CN113863285B - 一种基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，属于建筑物纠倾技术领域，包括以下步骤：确定建筑物沉降较大一侧为止倾侧；在建筑物止倾侧开挖工作沟，在工作沟处施工大直径灌注桩；在大直径灌注桩顶部新增外接箱型结构，外接箱型结构与建筑物地下结构、大直径灌注桩通过植筋连接形成整体；施工完成后，将开挖施工工作面分层回填压实。通过箱型外接结构将上部结构荷载向下传导并由大直径灌注桩承担，该方法相对于常规建筑止倾技术具有对地基扰动小、施工快捷方便、不受室内空间限制等优势。

Description

一种基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法

技术领域

本发明涉及建筑物纠倾技术领域，具体涉及一种基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

由于地质地貌条件复杂多变，在高层建筑物建设过程中易出现不均匀沉降、倾斜等事故，对高层建筑物建设期间与后期正常使用安全造成极大的影响，对于地基形式为天然地基或复合地基，基础形式采用筏板基础的高层建筑物在主体结构建设期间或主体结构封顶后易因地基原因出现不均匀沉降而产生倾斜。

常规的既有高层建筑物止倾常通过在建筑物沉降较大区域基础范围内设置静压桩、微型钢管桩、树根桩、人工挖孔桩并与基础连接形成托换体系以达到止倾的目的。

发明人发现，现有止倾方法为满足施工作业要求，施工作业位置主要位于既有高层建筑的筏板基础范围内，施工方式为干作业成孔、泥浆护壁成孔和套管护壁成孔等，但对于高层建筑物地层影响范围内存在岩溶或其他不良地质条件的情况下，采用天然地基或复合地基的既有高层建筑应用现有的止倾技术并不适用，具体表现为：

1.止倾区域主要位于既有高层建筑基础范围内，而地层对成桩施工扰动极为敏感，在基础范围内进行成桩施工将加大高层建筑沉降速率，使得高层建筑不均匀沉降进一步发展，甚至造成高层建筑沉降速率及倾斜无法控制，最终可能引起严重的工程事故。

2.受场地施工空间及地层因素的制约，采用静压桩、微型钢管桩、树根桩等方法补桩数量较多，从而增大施工周期，造成地层长时间扰动，无法做到快速止倾，且止倾区域的沉降稳定周期较长；采用人工挖孔桩止倾法时补桩数量相对较少，但在岩溶地区受地下水、串珠溶洞等因素影响，成孔施工非常困难，同时施工对地层扰动剧烈，带来极大的安全隐患，上述两种方法可能会发生止倾区域和迫降区域沉降速率同时加大或高层建筑基础不均匀沉降加剧。

3.高层建筑基础范围内止倾成桩施工对地层产生的扰动可能会使建筑物的倾斜进一步发展，因此可能被迫改用其他止倾方式，增加后期高层建筑纠倾加固的周期及施工成本，造成止倾工程的安全性与经济性不佳。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，该方法采用在既有高层建筑筏板基础外侧设置大直径灌注桩及外接箱型结构，使得高层建筑地下结构通过外接箱型结构与大直径灌注桩连接起来，通过外接箱型结构将上部荷载向下传导并由大直径灌注桩承担，该方法有效减小了对高层建筑基础范围内地基的扰动影响，以达到快速止倾的目的。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，包括以下步骤：

确定建筑物沉降较大一侧为止倾侧；

在建筑物止倾侧开挖工作沟，在工作沟处施工大直径灌注桩；

在大直径灌注桩顶部新增外接箱型结构，外接箱型结构与建筑物地下结构、大直径灌注桩通过植筋连接形成整体；

施工完成后，将开挖施工工作面分层回填压实。

作为进一步的技术方案，施工大直径灌注桩前，计算建筑物止倾区域的地基承载力，进而确定大直径灌注桩的数量及位置。

作为进一步的技术方案，大直径灌注桩的承载力为止倾区域的地基承载力的1/3。

作为进一步的技术方案，大直径灌注桩在施工时，穿透岩溶地层中的溶洞或串珠溶洞，大直径灌注桩桩端进入中风化或微风化岩石层嵌固段不小于1.0m。

作为进一步的技术方案，大直径灌注桩位于建筑物筏板基础边缘外侧。

作为进一步的技术方案，施工大直径灌注桩时，首先施工沉降较大区域的大直径灌注桩，并以“隔二打一”的跳打方式施工大直径灌注桩。

作为进一步的技术方案，外接箱型结构包括下部的新增筏板基础部分和上部部分，新增筏板基础部分与建筑物筏板基础的边缘位置通过植筋连接，大直径灌注桩与新增筏板基础部分相连接；上部部分包括新增箱型结构顶板、新增外接结构剪力墙、钢筋混凝土暗柱、新增外接结构挡土墙。

作为进一步的技术方案，新增箱型结构顶板与新增外接结构剪力墙连接处通过暗梁增强，新增箱型结构顶板与建筑物地下结构通过植筋连接。

作为进一步的技术方案，新增外接结构剪力墙与建筑物地下结构剪力墙、新增筏板基础部分通过植筋连接，新增外接结构剪力墙与建筑物地下结构剪力墙通过新增牛腿进行传力，在新增牛腿中设置水平筋与牛腿拉筋进行连接。

作为进一步的技术方案，钢筋混凝土暗柱设置于新增筏板基础部分上，新增外接结构挡土墙与新增外接剪力墙连接；在新增外接剪力墙长度大于设定值时，在多个新增外接剪力墙的跨中位置设置新增纵向加劲纵墙。

上述本发明的有益效果如下：

(1)本发明布桩位置在高层建筑物筏板基础边缘外侧，成桩施工对地层扰动影响相对较小，可减小高层建筑不均匀沉降的进一步发展，大直径灌注桩布桩位置位于高层建筑物筏板基础边缘外侧，不在筏板基础内部进行钻孔施工，不会对原有筏板基础造成原结构破坏，避免了原有筏板基础承载力降低的问题。

(2)本发明采用大直径灌注桩，单桩承载力较大，相对于小直径桩，为满足止倾需求所需桩数相对较少，减少了布桩数量从而降低施工造价并显著减小了施工对地层的扰动。

(3)本发明不受高层建筑物层高及空间限制，可充分利用大型机械设备的成桩优势，快速高效的施工大直径灌注桩，所成大直径灌注桩可合理选择桩端持力层无需受桩长限制，即可以达到快速止倾目的，工后沉降控制效果好，若地层内有良好岩层，大直径灌注桩可采用桩底嵌岩的方式，嵌岩桩对后期沉降控制更加显著。

(4)本发明新建外接箱型结构与既有高层建筑连接后，可极大增强沉降较大区域结构的整体刚度，有效保证了高层建筑的整体性。

(5)本发明采用大直径灌注桩加外接箱型结构的方法止倾加固后，沉降较大区域不会出现二次不均匀沉降，后续纠倾及加固施工不会受到影响，方便开展后续加固施工，且该方法适用于天然地基或复合地基上的筏板基础的高层建筑止倾作业，应用范围广。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的高层建筑沉降较大一侧开挖工作沟示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的高层建筑沉降较大一侧筏板基础边施工大直径灌注桩示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的高层建筑沉降较大一侧新增外接箱型结构的示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的高层建筑沉降较大一侧新增外接箱型结构完成回填后的示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的新增外接箱型结构与大直径灌注桩、原高层建筑结构连接剖面示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的新增外接箱型结构与大直径灌注桩、原高层建筑结构连接立面示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的新增剪力墙做法与既有建筑物地下室内墙连接方式示意图；

图8是本发明根据一个或多个实施方式的新增外接箱型结构、大直径灌注桩与既有建筑物平面相对位置关系示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1.高层建筑物；2.既有筏板基础；3.地基；4.工作沟；4-1工作沟回填土体；5.大直径灌注桩；6.新增筏板基础部分；7.新增箱型结构顶板；8.原高层建筑主体结构地下室挡土墙；9.植筋；10.新增外接筏板结构配筋；11.新增外接剪力墙；12.新增外接结构暗梁；13.钢筋混凝土暗柱；14.新增外接结构挡土墙；15.新增牛腿；16.牛腿拉筋；17.原地下室剪力墙；18.新增墙体植入原地下室剪力墙水平筋；19.新增剪力墙拉筋；20.新增剪力墙横向筋；21.新增剪力墙竖向筋；22.新增加劲纵墙；23.既有高层建筑地下室平面。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术中提到的，现有的建筑止倾技术受施工空间及地层因素的制约而无法实施或无法快速达到止倾目的,为解决上述问题，本发明提出了一种基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图8所示，提出一种基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法。

在此说明，本实施例以基础形式为筏板基础，地基采用天然地基或复合地基的高层建筑为例进行说明，特殊地层为岩溶地层且地下存在串珠溶洞的对施工扰动极为敏感易产生较大沉降的区域。

止倾方法的具体步骤如下：

根据高层建筑物1倾斜变形情况，合理确定建筑物的沉降较大的一侧，将此侧定为建筑的止倾侧。

根据高层建筑物的现状荷载和倾斜情况，计算建筑物止倾区域的地基承载力，同时结合高层建筑的建筑结构特点，合理确定大直径灌注桩5的数量及位置，其中，大直径灌注桩的直径、承载力、混凝土强度及钢筋配置等，依据相应技术规范进行计算，大直径灌注桩的承载力为止倾区域地基承载力的1/3。

具体的，大直径灌注桩位于既有筏板基础2范围之外，桩中心距离既有筏板基础边缘0.8m，桩顶标高位于筏板基础底面以上100mm。

布桩位置在高层建筑物筏板基础边缘外侧，可不受既有高层建筑物地下室层高及空间限制，可选择的成桩方式增加，相比于在筏板基础范围内成桩施工地层扰动影响较小，避免加固施工引起更大的不均匀沉降，且不在筏板基础范围内进行钻孔施工，不会对原有筏板基础造成原结构破坏而使其承载力降低。

本实施例中大直径灌注桩直径为1.2m，桩长需结合特殊地层条件确定，大直径灌注桩桩端穿透岩溶地层中的溶洞或串珠溶洞，桩端进入中风化或微风化岩石层嵌固段不小于1.0m，大直径灌注桩按嵌岩桩考虑，大直径灌注桩桩身混凝土强度不宜低于C40，钢筋配置情况结合单桩承载力进行确定。

可以理解的是，在其他实施例中，大直径灌注桩的直径根据实际设计要求确定，这里不做过多限制。

采用大直径灌注桩，单桩承载力较大，相对于小直径桩，为满足建筑止倾需求所需桩数相对较少，减少了布桩数量，从而降低施工造价并减小了施工对地层的扰动。

由于受特殊地层条件限制，大直径灌注桩施工设备选用全套筒护壁成桩设备，该设备可减小对地层的施工扰动，控制施工中的不均匀沉降，因全套筒护壁成桩需具备一定的施工空间，需在既有高层建筑止倾一侧开挖工作沟4，该工作沟应满足全套筒护壁成桩设备所需的施工空间。

工作沟的开挖，使施工过程不受高层建筑物层高及空间限制，可充分利用大型机械设备的成桩优势，快速高效的施工大直径灌注桩，提高了施工速度。

开挖工作沟后，根据大直径灌注桩桩位布置情况，采用间隔2棵桩施工1棵桩的“隔二打一”的施工方式减小施工过程对地层扰动，且应首先施工沉降较大区域的大直径灌注桩。

其中，大直径灌注桩位于筏板基础下复合或天然地基3的边缘外侧，不在筏板基础内部进行钻孔施工，不会对原有筏板基础结构造成破坏,从而避免了其承载力的降低，桩顶标高位于筏板基础底面以上100mm。

为使大直径灌注桩与既有高层建筑连成一体，保证传力路径明确可靠，在大直径灌注桩与既有高层建筑之间施工外接箱型结构，外接箱型结构需与既有高层建筑地下结构及大直径灌注桩通过植筋等方式连接形成整体，通过外接箱型结构将上部荷载传导至大直径灌注桩，确保上部荷载通过大直径灌注桩传递至地基，新增外接箱型结构墙体均为现浇钢筋混凝土墙体，所形成的空间结构其自身刚度大，极大增强了沉降较大区域的结构的整体刚度。

外接箱型结构包含两部分，一部分是新增筏板基础部分6，该部分与既有高层建筑原有筏板基础的边缘位置通过新增外接筏板结构配筋10实现植筋连接，为了实现原有筏板基础与新增筏板基础部分可靠连接并传力，新增外接筏板基础底面与原高层建筑筏板结构顶面通过植筋9连接，大直径灌注桩需按构造要求与新增筏板基础部分连接；

另外一部分为新增外接箱型结构的上部部分，该上部部分包括新增箱型结构顶板7、新增外接剪力墙11、钢筋混凝土暗柱13和新增外接结构挡土墙14。

其中，新增箱型结构顶板7与新增外接剪力墙11连接处通过新增外接结构暗梁12增强，新增箱型结构顶板与原高层建筑主体结构地下室挡土墙8通过新增外接筏板结构配筋10连接，新增箱型结构顶板需与原高层建筑主体结构地下室挡土墙顶板标高一致。新增外接结构挡土墙与新增外接剪力墙连接。

新增外接剪力墙11内配置新增剪力墙水平筋20、新增剪力墙竖向筋21及新增剪力墙拉筋19，配筋应通过计算及构造要求确定，新增外接剪力墙结构需与高层建筑的原地下剪力墙17以及新增筏板结构通过植筋连接，原地下室剪力墙与新增外接剪力墙通过新增牛腿15进行传力，在新增牛腿中设置新增墙体植入原地下室剪力墙水平筋18并与牛腿拉筋16进行连接。

在新增筏板基础上设置钢筋混凝土暗柱13，钢筋混凝土暗柱几何中心与大直径灌注桩圆心重合，形成传力加劲体系，当新增外接剪力墙长度大于2m时，需在多个新增外接剪力墙的跨中位置设置新增加劲纵墙22。

可以理解的是，上述的大直径灌注桩、新增外接箱型结构、既有筏板基础均位于既有高层建筑地下室平面23以下。

外接结构新增筏板基础以及新增剪力墙、新增挡土墙结构的截面尺寸、混凝土强度等级、钢筋配置以及植筋连接等，需要根据大直径灌注桩单桩承载力、高层建筑上部荷载以及地下结构剪力墙布置情况计算得到。

按新增外接箱型结构设计内容施工外接结构，按植筋、钢筋绑扎、支模、浇筑混凝土等施工工序施工，确保新增外接结构与既有高层建筑地下结构及大直径灌注桩连接形成整体，以达到快速止倾的目的。

大直径灌注桩及外接结构施工完成后，将开挖施工工作面分层回填压实，在开挖处形成工作沟回填土体4-1，回填后地坪标高应与原标高相同或根据使用需要重新确定。

采用本发明的方案，高层建筑通过外接箱型结构将上部荷载传递至大直径灌注桩，并通过大直径灌注桩传递至地基，传力路径明确，荷载传递合理，高层建筑与大直径灌注桩之间的外接结构施工后，建筑物可达到快速止倾的目的，并能有效控制后期工后沉降。该方法相对于常规建筑止倾技术具有对地基扰动小、施工快捷方便、不受室内空间限制等优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，其特征是，包括以下步骤：

确定建筑物沉降较大一侧为止倾侧；

在建筑物止倾侧开挖工作沟，在工作沟处施工大直径灌注桩；

在大直径灌注桩顶部新增外接箱型结构，外接箱型结构与建筑物地下结构、大直径灌注桩通过植筋连接形成整体；

施工完成后，将开挖施工工作面分层回填压实；

所述外接箱型结构包括下部的新增筏板基础部分和上部部分，新增筏板基础部分与建筑物筏板基础的边缘位置通过植筋连接，大直径灌注桩与新增筏板基础部分相连接；上部部分包括新增箱型结构顶板、新增外接结构剪力墙、钢筋混凝土暗柱、新增外接结构挡土墙。

2.如权利要求1所述的基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，其特征是，施工大直径灌注桩前，计算建筑物止倾区域的地基承载力，进而确定大直径灌注桩的数量及位置。

3.如权利要求2所述的基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，其特征是，大直径灌注桩的承载力为止倾区域的地基承载力的1/3。

4.如权利要求1所述的基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，其特征是，大直径灌注桩在施工时，穿透岩溶地层中的溶洞或串珠溶洞，大直径灌注桩桩端进入中风化或微风化岩石层嵌固段不小于1.0m。

5.如权利要求1所述的基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，其特征是，大直径灌注桩位于建筑物筏板基础边缘外侧。

6.如权利要求1或5所述的基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，其特征是，施工大直径灌注桩时，首先施工沉降较大区域的大直径灌注桩，并以隔二打一的跳打方式施工大直径灌注桩。

7.如权利要求1所述的基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，其特征是，新增箱型结构顶板与新增外接结构剪力墙连接处通过暗梁增强，新增箱型结构顶板与建筑物地下结构通过植筋连接。

8.如权利要求1所述的基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，其特征是，新增外接结构剪力墙与建筑物地下结构剪力墙、新增筏板基础部分通过植筋连接，新增外接结构剪力墙与建筑物地下结构剪力墙通过新增牛腿进行传力，在新增牛腿中设置水平筋与牛腿拉筋进行连接。

9.如权利要求1所述的基础侧大直径桩与外接箱型结构高层建筑物止倾方法，其特征是，钢筋混凝土暗柱设置于新增筏板基础部分上，新增外接结构挡土墙与新增外接结构剪力墙连接；在新增外接结构剪力墙长度大于设定值时，在多个新增外接结构剪力墙的跨中位置设置新增纵向加劲纵墙。

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