己的智慧和勤劳创造了丰富、优秀的各式各样建筑。但由于中国建筑物砖木结构特点不易长期保留以及战乱破坏等原因，这些优秀的古建筑物能够保留下来的非常少。即使保留下来的古建筑物，但由于长时间的自然侵蚀，很多都到了摇摇欲坠，急待修复的地步。

但由于古建筑物多为砖木结构，结构强度低，整体稳定性差，基础刚度不足，这些缺陷对基础托换时需要穿墙凿洞带来困难；又由于地质条件不明导致基础沉降；结构不明导致顶升位置难以确定；结构强度低将导致顶升时安全性的降低，这些都给古建筑物的顶升带来了工程难度。而古建筑物又属于优秀保护建筑，这就要求保持其原有建筑风貌、结构及使用功能而不受任何损坏及改变。

因此，急需一种有效的古建筑物整体顶升方法来实现古建筑物的安全整体顶升，而古建筑物不会因为顶升遭受损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不会对古建筑物造成损坏的古建筑物整体顶升方法，以克服现有技术存在的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种古建筑物整体顶升方法，包括的步骤有：

①、对古建筑物的加固；

②、对古建筑物基础的托换；

③、对古建筑物整体顶升；

其特征在于，所述对古建筑物基础的托换步骤为：

a、对古建筑物基础土体进行开挖，开挖至古建筑物基础墙体底部位置；

b、在古建筑物基础墙体内外侧制作托换古建筑物基础墙体的带有静压桩孔的托盘梁；

c、从托盘梁的静压桩孔向地下压静压桩，完成后，将静压桩与托盘梁进行锚固；

d、继续对古建筑物基础土体进行开挖，开挖至预设基础承台梁底面处；

e、施工基础承台梁；

f、在基础承台梁上安装千斤顶，待基础承台梁达到强度后将基础承台梁和托盘梁之间的一段静压桩截除。

所述对古建筑物基础托换之前还对古建筑物基础土体进行降水处理。

所述制作托盘梁为先在将古建筑物基础墙体打孔，孔内穿钢管，钢管内穿预应力筋；然后施工托盘梁，施工时将与托盘梁接触的古建筑物基础墙体表面凿毛并预留静压桩孔和静压桩埋件；最后待托盘梁达到强度后，张拉预应力筋。

所述对古建筑物加固包括对底层墙体内部进行自下而上逐层压力灌注水泥浆；沿墙内侧周边设置混凝土梁柱框架，在靠近穹顶部位，由梁柱框架向上设置曲梁，并由曲梁作支撑，沿整个穹顶喷射现浇混凝土板，喷射前，将内侧墙体及穹顶内侧用油毡覆盖；在底层墙体外侧设置钢筋混凝土梁柱支撑。

所述对古建筑物加固还包括古建筑物基础土体周围做钢筋混凝土基坑维护桩。

所述对古建筑物加固还包括用柔性材料填实砖雕、琉璃饰品间的空隙，外表用木板或橡胶板封护，木板或橡胶板与墙身紧密固定。

所述降水处理中，在建筑物基础土体周围构筑深层搅拌桩止水帷幕。

所述基础承台梁上的千斤顶分为液压千斤顶和支撑千斤顶，由PLC液压同步控制系统控制在顶升古建筑物时交替轮流对古建筑物进行顶升。

所述对古建筑物加固、托换以及顶升过程中对古建筑物进行全程监测。

采用上述技术方案，本发明的古建筑物整体顶升方法关键是托换时采用制作托盘梁、打静压桩以及浇注基础承台梁等措施为古建筑构建顶升构建一个坚实的托换基础，从而成功实现了对结构、地基脆弱的古建筑物的整体顶升，这种古建筑物整体顶升方法对当前古建筑物的抢救修复具有非常重要的现实作用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1为本发明的古建筑物整体顶升方法的流程图；

图2为对古建筑物加固示意图；

图3为对古建筑物基础进行托换示意图；

图4为图3的平面布置示意图。

具体实施方式

为更好地理解和实施发明，以某古阁顶升工程为例，具体阐述本发明的古建筑物整体顶升方法。

一、该古阁顶升前的结构分析

1、该古阁所立的元代地面在元代时应高于当时地下水位，含水量应大大低于现在，其地耐力在当时应可满足要求。但当黄河泥沙将阁周地面掩埋后，地下水位随之上升，高于元代地表，其阁体下部的地基处于液态状态，必然使地耐力大大下降，造成阁体沉降。

2、根据现场勘测，该场地地下水位较高，距现地表约2.4-2.6米，属孔隙潜水类型。1985年设集水井排水口后，长期间歇性大量抽取地下水使其土体的密实度发生变化，加之阁体下有大量建筑垃圾的存在，透水性强，一些地层已形成渗流通道，土层结构破坏，承载力下降，致使阁基、地面产生不均匀沉降。

3、该古阁为穹拱式砖石结构，阁体由青砖砌筑，整体性差，抗不均匀变形能力弱，在地基不均匀沉降作用下，极易产生裂隙。

从以上分析可看到，由于地下土层力学性能较差，长期在基坑内抽水，使得土层结构破坏，引起地基不均匀沉降，导致地面裂缝、阁体开裂、倾斜。

二、该古阁的整体顶升

整体顶升的具体内容包括现状加固、降水、托换、顶升、监测、就位修复六个方面.详述如下：

1、现状加固

为确保顶升过程中主体结构安全，需对该古阁进行整体加固，具体措施如下：

1)、对该古阁底层2米高墙体001内部采取自下而上逐层灌注的方法(当墙体高度较高一次灌注难以完成而采取的从墙体底部向上一段灌注泥浆)进行压力灌注水泥浆加固，灌孔间距为500mm。

2)、如图2所示，为防止穹顶002在顶升过程中变形乃至塌落，在阁内沿墙周边设置混凝土梁柱框架100，在靠近穹顶002部位，由框架柱100向上设置曲梁101，并由曲梁101作支撑，沿整个穹顶002喷射现浇混凝土板102、喷射前，将内侧墙体及穹隆顶内侧用油毡覆盖，以便顶升结束后将混凝土剥离。

3)、在底层墙体外侧设置钢筋混凝土梁柱103支撑，以加强其整体性。

4)、参考图3和图4，浇注钢筋混凝土基坑维护桩104沿该古阁周圈对基础土体进行加固。钢筋混凝土基坑维护桩104由两排320根直径φ400mm的高压旋喷桩构成，排距320mm，深入土中7米。这样一可加固土体，二可以在开挖基础时起挡土的作用，三可以将基础托换过程中该古阁的沉降减低。

另外，为了进一步达到上述加固作用，在钢筋混凝土基坑维护桩104还内侧还设有工字形钢板桩105。

5)、对阁身的各种砖雕、琉璃饰品等予以可靠保护。施工时，用海棉或其它柔性材料填实砖雕、琉璃饰品间的空隙；外表用木板或橡胶板封护，木板或橡胶板通过铆钉或其它连接方式与墙身紧密固定，保证有轻微震动时，阁身所有艺术构件不至脱落。

2、降水方案

根据勘察报告，该处地下水丰富，土层透水性较强，若单纯降水难度很大，故方案采用止水帷幕106(参考图3和图4)挡水，然后坑内分布降水，防止产生过大附加沉降。

本方案中竖向止水帷幕深入地下水位10米，进入弱透水层约1米；高出地下水位0.1米。深层搅拌桩桩径500mm，桩距350mm，即相邻极措接长度150mm，共设两排桩、排距为400mm。

坑内降水分步进行，首先将地下水位降至基底以下，凿除现有面层，清除地面，降水深度约0.9米；第二次洚水深度约1.2米，以不影响托盘梁施工为宜；最后一次降水深度仍为1米，进行基础承台梁的施工及就位后基础底板等的施工。每个降水过程也应分段进行，每降200mm应对该古阁进行沉降观测，确认无安全隐患后方可进行下一步降水。

3、托换

由于该古阁没有基础，近1.5米厚砖墙仅在外侧放出80-170mm便作为古建筑物基础便直接落在地基土上，不能满足整体顶升的要求，故必须对原古建筑物基础进行托换。为确保该古阁在基础托换过程中结构安全，做到万无一失，制定托换方案如下，具体参考图3所示：

1)、对古建筑物基础土体进行开挖，开挖至古建筑物基础墙体003底部位置；

2)、在古建筑物基础墙体003内外侧制作托换古建筑物基础墙体003的带有静压桩孔201的托盘梁200。

制作托盘梁200时，先在将古建筑物基础墙体003打孔，孔内穿钢管202，钢管202内穿预应力筋203；然后施工托盘梁，施工时将与托盘梁接触的古建筑物基础墙003体表面凿毛并预留静压桩孔201和静压桩埋件；最后待托盘梁达到强度后，张拉预应力筋203。

3)、从托盘梁200的静压桩孔201向地下压静压桩300，完成后，将静压桩300与托盘梁200进行锚固；

4)、继续对古建筑物基础土体进行开挖，开挖至预设基础承台梁400底面处；

5)、施工基础承台梁400；

6)、在基础承台梁400上安装千斤顶500，待基础承台梁400达到强度后将基础承台梁400和托盘梁200之间的一段静压桩截除。

4、顶升

该古阁本身重量约1200吨，加上托换后托盘架200的重量800吨，顶升重量共约2000吨。参考图4，沿阁基内外共布置25组千斤顶，其中阁外16组200吨千斤顶，阁内9组200吨千斤顶，每组千斤顶由一台液压千斤顶和一台支撑千斤顶组成，两台千斤顶轮流工作，可满足顶升要求。

因千斤顶分为液压千斤顶和支撑千斤顶，可轮流进行顶升施工，即其中液压千斤顶顶完一个行程后，支撑千斤顶加垫块、给油受力，然后再进行回油。依此类推，这样可避免千斤顶同时回油对上部建筑物产生震动。顶升时各千斤顶一定要保持同步，每顶升一个行程，在基础承台粱及托盘梁间放置垫块，再进行下一行程的顶升。垫块选用高标号混凝土垫块。

凡放置千斤顶处，托盘梁相应位置预埋钢板，千斤顶与承台梁(垫块)之间放置承压板，以防止混凝土局部受压破坏。

5、监测

在整个加固、托换及顶升过程中对阁体进行全程检测。包括沉降观测。裂缝观测及水平位移观测等。

整体顶升移位时，应对外加动力各作用点买际施加力进行观测记录，根据外加动力变化判断顶升时的异常情况.同时采用直尺、经纬仪，对顶升过程中的建筑物偏位进行监测，利用水准观测监控基础沉降.同时应加强上部结构观测，及时发现安全隐患。

该古阁顶升后阁内原基底保留，专业人员可通过下人孔下到基底参观考察。

6、就位修复

由于该古阁本身存在砖体裂缝、墙根酥碱等诸多病害，阁身整体抬升后，为防病害继续发展，需对其采取一定的治理措施：

1、墙身裂缝：阁身抬升后，基础不均匀沉降的隐患消除，阁身裂缝不会再继续发展，但由于墙体间有裂隙，整个结构体系存在受力不均衡的可能，继而引起阁身又一次的破坏，因此需对裂缝进行加固。具体方法如下：在裂缝处沿内外墙身隔一定距离设置一块拉接钢板。钢板长1米(裂缝两侧各50厘米)，宽为两皮砖厚，厚1厘米。分别抽去裂缝处墙体两侧的最外皮砖，将两块钢板嵌入墙体，内外钢板间钻孔，插入直径20mm的螺栓相拉接，钻孔空隙处注浆处理。由于阁身下部开裂较严重，裂缝宽度自下而上逐渐变窄，钢板加固可视裂缝的具体情况有所调整。如设置在墙体根部的钢板长1米，间距1米，墙体上部的钢板长度及间距均可适当减小。钢板加固后，应将抽掉的砖块原样放回，并用原灰浆勾缝。除设置钢板外，还应对裂缝处灌注水泥浆加固。水泥标号采用425#，自下而上加压灌注。施工时应与钢板加固同时进行。

2、墙根酥碱的治理：墙根是承受荷载最大，受力最为集中和复杂的部位，若砖块酥碱过深或酥碱继续发展，有可能会削弱受力面，继而影响整个结构系统。可采取剔补的办法，用小铲或凿子将酥碱部分剔除干净，用相同尺寸的砖块，砍磨加工后按原位镶嵌，用水泥浆或环氧树脂粘牢。剔补过深的部位还可在新旧砖块间加拉接钢筋，以提高粘接强度。

3、外墙涂料色泽不匀，一部分已与墙面剥离，内墙面特别是底层大厅因长期潮湿白灰大面积脱落。抬升后对驳蚀的外墙面进行补饰，用白灰浆重新粉刷内墙。补配个别佚失的瓦件，修补粘接少数断裂破损的构件。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围。

Claims (9)

1.一种古建筑物整体顶升方法，包括的步骤有：

①、对古建筑物的加固；

②、对古建筑物基础的托换；

③、对古建筑物整体顶升；

其特征在于，所述对古建筑物基础的托换步骤为：

a、对古建筑物基础土体进行开挖，开挖至古建筑物基础墙体底部位置；

b、在古建筑物基础墙体内外侧制作托换古建筑物基础墙体的带有静压桩孔的托盘梁；

c、从托盘梁的静压桩孔向地下压静压桩，完成后，将静压桩与托盘梁进行锚固；

d、继续对古建筑物基础土体进行开挖，开挖至预设基础承台梁底面处；

e、施工基础承台梁；

f、在基础承台梁上安装千斤顶，待基础承台梁达到强度后将基础承台梁和托盘梁之间的一段静压桩截除。

2.根据权利要求1所述的古建筑物整体顶升方法，其特征在于：所述对古建筑物基础托换之前还对古建筑物基础土体进行降水处理。

3.根据权利要求1所述的古建筑物整体顶升方法，其特征在于：所述制作托盘梁为先在将古建筑物基础墙体打孔，孔内穿钢管，钢管内穿预应力筋；然后施工托盘梁，施工时将与托盘梁接触的古建筑物基础墙体表面凿毛并预留静压桩孔和静压桩埋件；最后待托盘梁达到强度后，张拉预应力筋。

4.根据权利要求1所述的古建筑物整体顶升方法，其特征在于：所述对古建筑物加固包括对底层墙体内部进行自下而上逐层压力灌注水泥浆；沿墙内侧周边设置混凝土梁柱框架，在靠近穹顶部位，由梁柱框架向上设置曲梁，并由曲梁作支撑，沿整个穹顶喷射现浇混凝土板，喷射前，将内侧墙体及穹顶内侧用油毡覆盖；在底层墙体外侧设置钢筋混凝土梁柱支撑。

5.根据权利要求4所述的古建筑物整体顶升方法，其特征在于：所述对古建筑物加固还包括古建筑物基础土体周围做钢筋混凝土基坑维护桩。

6.根据权利要求5所述的古建筑物整体顶升方法，其特征在于：所述对古建筑物加固还包括用柔性材料填实砖雕、琉璃饰品间的空隙，外表用木板或橡胶板封护，木板或橡胶板与墙身紧密固定。

7.根据权利要求2所述的古建筑物整体顶升方法，其特征在于：所述降水处理中，在建筑物基础土体周围构筑深层搅拌桩止水帷幕。

8.根据权利要求1所述的古建筑物整体顶升方法，其特征在于：所述基础承台梁上的千斤顶分为液压千斤顶和支撑千斤顶，由PLC液压同步控制系统控制在顶升古建筑物时交替轮流对古建筑物进行顶升。

9.根据权利要求1所述的古建筑物整体顶升方法，其特征在于：所述对古建筑物加固、托换以及顶升过程中对古建筑物进行全程监测。

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