CN107657092A - 地基钻孔取土的建筑物纠倾方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，属于建筑物地基不均匀变形与倾斜纠偏技术领域。本发明包括以下步骤步骤一：测定原状地基土层的物理力学参数；步骤二：对纠偏方案进行适宜性评价；第一步：确定临界地基承载力；第二步：计算临界地基承载力下的地基附加应力与自重应力；第三步：确定地基土层临界孔隙比；第四步：纠偏方案适宜性评价；步骤三：确定有效掏土深度；步骤四：确定房屋纠偏设计中掏土量；步骤五：确定地基土掏土参数；第一步：计算孔倾角和孔长；第二步：确定总掏土孔数和掏土次数。本发明明确确定纠偏设计中的各个计算指标，打破了以往的荷载大小及掏土量公式估算的这一局限，具有较好的适用性与实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，属于建筑物地基不均匀变形与倾斜纠偏技术领域。
背景技术
随着国民经济的快速发展和基础设施建设工程增加，各种各样的建筑物形式不断涌现，建筑规模也越来越大，一些建筑物不得不坐落于地质条件差的场地土，这对建筑物的设计和施工的要求也就越来越高。由于上部结构的多样性以及地基土层变形的不均匀性等，常常会导致建筑物地基基础的不均匀变形与沉陷，致使建筑物受力构件破坏甚至整体倾覆，造成严重的经济损失和上部结构功能的失效。近年来建筑物倾斜事故时有发生，因此建筑物纠倾加固技术在当前建筑地基基础变形防治领域具有重要的实用价值和应用前景。
纠倾加固是一项综合性技术，与许多学科有关，目前纠偏技术的发展水平还不尽如人意，一些技术在理论和实践上还都不十分成熟，导致一些建筑物的纠倾与加固工程相继出现事故或者越纠越偏，造成较大的经济损失与人员伤亡。现在主要纠倾失败的原因主要有：片面强调加固，认为只要加固了，就算有点倾斜也没有大碍；忽视了施工所产生的附加沉降的危害，而且不重视对其控制，结果是越纠越倾、纠过头或对上部结构造成不利影响；更多地着眼于地基承载力足够与否的问题，对建筑物不均匀变形问题分析不够。
长期以来，软土地基建筑物的倾斜一直是建筑工程中颇受关注的重大质量问题。一些发达国家基本实现了全过程的计算机分析和设计参数的统计验证。虽然国外有关工程实例也很多，但国外软土地基上建筑纠偏加固的理论水平也没有形成独立的体系。我国的建筑物纠偏扶正与加固技术起步较晚，对既有建筑物的加固纠倾改造技术的全面研究虽然还处于方兴未艾的阶段，但已取得了一些成果，且发展异常迅速，涌现出许多纠倾加固的新工艺，新技术，新方法。其中包括一些国家重点工程改造项目，以较小的费用支出挽救倾斜建筑物，取得了可观的经济效益和社会效益。建筑物纠倾加固技术已成为当前颇受欢迎与重视的新颖技术领域。
掏土纠偏法作为一种新的纠偏技术，该纠偏方法的基本作法是根据建筑物不均匀沉降的状况，在建筑物基础下浅硬土层内，用干法成孔和湿法成孔两种方法进行掏土，实现对建筑物的纠偏。但目前还没有与之对应的成熟设计理论与施工方法，虽然国内外对掏土纠偏进行了一些研究，取得了一些成果，但大多数情况下，我们着眼于选择合适的纠倾方案、高效的施工方法和适时的变形监测。现在没有一套完整而准确的方法来指导现场的纠倾工程，这远远不能满足工程实践对方法发展的要求。
建筑物纠倾技术是在实践中产生，在实践中不断发展、完善，但从工程应用的角度看，愈多纠倾方法在大多数情况下能够达到预期的目的，但从理论性分析的角度看，这种方法以纯经验处理为基础，缺乏相应的方法体系指导，以定性分析作为技术处理的主要依据，缺少精密定量计算的方法体系与步骤，存在一定的盲目性。目前对纠偏技术的理论研究中大多数单纯的着眼于土体在应力释放后自身的变形状况，而较少考虑到结构和基础变形及上部荷载变化与土体变形的相互影响。在设计方面，在国内外涉及本领域的规范和标准中存在诸多不足，集中体现为实用性较差。譬如我国《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123-2012中，基底附加应力就没有能够成为纠偏过程的关键数据和可控制的工程标量。正是这些问题制约着地基纠偏方法的发展和适用范围。传统房屋纠倾的方案设计，并未考虑经过抽土处理后地基承载力的减小能否依然满足承载要求，本专利提出地基土层临界孔隙比的概念，通过对土层孔隙比的计算与比较，而使得地基土层在纠偏后，依然满足强度要求，是纠偏方案能够安全有效的实现的前提。
目前，建筑物纠偏共有三十余种方法，根据其处理方式可归结为迫降法和抬升法两种。我国岩土工程技术人员引进吸收了世界各国许多先进的纠倾扶正措施和手段，并因地制宜的提出不少适合我国国情特点的纠倾处理方法，使纠倾效果得到不断改善。然而每一种纠偏加固技术都不是万能的，都有其适用范围和局限性，盲目的套用，不仅难以取得预期的纠偏效果，造成大量浪费，甚至可能导致工程失败。良好的纠偏处理方案不仅要求技术上可行，更要求经济上合理。因此，纠偏时应该根据不同的水文地质状况，灵活的选择一种或几种合理的纠偏加固手段对倾斜建筑物进行纠偏加固。
综上所述，在现有的纠偏工程中，理论分析远远落后于工程实践，以纯经验处理为基础，缺乏相应的理论指导，以定性分析作为技术处理的主要依据，缺少定量计算的理论，存在一定的不足与局限。纠偏所需要的掏土量并没有一个具体的数值，在设计时，掏土量一般是根据经验公式估算，但是经验公式所计算的掏土量并不是真正的实际掏土量，往往实际值要小于经验值。若掏土量不合理，就很容易造成建筑物沉降过大或是造成回倾速度过快或是沉降不明显影响工期等问题。有时设计不当会出现越纠越偏的现象，严重的会造成巨大的经济损失和人身的安全问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有纠偏技术存在的上述缺陷，提出了一种地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，运用土力学和弹性力学的方法，从理论上推导出在掏土纠偏过程中，房屋倾斜量与地基土物理指标孔隙比、掏土量之间存在的相应定量关系，并以地基承载力作为控制指标取得孔隙比参数，以基底附加应力曲线取得有效掏土深度，最终确定掏土参数，进而实现如何对建筑物进行合理有效的掏土纠偏及其治理进行了合理设计，具有较好的适用性与实用价值。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，包括下列步骤：
步骤一：测定原状地基土层的物理力学参数；
步骤二：对纠偏方案进行适宜性评价；
第一步：确定临界地基承载力；
第二步：计算临界地基承载力下的地基附加应力与自重应力；
第三步：确定地基土层临界孔隙比；
第四步：纠偏方案适宜性评价；
步骤三：确定有效掏土深度；
步骤四：确定房屋纠偏设计中掏土量；
步骤五：确定地基土掏土参数；
第一步：计算孔倾角和孔长；
第二步：确定总掏土孔数和掏土次数。
进一步地，以基础倾斜方向上的中轴线为分界，过量沉降的一侧定义为过沉区，将另一侧定义为常沉区；步骤一中根据《土工试验规程》SL237—1999等相关规范对待加固场地原状土进行系统的勘察、试验及调查测绘，运用岩土原位试验或室内土工试验综合测定地基土层的物理力学参数，即：天然重度γ、土层厚度h、过沉区孔隙比e和常沉区孔隙比e0。
进一步地，步骤二的第一步：确定临界地基承载力；
传统房屋纠倾的方案设计，并未考虑经过抽土处理后地基承载力的减小能否依然满足承载要求，本发明提出地基土层临界孔隙比的概念，通过对土层孔隙比的计算与比较，而使得地基土层在纠偏后，依然满足强度要求，是纠偏方案能够安全有效实现的前提。
定义临界地基承载力为持力土层所承担的上部荷载的最小值，若结构的上部荷载超出临界地基承载力，则地基土失稳破坏。由《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011可得临界地基承载力：
facr＝(Fk+Gk)/1.2A (1)
式中，facr-临界地基承载力，其单位为kPa；Fk-上部结构作用在基础顶面的竖向荷载，单位为kN；A-基础底面积，单位为m2。
进一步地，步骤二的第二步由《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011根据Boussinesq解或等代荷载法及自重应力计算公式(式(2)中地基附加应力计算公式以Boussinesq解为例)求得土层不同深度处的地基附加应力和自重应力，特别地，要解出每层地基土中间深度的地基附加应力与自重应力：
式中，σz深度z处的地基附加应力，单位为kPa；σc-深度z处的自重应力，单位为kPa，详细计算方法见《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011；z-基底以下某点距基底的距离，单位为m，取z为每层地基土中间深度值，可得每层地基土中间深度的地基附加应力；αc-附加应力系数；a-基础宽度，单位为m；b-基础长度，单位为m。
进一步地，第三步的地基土层临界孔隙比系临界地基承载力条件下各层土的孔隙比，是土层承担上部荷载作用的最大孔隙比。根据《土工试验规程》SL237—1999，由三轴压缩试验可知，在建设场地分别取各土层中部保持天然结构的原状土入试验仪器，测量各层试样初始土体天然孔隙比ei0及初始高度Hi0。对于第i层土试样，设置的围压为该土层中间深度处地基附加应力与自重应力值之和与其侧压力系数的乘积。依据试验要求，对各层试样施加该土层中间深度处地基临界附加应力与其自重应力值之和，至试样压缩稳定时测量试块高度Hi。由公式(3)可求得该土层在临界地基承载力下的的孔隙比，即为土层临界孔隙比：
式中，eicr-第i层土体临界孔隙比；ei0-第i层土体天然孔隙比；Hi0-第i层土体所取试样初始高度，单位为mm；Hi-第i层土体所取试样压缩稳定后高度，单位为mm。
各层土体临界孔隙比沿高度取加权平均值，即可得到地基土层平均临界孔隙比，见公式(4)：
式中，ecr-地基土层平均临界孔隙比，hi-为第i层的土层厚度。
进一步地，步骤四中的第四步对步骤一获得的过沉区孔隙比e与步骤二第三步获得的地基土层平均临界孔隙比ecr进行大小比较：
①若e＞ecr，则表明按照过沉区孔隙比e进行纠偏时，地基承载力可以满足要求；
②若e≤ecr，则表明按照过沉区孔隙比e进行纠偏时，地基承载力不能满足要求，此时可以采取注浆等措施以提高地基土层的抗剪强度，借此提高地基承载力，重复步骤一和步骤二，直至e＞ecr。
进一步地，步骤三确定有效掏土深度，掏土深度是掏土孔的垂直距离(即是掏土孔垂直投影长度)。在房屋纠偏设计中，掏土深度是一个重要的参数，一方面，若掏土深度太小，则掏土工作集中在基底附加应力较大的区域，土体变形过大，纠偏速率难以控制；另一方面，若掏土深度太大，则掏土工作集中深入基底附加应力较小的区域，掏土工作量大，而掏土效率反而低。故存在一个有效掏土深度可以在保证纠偏过程中各个部分稳定性的同时，保证较高的掏土效率。
大多数地基的可压缩土层较厚且成层分布，步骤二中计算出地基土层不同深度处的地基附加应力与自重应力，有效掏土深度hef即取《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011中地基压缩深度的下限，即地基附加应力等于自重应力的20％(σz＝0.2σc)处。相对于水平打设，斜向打设掏土管的掏土效率提高率ζ为
式中，ζ-斜向掏土效率提高率；l-水平向掏土管长度，l＝b/2+b′，单位为m；hef-有效掏土深度，单位为m。
进一步地，步骤四：确定房屋纠偏设计中掏土量；
假设原地基土受掏土影响的范围为基础宽度a、有效掏土深度hef及基础长度b与掏土沟至基础的净距所围成的区域(图3种阴影部分)。该区域的体积为：
V＝ahef(b+b′) (6)
式中，a-基础宽度，单位为m；b-基础长度，单位为m；b′-掏土沟至基础的净距，单位为m。
掏土影响土体范围内常沉区孔隙比为其中，VV为孔隙体积，单位为m3，VS为土粒体积，单位为m3；打设掏土孔后，假设桩侧土体均匀挤密，取该状态下土体的过沉区孔隙比为联立式公式(*)、(#)和(6)，并假设掏土后的地基中的孔隙全部由气体填充，根据孔隙比的定义可得掏土量V-：
式中，V--掏土量，单位为m3；b′-掏土沟至基础的净距，单位为m，根据建筑物纠倾设计规范取值。
进一步地，地基土掏土参数包括孔倾角和孔长。步骤五中第一步的孔倾角即为掏土孔轴线与水平面的夹角，在掏土深度一定的情况下，其为确定的孔长的关键参数，孔倾角α和孔长L由公式(8)可得：
式中，α-孔倾角，单位为°；L-孔长，单位为m；其他字母释义从前。
进一步地，步骤五第二步房屋纠偏需要布置的总掏土孔数n由公式(9)可得：
式中：D-钻孔的直径，单位为m。
由《建筑物倾斜纠偏技术规程》JGJ 270-2012可确定参数钻孔直径D、钻孔间距d、钻孔距基础边缘距离db，钻孔间距d、钻孔距基础边缘距离db的单位均为m。
此时，
若则纠偏工作可一次完成；
若则纠偏工作不可一次完成，需进行二次掏土，二次抽土的掏土孔数n2为：
若则纠偏工作需进行k次掏土，k次抽土的掏土孔数nk为：
本发明的有益效果是：
本发明所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，从地基土物理指标变化的角度，深入分析研究天然软土地基下房屋倾斜原因，提出相应的合理，经济，有效的处理方法，运用土力学和弹性力学的方法，从理论上推导出在掏土纠偏过程中，房屋倾斜量与地基土物理指标孔隙比、掏土量之间存在的相应定量关系，并以地基承载力作为控制指标取得孔隙比参数，以基底附加应力曲线取得有效掏土深度，最终确定掏土参数。本发明采用斜向打设掏土管大大提高了掏土效率，并明确确定纠偏设计中的各个计算指标，打破了以往的荷载大小及掏土量公式估算的这一局限，具有较好的适用性与实用价值。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是沉降与倾斜关系的横剖面图及纠偏前后图。
图3是掏土示意图。
图4是地基附加应力计算图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和具体实例，对本发明提出的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法进行进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
某工程房屋平面呈矩形，其纠倾方法步骤如图1所示，该建筑总高度为21m，基础长度为16.0m，基础宽度为14.64m，该建筑物为五层框架结构，基础为片筏基础，筏板厚0.4m，基础埋深0.80m，外墙基础外扩2m。该楼建于1994年，2001年在装修过程中发现建筑物有不均匀沉降现象，并且沉降尚未稳定。房屋总体向北倾斜，倾斜率为5.70‰，需进行加固纠偏处理。
步骤一：测定原状地基土层的物理力学参数；
以基础倾斜方向上的中轴线为分界，过量沉降的一侧定义为过沉区，将另一侧定义为常沉区，如图2所示。根据《土工试验规程》SL237—1999等相关规范对待加固场地原状土进行系统的勘察、试验及调查测绘，运用岩土原位试验或室内土工试验综合测定地基土层的物理力学参数，即：天然重度γ、土层厚度h、过沉区孔隙比e与常沉区孔隙比e0。
各地层基础设计主要参数
步骤二：对纠偏方案进行适宜性评价
第一步：确定临界地基承载力；
定义临界地基承载力为持力土层所承担的上部荷载的最小值，若结构的上部荷载超出临界地基承载力，则地基土失稳破坏。由《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011可得该建筑的临界地基承载力facr为：
facr＝(Fk+Gk)/1.2A＝(21081.66+7027.2)/1.2×16×14.64＝100kPa
式中，facr-临界地基承载力，单位为kPa；Fk-上部结构作用在基础顶面的竖向荷载，单位为kN；A-基础底面积，单位为m2。
第二步：计算临界地基承载力下的地基附加应力和自重应力；
由《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011，根据Boussinesq解或等代荷载法及自重应力计算公式(下式中地基附加应力计算公式以Boussinesq解为例)求得土层不同深度处的地基附加应力值和自重应力值，特别地，要解出每层地基土中间深度的地基附加应力值与自重应力值。地基附加应力σz与自重应力σc计算公式如下式可得，其结果图如图4所示。
式中，σz-深度z处的地基附加应力值，单位为kPa，σc-深度z处的自重应力值，单位为kPa，详细计算方法见《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011；z-基底以下某点距基底的距离，单位为m，取z为每层地基土中间深度值，可得每层地基土中间深度的地基附加应力；αc-附加应力系数；a-基础宽度，单位为m；b-基础长度，单位为m。
第三步：确定地基土层临界孔隙比；
地基土层临界孔隙比系临界地基承载力条件下各层土的孔隙比，是土层承担上部荷载作用的最大孔隙比。根据《土工试验规程》SL237—1999，由三轴压缩试验可知，在建设场地分别取各土层中部保持天然结构的原状土入试验仪器，并测量各土样初始孔隙比e20＝1.20、e30＝0.80及初始高度H20＝H30＝100mm。对于第i层土试样，设置的围压为该土层中间深度处地基附加应力与自重应力值之和与其侧压力系数的乘积。依据试验要求，对各层试样施加该土层中间深度处地基临界附加应力与其自重应力值之和，至试样压缩稳定时测量试块高度H2＝83.8mm，H3＝87.7mm。由公式(3)可求得该土层在临界地基承载力下的的孔隙比，即为土层临界孔隙比。
式中，eicr-第i层土体临界孔隙比；ei0-第i层土体天然孔隙比；Hi0-第i层土体所取试样初始高度，mm；Hi-第i层土体所取试样压缩稳定后高度，mm。
各土层临界孔隙比沿高度取加权平均值，即可得到地基土层平均临界孔隙比ecr，
式中，ecr-地基土层平均临界孔隙比，hi-为第i层的土层厚度。
第四步：纠偏方案适宜性评价；
此时，对过沉区孔隙比e与地基土层平均临界孔隙比ecr进行大小比较，由于e＝1.47＞ecr＝1.10，则表明按照过沉区孔隙比进行纠偏时，地基承载力可以满足要求。
步骤三：确定有效掏土深度；
掏土深度是掏土孔的垂直距离(即为掏土孔垂直投影长度)。在房屋纠偏设计中，掏土深度是一个重要的参数，一方面，若掏土深度太小，则掏土工作集中在基底附加应力较大的区域，土体变形过大，纠偏速率难以控制；另一方面，若掏土深度太大，则掏土工作集中深入基底附加应力较小的区域，掏土工作量大，而掏土效率反而低。故存在一个有效掏土深度hef可以在保证纠偏过程中各个部分稳定性的同时，保证较高的掏土效率。
大多数地基的可压缩土层较厚且成层分布，步骤二中计算出地基土层不同深度处的地基附加应力与自重应力，有效掏土深度hef即取《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011中地基压缩深度的下限——地基附加应力等于自重应力的20％处，即σz＝0.2σc处。由图4可知，σz＝0.2σc时，z＝8m，故有效掏土深度hef取8m。
相对于水平打设，斜向打设掏土管的掏土效率提高率ζ为
式中，ζ-斜向掏土效率提高率；l-水平向掏土管长度，l＝b/2+b′，单位为m；hef-有效掏土深度，单位为m。
步骤四：确定房屋纠偏设计中掏土量；
假设掏土后的地基中的孔隙全部由气体填充，根据孔隙比的定义可得掏土量V-为：
式中，V--掏土量，单位m3；b′-掏土沟至基础的净距，单位为m，根据建筑物纠倾设计规范取值，本实施例取3m。
步骤五：确定地基土掏土参数；
第一步：计算孔倾角和孔长；
地基土掏土参数包括孔倾角和孔长。孔倾角α即为掏土孔轴线与水平面的夹角。在掏土深度一定的情况下，其为确定的孔长L的关键参数，解图3中的直角ΔABC可得孔倾角α和孔长L：
式中，α-孔倾角，单位为°；L-孔长，单位为m。
第二步：确定总掏土孔数和掏土次数；
由《建筑物倾斜纠偏技术规程》JGJ 270-2012可确定钻孔直径D＝0.4m、钻孔间距d＝1.5m、钻孔距基础边缘距离db＝0.4m。结合步骤五计算出总的掏土量，可具体计算出房屋纠偏需要布置的总掏土孔数n：
此时，由于则纠偏工作不可一次完成，需进行三次掏土，三次抽土的掏土孔数为
n2＝22-20＝2(个)
掏土完成后，利用全站仪、GPS等仪器监测纠偏建筑物顶部水平变位SH＝62mm<84mm，其达到《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011规定的控制值(SH≤0.004×21＝0.084m)，纠偏工作即可结束，进行后续处理。
Claims (10)
1.一种地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：包括下列步骤：
步骤一：测定原状地基土层的物理力学参数；
步骤二：对纠偏方案进行适宜性评价；
第一步：确定临界地基承载力；
第二步：计算临界地基承载力下的地基附加应力与自重应力；
第三步：确定地基土层临界孔隙比；
第四步：纠偏方案适宜性评价；
步骤三：确定有效掏土深度；
步骤四：确定房屋纠偏设计中掏土量；
步骤五：确定地基土掏土参数；
第一步：计算孔倾角和孔长；
第二步：确定总掏土孔数和掏土次数。
2.根据权利要求1所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：所述步骤一运用岩土原位试验或室内土工试验综合测定地基土层的物理力学参数，即：天然重度γ、土层厚度h、过沉区孔隙比e和常沉区孔隙比e0。
3.根据权利要求1所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：所述步骤二中第一步的临界地基承载力为：
facr＝(Fk+Gk)/1.2A (1)
其中，facr-临界地基承载力；Fk-上部结构作用在基础顶面的竖向荷载；A-基础底面积。
4.根据权利要求1所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：所述步骤二中第二步根据Boussinesq解求得土层不同深度处的地基附加应力σz和自重应力σc：
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<mi>r</mi>
<mi>c</mi>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mfrac>
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<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
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<mo>(</mo>
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<mi>a</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
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<mi>z</mi>
<mn>2</mn>
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<mn>2</mn>
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<mo>+</mo>
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<mi>z</mi>
<mn>2</mn>
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</mrow>
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</mfrac>
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</mtd>
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<mtd>
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<mi>c</mi>
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<mo>=</mo>
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<mi>z</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，σz-深度z处的地基附加应力；σc-深度z处的自重应力；z-基底以下某点距基底的距离；αc-附加应力系数；a-基础宽度；b-基础长度，单位为m。
5.根据权利要求1所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：所述步骤二中第三步在建设场地分别取各土层中部保持天然结构的原状土入试验仪器，并测量各层试样初始土体天然孔隙比ei0及初始高度Hi0；对于第i层土试样，设置的围压为该土层中间深度处地基附加应力与自重应力值之和与其侧压力系数的乘积；依据试验要求，对各层试样施加该土层中间深度处地基临界附加应力与其自重应力值之和，至试样压缩稳定时测量试块高度Hi；由公式(3)可求得该土层在临界地基承载力下的的孔隙比，即为土层临界孔隙比；
<mrow>
<msub>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>c</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mrow>
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<mn>0</mn>
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<mn>0</mn>
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<mi>H</mi>
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<mn>0</mn>
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<mrow>
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<mn>0</mn>
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<mn>0</mn>
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<mi>i</mi>
</msub>
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<mn>0</mn>
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<mrow>
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<mi>i</mi>
<mn>0</mn>
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</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，eicr-第i层土体临界孔隙比；ei0-第i层土体天然孔隙比；Hi0-第i层土体所取试样初始高度；Hi-第i层土体所取试样压缩稳定后高度；
各层土体临界孔隙比沿高度取加权平均值，即可得到地基土层平均临界孔隙比，见公式(4)：
<mrow>
<msub>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mrow>
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<mi>c</mi>
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<mi>i</mi>
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</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>&Sigma;h</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中，ecr-地基土层平均临界孔隙比，hi-为第i层的土层厚度。
6.根据权利要求1所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：所述步骤二中第四步对步骤一获得的过沉区孔隙比e与步骤二第三步获得的地基土层平均临界孔隙比ecr进行大小比较：
①若e＞ecr，则表明按照过沉区孔隙比e进行纠偏时，地基承载力可以满足要求；
②若e≤ecr，则表明按照过沉区孔隙比e进行纠偏时，地基承载力不能满足要求，此时，提高地基承载力后重复步骤一和步骤二，直至e＞ecr。
7.根据权利要求1所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：所述步骤三中的有效掏土深度hef即取地基附加应力等于自重应力的20％处，此时采用斜向打设掏土管的掏土效率提高率ζ为：
<mrow>
<mi>&zeta;</mi>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
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<mi>e</mi>
<mi>f</mi>
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<mi>l</mi>
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<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中，ζ-斜向掏土效率提高率；l-水平向掏土管长度，l＝b/2+b′，单位为m；hef-有效掏土深度，单位为m。
8.根据权利要求1所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：所述步骤四中假设原地基土受掏土影响的范围为基础宽度a、有效掏土深度hef及基础长度b与掏土沟至基础的净距b′所围成的区域，则该区域的体积为：
V＝ahef(b+b′) (6)
掏土影响土体范围内常沉区孔隙比为其中，VV为孔隙体积，VS为土粒体积；打设掏土孔后，假设桩侧土体均匀挤密，取该状态下土体的过沉区孔隙比为联立式公式(*)、(#)和(6)，并假设掏土后的地基中的孔隙全部由气体填充，根据孔隙比的定义可得掏土量V-为：
<mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mo>-</mo>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>e</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>e</mi>
</mrow>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
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<mi>e</mi>
<mn>0</mn>
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</mrow>
</mfrac>
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<mi>a</mi>
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<msub>
<mi>h</mi>
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<mi>e</mi>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>b</mi>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>b</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，V--掏土量；b′-掏土沟至基础的净距。
9.根据权利要求1所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：所述步骤五中第一步的孔倾角即为掏土孔轴线与水平面的夹角，在掏土深度一定的情况下，其为确定的孔长的关键参数，孔倾角α和孔长L由公式(8)可得：
<mrow>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi>
<mi>r</mi>
<mi>c</mi>
<mi>t</mi>
<mi>a</mi>
<mi>n</mi>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>h</mi>
<mrow>
<mi>e</mi>
<mi>f</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mi>b</mi>
<mo>+</mo>
<mn>2</mn>
<msup>
<mi>b</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mo>=</mo>
<mi>h</mi>
<mi> </mi>
<mi>csc</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>8</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>.</mo>
</mrow>
10.根据权利要求1所述的地基钻孔取土的建筑物纠倾方法，其特征在于：所述步骤五中第二步的房屋纠偏需要布置的总掏土孔数n由公式(9)可得：
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>4</mn>
<msub>
<mi>V</mi>
<mo>-</mo>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msup>
<mi>&pi;D</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mi>L</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>9</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中：D-钻孔的直径，d-钻孔间距、db-钻孔距基础边缘距离；
此时，
若则纠偏工作可一次完成；
若则纠偏工作不可一次完成，需进行二次掏土，二次抽土的掏土孔数n2为：
<mrow>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mo>-</mo>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>b</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>d</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>D</mi>
<mo>+</mo>
<mi>d</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>10</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
若则纠偏工作需进行k次掏土，k次抽土的掏土孔数nk为：
<mrow>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mo>-</mo>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>d</mi>
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</msub>
<mo>+</mo>
<mi>d</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>D</mi>
<mo>+</mo>
<mi>d</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>11</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>.</mo>
</mrow>
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| CN112683233A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-20 | 温州鼎玛建筑技术有限公司 | 一种建筑物沉降检测方法 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040021645A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Coordinate input apparatus, control method thereof, and program |
| CN102821193A (zh) * | 2012-07-02 | 2012-12-12 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种智能手机的快捷操作文件的方法和智能手机 |
| CN104499515A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 青岛理工大学 | 一种房屋地基钻孔取土纠偏治理方法 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040021645A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Coordinate input apparatus, control method thereof, and program |
| CN102821193A (zh) * | 2012-07-02 | 2012-12-12 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种智能手机的快捷操作文件的方法和智能手机 |
| CN104499515A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 青岛理工大学 | 一种房屋地基钻孔取土纠偏治理方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109408920A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-03-01 | 上海市岩土地质研究院有限公司 | 建筑物纠偏方法及纠偏系统 |
| CN112683233A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-20 | 温州鼎玛建筑技术有限公司 | 一种建筑物沉降检测方法 |
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