CN104805876A - 一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，属于工程建筑施工领域。本发明步骤为：挖除基础四周及垫层回填土；加固倾斜独立排架柱根部；挂设扶正装置：在倾斜柱两侧设吊带、钢丝绳，上部设起吊绳索；安装倾斜校正装置：在倾斜一侧的基础底拐角处分别设置千斤顶；倾斜校正施工：压动千斤顶，启动吊车，开始出现偏动时，拉动钢丝绳和吊带，当达到倾斜基础原设计位置范围内时，停止压动千斤顶，将钢楔子放到基础底面，取出千斤顶，同时往基础垫层底面及基础四周灌入混凝土，然后撤离吊车，等混凝土达设计强度75％后，回填土并压实；稳固观测。本发明能快速精准纠正大吨位混凝土柱的倾斜且不易对混凝土柱根造成裂纹，破坏柱内部结构。

Description

一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法

技术领域

本发明涉及工程建筑施工领域，更具体地说，涉及一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法。

背景技术

工业生产装置管廊结构一般多为现浇钢筋混凝土排架结构，常布置在装置区边侧或厂外，一般为多排连续平行独立布置，排架间连接多为钢结构，作为化学介质工艺管道等运输通道。根据装置区地理环境变化，基础地基一般会进行地基处理，但是在独立排架结构施工完后，由于地基处理的缺陷，比如在柱子周围开挖井、池、单侧堆积土、重载施工机械在柱子周围的堆积土上施工作业等，扰动独立排架柱周围地基土使得其地基单侧受到不均匀荷载影响，独立排架柱的倾斜较为多发。无论倾斜发生在工艺管道安装前还是钢结构连接时，都会带来钢结构无法安装、钢结构变形，工艺管道变形的问题，从而引发介质泄露等安全事故，因此，倾斜的排架柱校正是很必要的。独立排架柱传统的倾斜校正方法多采用在倾斜相反方向顶部水平拉拽，配合下部千斤顶水平顶推的方法，其缺点是不能移动大吨位排架结构，定位困难，且易造成柱根部产生裂纹，甚至排架柱会产生结构破损，失去其承载功能而报废，且采取拖拽方法也会产生倾覆等不安全因素。因此提供一种高效、安全稳妥、经济的校正倾斜独立排架柱的方法，是施工企业必须要面对的施工难题。

经检索，专利申请号：201310155928.2，申请日：2013.04.28，专利名称：一种管桩纠偏复位的方法，该方法包括以下步骤：(1)垫层修复；(2)桩身清孔；(3)倾斜度及偏位测量；(4)纠偏定位；(5)冲水取土；(6)推桩移位；(7)复测倾斜度；(8)桩内填芯；(9)装填混凝土，其中推桩移位过程如下：用千斤顶顶住需纠偏的管桩，千斤顶尾端设钢垫板抵住垫层，顶端设圆弧托板抵住管桩，千斤顶推动管桩将管桩推至复位。在将管桩推至复位的过程中，在管桩四周的孔穴内，逐步灌入5-25mm的碎石和细沙，直到管桩复位。该方法利用千斤顶直接顶推倾斜管桩的侧壁，仅仅适合较小吨位的管桩的纠偏，不适用大吨位柱子，且混凝土排架柱如果用这种方法，定位困难，顶推力容易使排架柱产生裂纹甚至断裂。事实上，混凝土独立排架柱倾斜后的纠偏过程很容易使得排架柱底部产生细小裂纹，为后期埋下隐患。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明提出了一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其一，为提出一种快速精准的独立排架柱倾斜校正的方法，其二，为提出一种防止在独立排架柱倾斜校正过程中对独立排架柱造成裂纹，破坏排架柱内部结构的方法。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其特征在于：其步骤为：

步骤一、挖除基础四周及垫层回填土

将基础四周及垫层上部回填土挖除，原土夯实整平；

步骤二、加固倾斜独立排架柱根部

在倾斜的独立排架柱根部沿柱截面四周对称设置组合型钢结构，用于加固独立排架柱；

步骤三、挂设扶正装置

将待校正的倾斜独立排架柱记为0轴，位于0轴倾斜一侧并与0轴相邻的独立排架柱记为-1轴，位于0轴倾斜另一侧并与0轴相邻的独立排架柱依次记为1轴、2轴；在1轴、2轴间焊接上加固钢梁，加固钢梁一端与1轴焊接、加固钢梁另一端与2轴焊接，将吊带一端挂在0轴中部，吊带另一端挂在1轴的的柱子根部，将钢丝绳一端挂在0轴中部，钢丝绳另一端挂在-1轴柱子根部；在0轴上部挂设有起吊绳索，起吊绳索与吊车相连；

步骤四、安装倾斜校正装置

将0轴倾斜一侧回填土挖至基础垫层底，在倾斜一侧的基础底拐角处分别对称设置一个或多个千斤顶；

步骤五、倾斜校正施工

上述所有步骤完成后，开始压动千斤顶，同时启动吊车，起吊绳索处于拉紧状态，当0轴开始出现偏动时，拉动钢丝绳和吊带，使钢丝绳和吊带也处于拉紧状态，由测量员在旁边架设全站仪，注意随时观察柱子偏动情况，当达到倾斜基础原设计位置范围内时，停止压动千斤顶，将特制钢楔子放到基础底面，取出千斤顶，同时立即往基础垫层底面及基础四周灌入混凝土，然后撤离吊车，待混凝土达设计强度75％后，回填土并压实；

步骤六、稳固观测

在0至-1轴之间焊上加固钢梁，撤下钢丝绳和吊带，在0轴上设置沉降观测点，每两天观测沉降情况及垂直度，并做好记录，观察一个月后，基础稳定无倾斜变化，倾斜矫正结束。

作为本发明的进一步的改进，步骤四与步骤五之间还包括扩大基础面积，如下：将0轴倾斜一侧之外的其他三侧挖至基础垫层顶面，在基础垫层上方的承台钻孔植筋，即在基础垫层上方的承台侧面钻孔，种植钢筋，扩大基础面积。

作为本发明的进一步的改进，所述的步骤二中组合型钢结构选用槽钢，倾斜独立排架柱的每一侧底部竖直设立2根槽钢，并在8根槽钢的下部、中部和上部均设置有紧固箍。

作为本发明的进一步的改进，所述的步骤三中将起吊绳索挂在0轴最上方的梁柱中心处。

作为本发明的进一步的改进，所述的钢丝绳和吊带上均设有倒链。

作为本发明的进一步的改进，所述的步骤四中，千斤顶顶部与0轴基础垫层底部之间、千斤顶底部与地基土之间均设置有钢板。

作为本发明的进一步的改进，所述的步骤六中的钢楔子纵截面为三角楔形。

3.有益效果

采用本发明的技术方案，与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

(1)本发明的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，在倾斜待校正的独立排架柱最上方的梁柱中心处挂设有起吊绳索，倾斜校正施工时，在压动千斤顶的同时启动吊车，使得起吊绳索处于拉紧状态，竖直方向上降低了独立排架柱的荷载，减轻倾斜柱底部的压力，针对大吨位混凝土排架柱的校正能够预防底部裂纹的产生，保证混凝土柱的结构稳定，且起吊绳索能够配合钢丝绳和吊带保持倾斜待校正的独立排架柱在纠偏过程中的稳定，防止结构侧向倾覆，提高了施工安全。

(2)本发明的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，根据现浇独立排架柱的结构特点，对每根排架柱根部采用8根槽钢加固，并打上3道紧固箍，增大结构柱截面抵抗矩，进一步预防底部裂纹的产生，保证混凝土柱的结构稳定；且加固材料的槽钢与紧固箍均可以重复周转使用，完全回收利用，节约材料。

(3)本发明的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，在倾斜校正施工之前还增设一扩大基础面积的步骤，基础面积增大，提高了地基承载能力，一方面在基础底部压动千斤顶过程保护基础，避免基础产生裂纹甚至造成破坏，一方面在倾斜校正结束后保持独立排架柱的稳定，不易产生二次倾斜。

(4)本发明的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，利用排架柱的特点，在排架柱的两根柱子的4个拐角处共对称设置4个或4个多倍数量的千斤顶，千斤顶整体协调性好，不会使顶推力集合在一点，损坏其内部结构产生裂纹，且动力够大足以顶推大吨位排架柱。

(5)本发明的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，校正过程前在1轴与2轴之间焊接加固钢梁，校正过程之后在0至1轴之间焊上加固钢梁，充分利用了管廊中独立排架柱前后均有排架柱这一特点，将倾斜排架柱与临近的柱子临时组成整体，增加倾斜柱子的稳定性。

(6)本发明的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其方法施工简便，传力清晰，安全稳定。

附图说明

图1为步骤二中倾斜独立排架柱下部采取加固措施后的结构示意图；

图2为步骤二中倾斜独立排架柱下部采取加固措施后的横向截面图；

图3为步骤五中倾斜校正施工过程示意参考图；

图4为步骤四中单个倾斜校正装置安装示意参考图；

图5为步骤四中独立排架柱单个柱子安装倾斜校正装置后的示意参考图；

图6为扩大基础面积步骤的示意参考图；

图7为基础面积扩大前后的对比示意图。

示意图中的标号说明：

1、槽钢；2、紧固箍；3、钢丝绳；4、吊带；5、倒链；6、钢板；7、千斤顶；8、钢筋；9、起吊绳索。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

实施例1

申请人在某项目的厂区外管A#管廊土建单位工程施工过程中，A060/1037～1038轴地基开挖至设计标高时，经现场钎探，不符合设计地基承载力，地勘要求继续超挖，至老土层，然后采用级配砂石换填至设计基底标高，申请人按要求进行了换填，并做了级配砂石的压实度试验，均合格后，进行了基础垫层的施工。A060/1037～1038轴基础垫层截面尺寸为3.8m*3.0m，100mm厚；基础一阶承台截面为3.6m*2.8m，400mm高；二阶承台截面尺寸为2.2m*1.6m，400mm高，上部结构柱子截面尺寸为600*700mm，梁的截面尺寸为350*700mm，按钢筋混凝土的重2.5t/m³计算，A060轴基础和主体结构合计重量为106.58t(垫层与地基之间的吸附力取1.1系数)。后期观测，A060轴/1037轴柱顶向南偏490，倾斜角度为1.34，A060轴/1038轴柱顶向南偏400，倾斜角度为1.24，经现场测量，柱并未产生弯曲变形，只是发生偏移。

经现场观察，造成A060/1037～1038倾斜原因有以下几个情况：1、A060轴西侧井池开挖深度3m左右，致使A060轴地基土扰动；2、A060轴北侧堆积大量土和钢筋等，高度3m左右，土的侧压力致使柱子发生侧偏；3、相关单位施工机械(如挖机等)在堆积土上施工作业，加大了土的侧压力。

下面采用本发明的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法对倾斜的A060轴独立排架柱进行倾斜矫正。

步骤一、挖除基础四周及垫层回填土

将被扰动而造成独立排架柱倾斜的地基土整平压实；针对产生倾斜的原因，具体措施为1、将A060轴西侧井池基坑回填压实完毕；2、清理A060轴北侧堆积的土和钢筋，地基土整平压实；3、挖除基础四周及垫层以上回填土，基底原土夯实整平，预留操作工作面；4、设计放置千斤顶位置的基础底部承载底板施工，底板混凝土强度满足上部千斤顶承载要求。

步骤二、加固倾斜独立排架柱下部

在倾斜的独立排架柱A060/1037～1038轴基础顶面往上2.5m高范围内竖立组合型钢结构用于加固独立排架柱；本实施例中组合型钢结构选用200mm槽钢1，A060/1037～1038轴的每一侧竖直设立2根槽钢1，并在8根槽钢1的下部、中部和上部均设置有紧固箍2，如图1、图2所示，其中第一道紧固箍2设置在基础顶面往上100mm处，保护基础顶面处的施工缝，第二道紧固箍2设置在基础短柱的施工缝处，此加固措施是为防止校正过程中，这些受力较大部分产生裂缝等，待校正之后拆除。

步骤三、挂设扶正装置

将待校正的倾斜独立排架柱记为0轴，位于0轴倾斜一侧并与0轴相邻的独立排架柱记为-1轴，位于0轴倾斜另一侧并与0轴相邻的独立排架柱依次记为1轴、2轴；本实施例中与0轴、-1轴、1轴、2轴相对应的排架柱分别为A060轴、A061轴、A058轴、A059轴，将A058～A059轴之间焊接上340mm的加固钢梁四道，加固钢梁一端与A058轴焊接、加固钢梁另一端与A059轴焊接；将四根10t吊带4一端挂到60轴第三层梁柱节点处，吊带4另一端挂在59轴的柱子根部，将19.5mm的钢丝绳3一端挂在60轴第三层梁柱节点处，钢丝绳3另一端挂在61轴柱子根部，所述的钢丝绳3和吊带4上均设有倒链5，60轴两侧拉起的钢丝绳3和吊带4只作为揽风绳的作用，不让其受力拉动柱子。在60轴五层梁柱处挂设有起吊绳索9，100t汽车吊就位与起吊绳索9相连，此处注意将起吊绳索9挂在60轴五层梁柱中心处，保证独立排架柱的竖向荷载均衡，最大程度的减少60轴竖向荷载对柱根部的压力，预防底部裂纹的产生。

其中，钢丝绳3和吊带4作为揽风绳在拉设的过程中，不能用力过猛，为防止拉力过大，柱根部被拉裂，具体北侧吊带4拉力F1和南侧钢丝绳3拉力F2允许值见如下计算：

经抗弯强度计算及裂缝宽度验算复核，南侧揽风绳上的拉力不应超过5.0t，北侧揽风绳上的拉力不应超过4.0t。

步骤四、安装倾斜校正装置

将60轴基础南侧回填土挖至基础垫层底，底下放上25mm钢板6，钢板6底焊上工字钢肋，在A060/1038轴基础南侧拐角处放两个50t千斤顶，在A060/1037轴基础南侧拐角处放两个50t千斤顶，并在千斤顶7底部与地基土之间也设有钢板6，如图4、图5所示。具体在倾斜一侧的基础底拐角处设置几个千斤顶7，需要根据千斤顶7的规格计算，具体在本实施例中，放置2个，具体计算如下：

独立排架柱A060/1037～1038轴长度为L，Ra即为基础南侧底下的四个千斤顶支撑

支座反力：Ra*L＝G*L/2

Ra＝G/2＝106.58/2＝53.29t

每个支座底部有4个千斤顶支撑，那么每个千斤顶支撑力为Ra/4＝13.32t，那么上述选择4个50t千斤顶满足要求，千斤顶安全系数大于2取值。同时上部吊车可卸载一部分竖向力，又可以起到保持排架柱稳定的效果。

千斤顶底部放的钢筋底板面积A计算如下：

每个千斤顶承受的力为13.32t，设计要求的地基承重力为180KPa，

那么13.32*1000*9.8/A≤180*1000

A≥13.32*1000*9.8/180*1000＝0.73m ²

即千斤顶底部的钢板面积达到0.73m²，方能满足支撑的要求。上述回填土挖至基础垫层底所掏孔900*900mm满足要求，根据实际情况，在千斤顶下部可进行浇筑混凝土增加承载力。

附加步骤、扩大基础面积

将60轴倾斜一侧之外的其他三侧挖至基础垫层顶面，在一承台四周400mm高范围内，钻孔植筋，钢筋8直径为C16150双层双向，长度为350mm，扩大基础面积，如图6、图7所示。扩大基础截面尺寸，即加大了基础承载面积，减小了基础承载力，保证了后道工序荷载增加，也防止再次发生侧偏的危险性。基础四周扩大350mm，地基承载力增加如下：

原基础截面尺寸为：3.6*2.8m

扩大后基础截面尺寸为：4.3*3.5m

原基础的地基承载力P＝F/3.6*2.8

扩大后的地基承载力P1＝F/4.3*3.5

那么提高地基承载力为

P-P1/P＝1-3.6*2.8/4.3*3.5＝33％；

增大面积后地基承载力满足上部结构承载要求。

步骤五、倾斜校正施工

上述所有步骤完成后，开始压动南侧底部的千斤顶7，同时启动吊车，起吊绳索9处于拉紧状态，当60轴开始出现偏动时，人工控制倒链5拉动钢丝绳3和吊带4，使钢丝绳3和吊带4也处于拉紧状态，如图3所示，由测量员在旁边架设全站仪，注意随时观察柱子偏动情况，当达到倾斜基础原设计位置范围内时，停止压动千斤顶，利用事先制作好的钢楔子放到基础底面，每个基础底放四个，共计需要八个，取出千斤顶7，本实施例中的钢楔子纵截面为三角楔形，易于插入基础底面。同时立即往基础垫层底面及基础四周扩大面一起灌入C40混凝土，直至基础一承台标高，然后撤离吊车，待混凝土达设计强度75％后，回填土并压实。

步骤六、稳固观测

在60至61轴之间焊上340mm加固钢梁4根，撤下钢丝绳3和吊带4，在60轴上设置沉降观测点，每两天观测沉降情况及垂直度，并做好记录，观察一个月后，基础沉降及位置无变化，倾斜矫正结束。

本发明针的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，针对大吨位混凝土独立排架柱倾斜后的校正困难、定位不准、易在校正过程中使得排架柱底部产生细小裂纹，改变其内部结构等难题，充分利用混凝土排架柱的特点，将倾斜排架柱借用周围相邻的排架柱形成一个力的整体，稳固待校正的排架柱，对易产生裂纹的柱根部进行加固防护，采用起吊绳索竖向减少柱子荷载，减轻柱根部的剪切力，并扩大基础承载面积，采用多排千斤顶顶推的方式分散均衡顶升力，本发明从外部加固设计、内部对力作用的设计方面，共同配合互相增益，以最简方式精准纠偏、保护柱子不产生裂纹。

本发明在实施过程中需要注意的问题如下：

1、化学植筋一定要满足最小锚固长度的要求，即24d，384mm。且化学植筋的孔在打入化学胶前，一定要清理干净。

2、新老混凝土接触面要凿毛清洗干净。

3、在灌入砼前，一定要确保纠正后的柱子的垂直度满足规范要求，即H/1000且≤30mm。

4、灌入的砼一定要振捣密实，如若垫层底部无法灌入时，要采用人工捣实。

5、采用的吊带4和钢丝绳3必须完好无损，吊车司机、挖机司机、起重工等必须持证上岗。

6、在栓钢丝绳3和吊带4时，采用装人的吊篮必须经报验合格之后，方可使用。

7、在挖基础四周土的时候，不要碰坏地下的管线。

8、压千斤顶7和拉倒链5的人，一定要缓慢，旁边设置安全监护人员，如若发生倒塌，操作人员一定要立即撤离安全地带，避免砸伤等意外事故发生。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其特征在于：其步骤为：

步骤一、挖除基础四周及垫层回填土

将基础四周及垫层上部回填土挖除，原土夯实整平。

步骤二、加固倾斜独立排架柱根部

在倾斜的独立排架柱根部沿柱截面四周对称设置组合型钢结构，用于加固独立排架柱。

步骤三、挂设扶正装置

将待校正的倾斜独立排架柱记为0轴，位于0轴倾斜一侧并与0轴相邻的独立排架柱记为-1轴，位于0轴倾斜另一侧并与0轴相邻的独立排架柱依次记为1轴、2轴；在1轴、2轴间焊接上加固钢梁，加固钢梁一端与1轴焊接、加固钢梁另一端与2轴焊接，将吊带(4)一端挂在0轴中部，吊带(4)另一端挂在1轴的的柱子根部，将钢丝绳(3)一端挂在0轴中部，钢丝绳(3)另一端挂在-1轴柱子根部；在0轴上部挂设有起吊绳索(9)，起吊绳索(9)与吊车相连。

步骤四、安装倾斜校正装置

将0轴倾斜一侧回填土挖至基础垫层底，在倾斜一侧的基础底拐角处分别对称设置一个或多个千斤顶(7)。

步骤五、倾斜校正施工

上述所有步骤完成后，开始压动千斤顶(7)，同时启动吊车，起吊绳索(9)处于拉紧状态，当0轴开始出现偏动时，拉动钢丝绳(3)和吊带(4)，使钢丝绳(3)和吊带(4)也处于拉紧状态，由测量员在旁边架设全站仪，注意随时观察柱子偏动情况，当达到倾斜基础原设计位置范围内时，停止压动千斤顶(7)，将钢楔子放到基础底面，取出千斤顶(7)，同时立即往基础垫层底面及基础四周灌入混凝土，然后撤离吊车，待混凝土达设计强度75％后，回填土并压实。

步骤六、稳固观测

在0至-1轴之间焊上加固钢梁，撤下钢丝绳(3)和吊带(4)，在0轴上设置沉降观测点，每两天观测沉降情况及垂直度，并做好记录，观察一个月后，基础稳定无倾斜变化，倾斜矫正结束。

2.根据权利要求1所述的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其特征在于：步骤四与步骤五之间还包括扩大基础面积，如下：将0轴倾斜一侧之外的其他三侧挖至基础垫层顶面，在基础垫层上方的承台钻孔植筋，即在基础垫层上方的承台侧面钻孔，种植钢筋(8)，扩大基础面积。

3.根据权利要求2所述的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其特征在于：所述的步骤二中组合型钢结构选用槽钢(1)，倾斜独立排架柱的每一侧底部竖直设立2根槽钢(1)，并在8根槽钢(1)的下部、中部和上部均设置有紧固箍(2)。

4.根据权利要求3所述的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其特征在于：所述的步骤三中将起吊绳索(9)挂在0轴最上方的梁柱中心处。

5.根据权利要求4所述的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其特征在于：所述的钢丝绳(3)和吊带(4)上均设有倒链(5)。

6.根据权利要求5所述的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其特征在于：所述的步骤四中，千斤顶(7)顶部与0轴基础垫层底部之间、千斤顶(7)底部与地基土之间均设置有钢板(6)。

7.根据权利要求6所述的一种倾斜独立排架柱竖向顶推校正的方法，其特征在于：所述的步骤五中的钢楔子纵截面为三角楔形。