CN214363688U - 高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置，在沉降位移较大的一侧布置较多的静压锚杆桩加固结构，在沉降较小的一侧布置少量的静压锚杆桩加固结构和断桩托换千斤顶结构，原有桩基、静压锚杆桩加固结构和断桩托换千斤顶结构三者联合托换支撑着在地下室底板结构之上的原有倾斜高层建筑，通过托换千斤顶的升降调节，进行倾斜高层建筑纠偏施工。断桩托换纠偏施工实时监控系统接受GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统两者的无线传输数据信息，修正有限元计算模型的参数，制定合理的纠偏施工方案，断桩托换纠偏施工实时监控系统指挥托换千斤顶结构的千斤顶迫降位移数值，进行电子化监控的倾斜高层建筑纠偏施工。

Description

高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，具体涉及一种高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置。

背景技术

由于高层建筑物桩基础的设计和施工等原因，引起桩基础承载力不足、地基基础过量沉降和不均匀沉降的事故屡有发生，导致高层建筑物发生倾斜。高层建筑物出现倾斜后，由于高层建筑其结构重心高，其结构重心不稳，倾斜的高层建筑物会对地基基础产生二次附加弯矩，将进一步加剧高层建筑物的不均匀沉降，高层建筑物倾斜速率加快，导致上部结构墙体开裂，高层建筑倾斜将导致巨大的结构安全隐患，必须尽快采取有效的纠偏技术措施进行处理，确保人民生命财产的安全。

目前，建筑物纠偏的方法主要是迫降纠偏和顶升纠偏。其中，迫降纠偏法对于纠偏操作技术要求高，沉降量及纠偏速率不易控制，容易导致二次不均匀沉降；而顶升纠偏法在纠倾过程中需要对结构进行分离对建筑上部结构造成二次损伤，由于高层建筑自重较大，顶升反力的措施费较高。因此，针对高层建筑的结构特点，亟需开发出适用于高层建筑桩基础加固纠偏的新技术，具有重要的工程价值和经济社会效益。

现有的高层建筑物的纠偏工程中，通过迫降法或者抬升法对建筑物进行纠偏，纠偏施工过程中仅仅是通过建筑物外部的沉降监测、倾斜监测和裂缝监测来判断纠倾过程是否合理有效，纠偏操作全过程基本上依靠人工的眼力和经验，需要非常有纠偏工程经验的技工操作，如此纠偏施工并不能有效控制高层建筑物处于结构安全状态，纠偏施工中结构的安全性差，从而导致较高的事故发生率。因此，针对高层建筑的纠偏工程，运用现代化检测技术和网络无线通讯技术，开发出适用于高层建筑纠偏的实时纠偏监控管理系统具有重要的工程意义。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置，采用原有桩基础、静压锚杆桩和断桩托换千斤顶的三者联合托换支撑上部高层建筑物结构，采集位移和内力检测数据，通过实时纠偏监控管理系统，制定合理纠偏施工方案，平稳缓慢地调节控制托换千斤顶的标高，有效地解决了现有高层建筑纠偏施工技术中沉降速率难以控制的问题。具体技术方案如下：

一种高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置，在倾斜高层建筑的地下室底板结构之下设置有原有桩基，在倾斜高层建筑沉降位移较大的一侧，布置较多的静压锚杆桩加固结构，在倾斜高层建筑沉降位移较小的一侧，布置少量的静压锚杆桩加固结构，地下室底板结构底板下面的地基表层土在一定高度范围内被掏空，在倾斜高层建筑的沉降较小的一侧布置断桩托换千斤顶结构，原有桩基、静压锚杆桩加固结构和断桩托换千斤顶结构三者联合托换支撑着在地下室底板结构之上的原有倾斜高层建筑，通过断桩托换千斤顶结构和静压锚杆桩加固结构两者结构体系中的托换千斤顶升降调节进行倾斜高层建筑的纠偏施工；GPS自动化纠偏位移监测系统由GPS基站和位移测量网点构成，结构应力应变监测网系统由竖向构件应力应变监测网点、地下室底板结构应力应变监测网点和结构裂缝观察网点组成，断桩托换纠偏施工实时监控系统接受GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统两者的无线传输数据信息，修正有限元计算模型，制定合理的纠偏施工方案，断桩托换纠偏施工实时监控系统指挥断桩托换千斤顶结构的千斤顶迫降位移数值，进行倾斜高层建筑纠偏施工。

优选的，所述的断桩托换千斤顶结构是由截断桩、托换承台和托换千斤顶三者构成，在原有桩基的顶部位置，采用种植钢筋和外包钢筋混凝土加固方法，在桩身四周浇筑钢筋混凝土承台，形成托换承台，在托换承台之上设置有若干托换千斤顶，托换千斤顶顶紧倾斜高层建筑的地下室底板结构，截断原有桩基的顶部桩身，形成截断桩，从而形成断桩托换千斤顶结构。

优选的，所述的静压锚杆桩加固结构是由静压锚杆桩、钢筋锚杆、钢结构反力梁和压桩千斤顶构成，在地下室底板结构之上开凿有倒锥形空洞，静压锚杆桩插入在倒锥形空洞之中，钢筋锚杆锚固在地下室底板结构的倒锥形空洞四周，钢筋锚杆与钢结构反力梁相连，压桩千斤顶设置在静压锚杆桩桩顶和钢结构反力架底部的两者之间，从而形成静压锚杆桩加固结构。

优选的，所述的断桩托换纠偏施工实时监控系统是由监测系统模块、任务管理模块和断桩托换千斤顶纠偏控制模块三大模块组成，监测系统模块是实时采集纠偏位移数据和竖向构件内力数据的功能模块，采集GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统的实时数据信息，实时可视化图形显示纠偏位移状态和内力状态；任务管理模块是分析检测数据和制定纠偏方案的功能模块，依据纠偏施工过程中高层建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的实时监控数据，针对考虑上部结构、筏板基础和桩基础三者共同工作的桩基础变刚度计算分析模型，及时修正调整的计算参数，进行计算分析模型修正，重新分析计算出不同迫降纠偏方案工况的筏板基础沉降分布、桩基础反力分布和上部结构内力数值，应用NURBS数学曲面形状进行模拟描述不同迫降纠偏方案工况下的筏板基础附加沉降曲面，运用遗传优化数学方法，依据位移控制阀值和内力控制阀值的优化边界条件，明确迫降纠偏位移优化目标，优化分析后得到不同迫降纠偏方案工况NURBS曲面附加沉降曲面的参与工作权重系数，依据不同迫降纠偏方案工况的参与工作权重系数，从而，制定多种迫降纠偏方案工况组合而成的合理纠偏施工的方案；断桩托换千斤顶纠偏控制模块是依据高层建筑纠偏施工方案指令，指挥断桩托换千斤顶结构的托换千斤顶的升降，有效控制高层建筑物纠偏的沉降速率，进行倾斜高层建筑的纠偏施工。

前述的高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置的监控方法，具体包括以下步骤：

步骤一：调查资料，用经典的全站仪和经纬仪等测量仪器，初始测量倾斜高层建筑的倾斜位移状态，采用应力释放法，检测倾斜高层建筑的竖向构件和地下室底板的初始应力状态，形成倾斜高层建筑的初始状态的文件；

步骤二：在附近高层建筑物的楼顶之上，安装GPS基站，在倾斜高层建筑的楼顶部、楼底部和大楼中间位置的四周外侧布置位移测量点；形成GPS自动化纠偏位移监测系统；

步骤三：在倾斜高层建筑之上，布置竖向构件应力应变监测网点和地下室底板结构应力应变监测网点，并安装无线传输数据信息的振弦式应变计，布置结构裂缝观察网点，形成结构应力应变监测网系统；

步骤四：在倾斜高层建筑的地下室底板结构之上，开凿倒圆锥形的压桩孔洞，倒圆锥形的压桩孔洞内插入静压锚杆桩，倒圆锥形的压桩孔洞四周结构胶锚固钢筋锚杆，安装钢结构反力梁，压桩千斤顶布置在静压锚杆桩桩顶和钢结构反力架底部的两者之间，启动压桩千斤顶，分节段压入静压锚杆桩，形成静压锚杆桩加固结构；

步骤五：在倾斜高层建筑沉降位移较大的一侧，布置较多的静压锚杆桩加固结构，在倾斜高层建筑沉降位移较小的一侧，布置少量的静压锚杆桩加固结构，分为多节段压入大直径静压锚杆桩的钢管桩身，大直径超长静压锚杆桩的桩尖沉桩到达深层坚硬的持力层，大直径静压锚杆桩内部空腔灌注高性能密实混凝土，锚杆静压桩使得倾斜高层建筑沉降稳定；

步骤六：在一定高度范围内，掏空在地下室底板结构底板下面的地基表层土，将原有倾斜高层建筑托换支撑于原有桩基础和静压锚杆桩加固结构之上；

步骤七：在倾斜高层建筑的地下室底板结构之下，挖出原有桩基一定高度的桩身结构，采用钢筋混凝土增大截面法加固法，在桩身四周种植钢筋和绑扎钢筋骨架，浇筑钢筋混凝土，形成托换承台，在钢筋混凝土的托换承台之上，安装托换千斤顶，托换千斤顶支撑顶紧地下室底板结构，截断第一批原有桩基，原有桩基3桩身结构变为截断桩，形成断桩托换千斤顶结构；

步骤八：在倾斜高层建筑的沉降较小的一侧，布置第一批断桩托换千斤顶结构，形成断桩托换千斤顶结构、静压锚杆桩加固结构和原有桩基三者联合托换支撑着在地下室底板结构之上的原有倾斜高层建筑的结构状态，呈现高脚楼结构状态；

步骤九：通过升降调节在断桩托换千斤顶结构和静压锚杆桩加固结构两者结构体系中的托换千斤顶群进行倾斜高层建筑的纠偏施工，断桩托换千斤顶结构迫降纠偏导致桩基础群内力重分布，剩余的原有桩基受力增大，利用高层建筑自身重量，进行倾斜高层建筑的迫降纠偏；

步骤十：明确倾斜高层建筑的迫降纠偏目标，断桩托换纠偏施工实时监控系统发出指令，指挥断桩托换千斤顶结构和静压锚杆桩加固结构两者结构体系中的托换千斤顶的升降，如果升降速度太慢，指挥断桩托换千斤顶结构中的托换千斤顶加大下沉量，如果沉降速度太快，指挥断桩托换千斤顶结构中的托换千斤顶回升支撑顶住地下室底板结构，并且指挥静压锚杆桩加固结构中的压桩千斤顶回升支撑顶住地下室底板结构，避免纠偏过量下沉；

步骤十一：在倾斜高层建筑的迫降纠偏施工过程中，GPS自动化纠偏位移监测系统实时采集位移测量网点的纠偏位移信息，通过GPS基站，实时发送给断桩托换纠偏施工实时监控系统；结构应力应变监测网系统实时采集竖向构件应力应变监测网点、地下室底板结构应力应变监测网点和结构裂缝观察网点的信息，实时发送给断桩托换纠偏施工实时监控系统，实时可视化图形显示倾斜高层建筑的迫降纠偏的位移状态和内力状态；

步骤十二：依据GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统两者的实时无线发送测量数据，断桩托换纠偏施工实时监控系统接收到监控测量数据，实时获得倾斜高层建筑的纠偏位移和竖向构件的内力数值，分析倾斜高层建筑的纠偏监控的图形和数值，及时进行考虑上部结构、筏板基础和桩基础三者联合共同工作的桩基础变刚度调平的有限元分析模型的参数修正，进行有限元计算模型修正；

步骤十三：在倾斜高层建筑的迫降纠偏施工过程中，依据修正后的桩基础变刚度调平计算分析模型，针对不同迫降纠偏方案工况，重新修正计算出的筏板基础沉降分布、桩基础反力分布和上部结构内力数值，应用NURBS数学曲面形状进行数学模拟描述不同迫降纠偏方案工况下的筏板基础附加沉降曲面，运用遗传优化数学方法，依据纠偏施工过程中位移限制和内力限制的优化边界条件，明确纠偏优化目标，就可以得到不同迫降纠偏方案工况的NURBS曲面附加沉降曲面的参与工作权重系数，依据不同迫降纠偏方案工况的参与工作权重系数，从而，优化后制定出由多种纠偏工况组合而成的合理纠偏施工的方案，多种纠偏工况组合一步一步地分级完成纠偏工作，断桩托换纠偏施工实时监控系统实时指挥托换千斤顶的迫降位移，断桩托换纠偏施工实时监控系统逐步分阶段完成倾斜高层建筑的迫降纠偏目标；

步骤十四：断桩托换纠偏施工实时监控系统设置GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统的报警阀值，一旦监控指标超过报警阀值，立刻停止纠偏施工，立即将静压锚杆桩加固结构的压桩千斤顶回升支撑顶住地下室底板结构，立即将断桩托换千斤顶结构的托换千斤顶回升支撑顶住地下室底板结构，双保险避免纠偏过量下沉，查明原因，在消除纠偏施工时的结构安全隐患后，调整纠偏方案，继续进行倾斜高层建筑的迫降纠偏施工，确保纠偏建筑物处于结构安全健康状态；

步骤十五：如果倾斜高层建筑的迫降纠偏速度太慢，继续截断第二、三批原有桩基，增加断桩托换千斤顶结构的截断桩数量，进一步减少剩余的原有桩基的数量，剩余的原有桩基受力进一步增大，可加快高层建筑迫降纠偏速度；

步骤十六：当倾斜高层建筑纠偏回倾至满足规范要求后，停止千斤顶托换纠偏工作，逐个地对静压锚杆桩加固结构进行临时封锚处理，即卸下其中一个静压锚杆桩加固结构的压桩千斤顶，采用X形交叉布置的两个冖字形钢筋压住静压锚杆桩的桩头，并将该两根冖字的形钢筋采用结构胶锚固在地下室底板结构之上，在倒圆锥形的压桩孔洞灌入封桩混凝土，同时浇筑施工静压锚杆桩加固结构的新承台；然后，重新安装压桩千斤顶，压紧静压锚杆桩的桩头，完成第一个静压锚杆桩加固结构的临时封桩后，继续完成下一个临时封桩，一个一个逐步完成临时封桩，确保结构安全；

步骤十七：等待静压锚杆桩加固结构的临时封桩混凝土结硬后，一个一个逐步将断桩托换千斤顶结构的截断桩修补，焊接连接截断桩的钢筋，桩身浇筑混凝土，修复截断桩的桩身结构；

步骤十八：等待静压锚杆桩加固结构的封桩混凝土结硬后，等待断桩托换千斤顶结构的截断桩修补结硬后，卸载托换千斤顶，拆除断桩托换千斤顶结构，最后，拆除静压锚杆桩加固结构的钢结构反力梁和压桩千斤顶，用经典的全站仪和经纬仪等测量仪器，测量倾斜高层建筑的纠偏位移最终状态，采用应力释放法，检测倾斜高层建筑的竖向构件和地下室底板的应力最终状态，形成倾斜高层建筑的纠偏最终状态的文件，完成倾斜高层建筑的静压锚杆桩加固和断桩托换千斤顶纠偏施工，恢复大楼正常使用。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型在倾斜高层建筑沉降位移较大的一侧，布置较多的静压锚杆桩加固结构，进行原有桩基础加固处理；在倾斜高层建筑的沉降较小的一侧，布置断桩托换千斤顶结构，调节升降托换千斤顶的标高，进行倾斜高层建筑的纠偏施工；在倾斜高层建筑沉降位移较小的一侧，布置少量的静压锚杆桩加固结构，一旦纠偏下沉速度太快，断桩托换千斤顶结构中的托换千斤顶回升支撑顶住地下室底板结构，并且静压锚杆桩加固结构中的压桩千斤顶回升支撑顶住地下室底板结构，可以双保险避免纠偏过量下沉，非常安全可靠。克服了高层建筑物纠偏工程过程中，既要监测建筑物外部的实时纠偏位移，及时掌握纠偏施工效果；又要监测建筑物结构的竖向构件实时轴力值，确保建筑物结构的安全性的技术问题。同时，本实用新型，运用现代自动化化检测监控技术，建立建筑物外部纠偏位移和内部竖向构件轴力的双控实时施工监控技术平台，内外兼顾，才能安全地完成高层建筑物的纠偏工程。解决了传统的纠偏施工，在工程施工期间所有的操作基本靠人工的眼力和经验，对纠偏操作工人的要求很高，需要非常有工程经验的技工操作，如此纠偏施工并不能有效控制高层建筑物处于结构安全状态，纠偏施工中结构的安全性差，从而导致较高的事故发生率的问题。

2)本实用新型在纠偏检测监控过程中，采用先进的GPS动态变形监测代替传统的变形位移测量方法，传统的测量方法观测时间长，劳动量大，已经不能很好的满足高层建筑物纠偏位移状态监测的需求，GPS变形监测技术具有全天侯、速度快和高精度等众多优点，有助于实现自动化监测，GPS自动化监测系统所监测的测点精度已达水平分量1.0mm，垂直分量1.5mm，高精度的GPS技术可以自动传输高层建筑断桩托换千斤顶桩迫降法的实时纠偏位移状态，可实现高层建筑物的纠偏位移状态的快速实时可视化图形文件。解决高层建筑物纠偏工程，由于其重心较高，高层建筑结构重心不稳，如果仍然仅仅依靠人工的眼力和经验进行纠偏施工，将存在巨大的结构安全风险隐患的问题。而且，GPS变形监测技术具有全天侯、速度快和高精度等众多优点，GPS自动化监测采集高层建筑物的实时纠偏位移，能很好的满足建筑物纠偏状态监测的需求，能大幅度降低测量监控劳动强度，可实时获得精确的纠偏位移状态。

3)本实用新型在纠偏检测监控过程中，不仅仅监控纠偏位移，增加了竖向构件和地下室底板的应力监控措施，结构应力应变监测网系统由竖向构件应力应变监测网点、地下室底板结构应力应变监测网点和结构裂缝观察网点组成，纠偏过程中避免出现结构开裂损伤现象。采用应力释放法，检测倾斜高层建筑的竖向构件和地下室底板的初始应力，采用振弦式应变计自动化监测采集高层建筑物的竖向构件的实时应变数值，检测竖向构件轴力的增量，实时监控竖向构件的应变应力数值，设置竖向构件的实时应变报警阀值，确保纠偏过程中确保竖向构件处于结构安全健康状态。

4)本实用新型在纠偏施工过程中，实时纠偏位移和竖向构件的轴力进行实时监测，并运用计算机技术，将实测值输入土木工程智慧监测云网平台，根据智慧监测云平台中的数据及时调整纠偏施工顺序，确保纠偏施工过程安全、可靠，使建筑物的垂直度满足规范要求。

5)本实用新型利用GPS自动化监测采集高层建筑物的实时纠偏位移，振弦式应变计自动化监测采集高层建筑物的竖向构件的实时应变数值，推算竖向构件轴力的增量，实时监控竖向构件轴力大小。制作断桩托换纠偏施工实时监控系统，实时可视化图形监控纠偏施工，依据纠偏施工过程中建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的监控数据，指导高层建筑纠偏施工，确保高层建筑物纠偏过程中处于结构安全健康状态。

6)本实用新型断桩托换纠偏施工实时监控系统是综合应用现代机械、电气、液压传动技术、PLC控制技术、组态软件技术和网络通信技术编制而成，通过土木工程智慧监测云网平台，接收GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统的实时信息，断桩托换纠偏施工实时监控系统依据高层建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的实时监控数据，提出调整后的纠偏施工的方案，可视化程度高，易于推广，可操作性强，具有明显的先进性。解决纠偏施工中，在各类确定及不确定因素的共同影响下，使纠偏建筑物的实际状态与理想目标状态之间存在一定的差距的问题，实现纠偏建筑物的纠偏位移和结构轴力必须两者联合监控。建立了纠偏建筑物的监测、预测和调整控制的电脑控制操作平台，实时监控建筑物的纠偏状态，从而提出科学的建筑物纠偏施工控制技术措施，指导高层建筑物纠偏施工步骤。

7)本实用新型的断桩托换纠偏施工实时监控系统是由监测系统模块、任务管理模块和断桩托换千斤顶纠偏控制模块三大模块组成，监测系统模块是实时采集纠偏位移数据和竖向构件内力数据的功能模块，采集GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统的实时数据信息，实时可视化图形显示纠偏位移状态和内力状态；任务管理模块是分析检测数据，修正计算分析技术模型，制定纠偏方案的功能模块；断桩托换千斤顶纠偏控制模块是依据高层建筑纠偏施工方案指令，指挥断桩托换千斤顶结构的托换千斤顶的升降，进行倾斜高层建筑的纠偏施工。三大功能模块协调工作，电子自动化科技含量较高，节约了大量的人力物力。

8)本实用新型考虑上部结构、筏板基础和桩基础三者共同工作的桩基础变刚度纠偏计算分析软件，依据纠偏施工过程中高层建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的实时监控数据，及时修正调整的计算参数，进行计算分析模型修正，可大幅度提高纠偏施工分析的计算精度，为制定合理的纠偏施工方案打下扎实的基础。同时，借助现代化数学技术，依据修正计算模型，分析计算出不同迫降纠偏方案工况的筏板基础沉降分布、桩基础反力分布和上部结构内力数值，应用NURBS数学曲面形状进行模拟描述不同迫降纠偏方案工况下的筏板基础附加沉降曲面，运用遗传优化数学方法，依据位移控制阀值和内力控制阀值的优化边界条件，明确迫降纠偏位移优化目标，优化分析后得到不同迫降纠偏方案工况NURBS曲面附加沉降曲面的参与工作权重系数，依据不同迫降纠偏方案工况的参与工作权重系数，从而，制定多种迫降纠偏方案工况组合而成的科学合理纠偏施工的方案，避免了以往凭经验拍脑头的纠偏施工的方案，可以有效地解决了现有高层建筑纠偏施工技术中沉降速率难以控制的问题。

附图说明

图1为本实用新型高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置的示意图；

图2为本实用新型的桩基础托换支撑结构的剖面示意图；

图3为本实用新型的静压锚杆桩加固结构的局部示意图；

图4为本实用新型的断桩托换千斤顶结构的局部示意图；

图5为本实用新型的桩基础托换支撑结构的平面布置示意图；

图6为本实用新型的GPS自动化纠偏位移监测系统的示意图；

图7为本实用新型德结构应力应变监测网系统的示意图；

图8为本实用新型的断桩托换纠偏施工实时监控系统的流程图。

图中：1、倾斜高层建筑；2、地下室底板结构；3、原有桩基；4、静压锚杆桩加固结构；41、静压锚杆桩；42、钢筋锚杆；43、钢结构反力梁；44、压桩千斤顶；5、断桩托换千斤顶结构；51、截断桩；52、托换承台；53、托换千斤顶；6、GPS自动化纠偏位移监测系统；61、GPS基站；62、位移测量网点；7、结构应力应变监测网系统；71、竖向构件应力应变监测网点；72、地下室底板结构应力应变监测网点；73、结构裂缝观察网点；8、断桩托换纠偏施工实时监控系统。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

本实施例是一种高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置，如图1至图8所示，包括原有倾斜高层建筑1、地下室底板结构2、原有桩基3、静压锚杆桩加固结构4、断桩托换千斤顶结构5、GPS自动化纠偏位移监测系统6、结构应力应变监测网系统7和断桩托换纠偏施工实时监控系统8，其特征在于：在倾斜高层建筑1的地下室底板结构2之下设置有原有桩基3，在倾斜高层建筑1沉降位移较大的一侧，布置较多的静压锚杆桩加固结构4，在倾斜高层建筑1沉降位移较小的一侧，布置少量的静压锚杆桩加固结构4，地下室底板结构2底板下面的地基表层土在一定高度范围内被掏空，在倾斜高层建筑1的沉降较小的一侧布置断桩托换千斤顶结构5，原有桩基3、静压锚杆桩加固结构4和断桩托换千斤顶结构5三者联合托换支撑着在地下室底板结构2之上的原有倾斜高层建筑1，通过断桩托换千斤顶结构5和静压锚杆桩加固结构4两者结构体系中的托换千斤顶升降调节进行倾斜高层建筑1的纠偏施工；GPS自动化纠偏位移监测系统6由GPS基站61和位移测量网点62构成，结构应力应变监测网系统7由竖向构件应力应变监测网点71、地下室底板结构应力应变监测网点72和结构裂缝观察网点73组成，断桩托换纠偏施工实时监控系统8接受GPS自动化纠偏位移监测系统6和结构应力应变监测网系统7两者的无线传输数据信息，修正有限元计算模型，制定合理的纠偏施工方案，断桩托换纠偏施工实时监控系统8指挥断桩托换千斤顶结构5的千斤顶迫降位移数值，进行倾斜高层建筑1纠偏施工。

所述的断桩托换千斤顶结构5是由截断桩51、托换承台52和托换千斤顶53三者构成，在原有桩基3的顶部位置，采用种植钢筋和外包钢筋混凝土加固方法，在桩身四周浇筑钢筋混凝土承台，形成托换承台52，在托换承台52之上设置有若干托换千斤顶53，托换千斤顶53顶紧倾斜高层建筑1的地下室底板结构2，截断原有桩基3的顶部桩身，形成截断桩51，从而形成断桩托换千斤顶结构5。

所述的静压锚杆桩加固结构4是由静压锚杆桩41、钢筋锚杆42、钢结构反力梁43和压桩千斤顶44构成，在地下室底板结构2之上开凿有倒锥形空洞，静压锚杆桩41插入在倒锥形空洞之中，钢筋锚杆42锚固在地下室底板结构2的倒锥形空洞四周，钢筋锚杆42与钢结构反力梁43相连，压桩千斤顶44设置在静压锚杆桩41桩顶和钢结构反力架43底部的两者之间，从而形成静压锚杆桩加固结构4。

所述的断桩托换纠偏施工实时监控系统8是由监测系统模块、任务管理模块和断桩托换千斤顶纠偏控制模块三大模块组成，监测系统模块是实时采集纠偏位移数据和竖向构件内力数据的功能模块，采集GPS自动化纠偏位移监测系统6和结构应力应变监测网系统7的实时数据信息，实时可视化图形显示纠偏位移状态和内力状态；任务管理模块是分析检测数据和制定纠偏方案的功能模块，依据纠偏施工过程中高层建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的实时监控数据，针对考虑上部结构、筏板基础和桩基础三者共同工作的桩基础变刚度计算分析模型，及时修正调整的计算参数，进行计算分析模型修正，重新分析计算出不同迫降纠偏方案工况的筏板基础沉降分布、桩基础反力分布和上部结构内力数值，应用NURBS数学曲面形状进行模拟描述不同迫降纠偏方案工况下的筏板基础附加沉降曲面，运用遗传优化数学方法，依据位移控制阀值和内力控制阀值的优化边界条件，明确迫降纠偏位移优化目标，优化分析后得到不同迫降纠偏方案工况NURBS曲面附加沉降曲面的参与工作权重系数，依据不同迫降纠偏方案工况的参与工作权重系数，从而，制定多种迫降纠偏方案工况组合而成的合理纠偏施工的方案；断桩托换千斤顶纠偏控制模块是依据高层建筑纠偏施工方案指令，指挥断桩托换千斤顶结构5的托换千斤顶53的升降，有效控制高层建筑物纠偏的沉降速率，进行倾斜高层建筑1的纠偏施工。

实施例2

本实施例是实施例1所述的高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置的施工监控方法，包括以下步骤：

步骤一：调查资料，用经典的全站仪和经纬仪等测量仪器，初始测量倾斜高层建筑1的倾斜位移状态，采用应力释放法，检测倾斜高层建筑1的竖向构件和地下室底板的初始应力状态，形成倾斜高层建筑1的初始状态的文件；

步骤二：在附近高层建筑物的楼顶之上，安装GPS基站61，在倾斜高层建筑1的楼顶部、楼底部和大楼中间位置的四周外侧布置位移测量点62；形成GPS自动化纠偏位移监测系统6；

步骤三：在倾斜高层建筑1之上，布置竖向构件应力应变监测网点71和地下室底板结构应力应变监测网点72，并安装无线传输数据信息的振弦式应变计，布置结构裂缝观察网点73，形成结构应力应变监测网系统7；

步骤四：在倾斜高层建筑1的地下室底板结构2之上，开凿倒圆锥形的压桩孔洞，倒圆锥形的压桩孔洞内插入静压锚杆桩41，倒圆锥形的压桩孔洞四周结构胶锚固钢筋锚杆42，安装钢结构反力梁43，压桩千斤顶44布置在静压锚杆桩41桩顶和钢结构反力架43底部的两者之间，启动压桩千斤顶44，分节段压入静压锚杆桩41，形成静压锚杆桩加固结构4；

步骤五：在倾斜高层建筑1沉降位移较大的一侧，布置较多的静压锚杆桩加固结构4，在倾斜高层建筑1沉降位移较小的一侧，布置少量的静压锚杆桩加固结构4，分为多节段压入大直径静压锚杆桩41的钢管桩身，大直径超长静压锚杆桩41的桩尖沉桩到达深层坚硬的持力层，大直径静压锚杆桩41内部空腔灌注高性能密实混凝土，锚杆静压桩41使得倾斜高层建筑1沉降稳定；

步骤六：在一定高度范围内，掏空在地下室底板结构2底板下面的地基表层土，将原有倾斜高层建筑1托换支撑于原有桩基础3和静压锚杆桩加固结构4之上；

步骤七：在倾斜高层建筑1的地下室底板结构2之下，挖出原有桩基3一定高度的桩身结构，采用钢筋混凝土增大截面法加固法，在桩身四周种植钢筋和绑扎钢筋骨架，浇筑钢筋混凝土，形成托换承台52，在钢筋混凝土的托换承台52之上，安装托换千斤顶53，托换千斤顶53支撑顶紧地下室底板结构2，截断第一批原有桩基3，原有桩基3桩身结构变为截断桩51，形成断桩托换千斤顶结构5；

步骤八：在倾斜高层建筑1的沉降较小的一侧，布置第一批断桩托换千斤顶结构5，形成断桩托换千斤顶结构5、静压锚杆桩加固结构4和原有桩基3三者联合托换支撑着在地下室底板结构2之上的原有倾斜高层建筑1的结构状态，呈现高脚楼结构状态；

步骤九：通过升降调节在断桩托换千斤顶结构5和静压锚杆桩加固结构4两者结构体系中的托换千斤顶群进行倾斜高层建筑1的纠偏施工，断桩托换千斤顶结构5迫降纠偏导致桩基础群内力重分布，剩余的原有桩基3受力增大，利用高层建筑自身重量，进行倾斜高层建筑1的迫降纠偏；

步骤十：明确倾斜高层建筑1的迫降纠偏目标，断桩托换纠偏施工实时监控系统8发出指令，指挥断桩托换千斤顶结构5和静压锚杆桩加固结构4两者结构体系中的托换千斤顶的升降，如果升降速度太慢，指挥断桩托换千斤顶结构5中的托换千斤顶53加大下沉量，如果沉降速度太快，指挥断桩托换千斤顶结构5中的托换千斤顶53回升支撑顶住地下室底板结构2，并且指挥静压锚杆桩加固结构4中的压桩千斤顶44回升支撑顶住地下室底板结构2，避免纠偏过量下沉。

步骤十一：在倾斜高层建筑1的迫降纠偏施工过程中，GPS自动化纠偏位移监测系统6实时采集位移测量网点62的纠偏位移信息，通过GPS基站61，实时发送给断桩托换纠偏施工实时监控系统8；结构应力应变监测网系统7实时采集竖向构件应力应变监测网点71、地下室底板结构应力应变监测网点72和结构裂缝观察网点73的信息，实时发送给断桩托换纠偏施工实时监控系统8，实时可视化图形显示倾斜高层建筑1的迫降纠偏的位移状态和内力状态；

步骤十二：依据GPS自动化纠偏位移监测系统6和结构应力应变监测网系统7两者的实时无线发送测量数据，断桩托换纠偏施工实时监控系统8接收到监控测量数据，实时获得倾斜高层建筑1的纠偏位移和竖向构件的内力数值，分析倾斜高层建筑1的纠偏监控的图形和数值，及时进行考虑上部结构、筏板基础和桩基础三者联合共同工作的桩基础变刚度调平的有限元分析模型的参数修正，进行有限元计算模型修正；

步骤十三：在倾斜高层建筑1的迫降纠偏施工过程中，依据修正后的桩基础变刚度调平计算分析模型，针对不同迫降纠偏方案工况，重新修正计算出的筏板基础沉降分布、桩基础反力分布和上部结构内力数值，应用NURBS数学曲面形状进行数学模拟描述不同迫降纠偏方案工况下的筏板基础附加沉降曲面，运用遗传优化数学方法，依据纠偏施工过程中位移限制和内力限制的优化边界条件，明确纠偏优化目标，就可以得到不同迫降纠偏方案工况的NURBS曲面附加沉降曲面的参与工作权重系数，依据不同迫降纠偏方案工况的参与工作权重系数，从而，优化后制定出由多种纠偏工况组合而成的合理纠偏施工的方案，多种纠偏工况组合一步一步地分级完成纠偏工作，断桩托换纠偏施工实时监控系统8实时指挥托换千斤顶53的迫降位移，断桩托换纠偏施工实时监控系统8逐步分阶段完成倾斜高层建筑1的迫降纠偏目标；

步骤十四：断桩托换纠偏施工实时监控系统8设置GPS自动化纠偏位移监测系统6和结构应力应变监测网系统7的报警阀值，一旦监控指标超过报警阀值，立刻停止纠偏施工，立即将静压锚杆桩加固结构4的压桩千斤顶44回升支撑顶住地下室底板结构2，立即将断桩托换千斤顶结构5的托换千斤顶53回升支撑顶住地下室底板结构2，双保险避免纠偏过量下沉，查明原因，在消除纠偏施工时的结构安全隐患后，调整纠偏方案，继续进行倾斜高层建筑1的迫降纠偏施工，确保纠偏建筑物处于结构安全健康状态；

步骤十五：如果倾斜高层建筑1的迫降纠偏速度太慢，继续截断第二、三批原有桩基3，增加断桩托换千斤顶结构5的截断桩51数量，进一步减少剩余的原有桩基3的数量，剩余的原有桩基3受力进一步增大，可加快高层建筑迫降纠偏速度；

步骤十六：当倾斜高层建筑1纠偏回倾至满足规范要求后，停止千斤顶托换纠偏工作，逐个逐个地对静压锚杆桩加固结构4进行临时封锚处理，即卸下其中一个静压锚杆桩加固结构4的压桩千斤顶44，采用X形交叉布置的两个“冖”形钢筋压住静压锚杆桩41的桩头，并将两根“冖”形钢筋采用结构胶锚固在地下室底板结构2之上，在倒圆锥形的压桩孔洞灌入封桩混凝土，同时浇筑施工静压锚杆桩加固结构4的新承台，然后，重新安装压桩千斤顶44，压紧静压锚杆桩41的桩头，完成第一个静压锚杆桩加固结构4的临时封桩后，继续完成下一个临时封桩，一个一个逐步完成临时封桩，确保结构安全。

步骤十七：等待静压锚杆桩加固结构4的临时封桩混凝土结硬后，一个一个逐步将断桩托换千斤顶结构5的截断桩51修补，焊接连接截断桩51的钢筋，桩身浇筑混凝土，修复截断桩51的桩身结构；

步骤十八：等待静压锚杆桩加固结构4的封桩混凝土结硬后，等待断桩托换千斤顶结构5的截断桩51修补结硬后，卸载托换千斤顶53，拆除断桩托换千斤顶结构5，最后，拆除静压锚杆桩加固结构4的钢结构反力梁43和压桩千斤顶44，用经典的全站仪和经纬仪等测量仪器，测量倾斜高层建筑1的纠偏位移最终状态，采用应力释放法，检测倾斜高层建筑1的竖向构件和地下室底板的应力最终状态，形成倾斜高层建筑1的纠偏最终状态的文件，完成倾斜高层建筑1的静压锚杆桩加固和断桩托换千斤顶纠偏施工，恢复大楼正常使用。

实施例3

本实施例是一种建筑物纠偏工程的竖向构件轴力值实时监控方法，通过传感系统实时监控建筑物纠偏过程中竖向结构的竖向轴力变化，进而实时调整纠偏施工工序及方式。该传感系统包括安装在待纠偏建筑物竖向构件上的振弦应变计，用于监测记录各弦应变计应变信息的应变测试仪，用于收集所述各弦应变计应变信息的计算机系统，及安装在计算机上的土木工程智慧监测云平台系统。所述振弦应变计实时监测纠偏施工过程中建筑物竖向构件上的实时轴力值，经应变测试仪监测记录后传输到计算机系统，再经计算机系统输入土木工程智慧监测云平台经计算后显示纠偏施工过程中建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，进而据此指导纠偏后续施工。具体包括如下步骤：

步骤1)：监测计算纠偏施工过程中，建筑物竖向构件的实时轴力值。在监测纠偏施工过程中，建筑物竖向构件的实时轴力值为纠偏施工前建筑物竖向构件初始轴力值与纠偏施工过程中建筑物竖向构件轴力值增量的两者之和，具体实时轴力值的计算方法包括如下子步骤：

1.1测算初始轴力值：采用采用应力释放法，在待纠偏的建筑物竖向构件结构中截取砼结构试件，同时采用振弦应变计检测该砼结构试件竖向应变，从而推算该建筑竖向结构承载的竖向荷载的大小，即建筑物竖向构件初始轴力值，记为N₀；

1.2安装应变计：在纠偏施工前，在待检测的建筑物的所有竖向结构中部均安装振弦应变计，在纠偏施工过程中实时记录应变计读数，记为ε_i；

1.3测算混凝土弹性模量：检测待纠偏的建筑物竖向构件结构混凝土强度，并根据测得的混凝土强度，推算出其弹性模量，记作E_c；

1.4计算实时轴力值：记纠偏施工过程中所测建筑物竖向构件的竖向实时轴力值为N_i，则

N_i＝N₀+S·E_cε_i；

其中：N₀为纠偏前构件所受竖向力初始值，单位：kN；

ε_i为纠偏过程中应变计的读数，为无量纲单位；

E_c为所测建筑物竖向构件混凝土弹性模量，单位：N/mm²；

S所测建筑物竖向构件的截面面积，单位：mm²。

步骤2)：计算获得的实时轴力值与该建筑物竖向构件设计轴力值的差值，并指导纠偏施工。本步骤中是通过土木工程智慧监测云平台，测算纠偏施工过程中建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的实时监控数据，指导纠偏施工。所述土木工程智慧监测云平台(是现有技术)为可视化平台，其可直接显示纠偏施工过程中建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值。所述高层建筑物纠偏位移的实时监控数据包括该建筑物水平位移和垂直位移监测数据。所述指导纠偏施工包括调整截桩顺序、数量以及每根锚杆桩的临时预应力封桩力值，使建筑物回倾，减小其倾斜率，从而逐步达到建筑物纠倾目的。所述指导纠偏施工截桩顺序、数量为从待纠偏建筑物沉降较小区域选取一根桩作截桩处理开始，根据土木工程智慧监测云平台计算各振弦应变计测得的实时变化结果调整下一截桩顺序、数量。

实施例4

本实施例是针对高层建筑结构重心高，倾斜高层建筑结构重心不稳，纠偏控制难度大，导致较高的事故发生率，提出一种高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置。采用GPS自动化监测采集高层建筑物的实时纠偏位移，替代全站仪等传统的人工测量方法，实时监控高层建筑物的实时纠偏位移；振弦式应变计自动化监测采集高层建筑物的竖向构件的实时应变数值，推算竖向构件轴力的增量，实时监控竖向构件轴力大小；采用成熟可靠的PLC控制技术和组态软件技术来控制断桩托换纠偏施工实时监控系统，依据纠偏施工过程中建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的监控数据，指导高层建筑纠偏施工，具有很高的自动化程度和稳定性，有利于了高层建筑纠偏施工控制技术的进步。

振弦式应变计适用于长期埋设在混凝土结构的梁、柱、桩基中，监测其应变与应力，并可同步测量埋设点的温度，采用远程自动化控制和通信技术，将应变传感器、数据采集站和办公室远程控制计算机三级组网，可建立纠偏建筑物的竖向构件混凝土应变与应力自动化监测系统，可监测高层建筑物每个竖向构件的实时轴力值大小，获得高层建筑物的轴力值分布图，其监测结果将为高层建筑纠偏施工控制提供科学数据，确保高层建筑物处于安全健康状态。

本实施例还提出一种用于建筑物纠偏工程的竖向构件轴力值实时监控方法的传感系统，该传感系统包括安装在待纠偏建筑物竖向构件上的振弦应变计，用于监测记录各弦应变计应变信息的应变测试仪，用于收集所述各弦应变计应变信息的计算机系统，及安装在计算机上的土木工程智慧监测云平台系统；

该传感系统的工作过程为：所述振弦应变计实时监测纠偏施工过程中建筑物竖向构件上的实时轴力值，经应变测试仪监测记录后传输到计算机系统，再经计算机系统输入土木工程智慧监测云平台经计算后显示纠偏施工过程中建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，进而据此指导纠偏后续施工。

GPS自动化监测采集高层建筑物的实时纠偏位移，振弦式应变计自动化监测采集高层建筑物的竖向构件的实时应变数值，推算竖向构件轴力的增量，实时监控竖向构件轴力大小。采用成熟可靠的PLC控制技术和组态软件技术，制作控制断桩托换纠偏施工实时监控系统，依据纠偏施工过程中建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的监控数据，指导高层建筑纠偏施工，具有很高的自动化程度和稳定性，取代凭经验由人工控制纠偏施工的落后做法。

实施例5

本实施例的建筑物纠偏工程实时监控方法为某既有高层剪力墙结构(18层，总高度为57米)桩基础纠偏加固工程提供重要的数据支撑。由于施工质量问题，导致该既有高层建筑物的桩基承载力不足，致使地基基础发生较大的沉降，主体结构封顶时建筑物的平均沉降量值达221mm，且为不均匀沉降，倾斜率达千分之四点三，超过了国家规定的标准。要求对地基基础进行补桩加固，并采用截桩迫降法对建筑物进行纠偏。

如果在对原有桩进行截桩迫降时，不对每片剪力墙的实际承载力进行检测，盲目截桩纠偏施工，会导致上部结构内力重分布，使得某区域内的墙内力突然增大，从而影响整体结构的安全。因此纠偏过程中检测出上部结构墙所受竖向力的大小非常重要，是指导纠偏施工的主要依据。

本实例中，选择沉降较小处电梯基坑某一片墙，墙厚为200mm，墙长为2300mm，截面面积为4.6×10⁵mm²根据上部荷载实际工况，算出该片墙的竖向荷载设计值为1805kN，运用构件竖向力测试方法初始值，在该片墙上截取混凝土试块，测出试块所受竖向力变化值，并换算出该片墙纠偏施工前所受竖向力初始值为N₀＝1400kN，测出该试块混凝土强度为C35，并查规范得出该片墙的混凝土弹性模量E_c＝3.15×10⁴N/mm²。

得到上述数据后，首先进行第一步骤纠偏施工。对该电梯基坑沉降较小区域，选取一根桩，作截桩处理，截桩后该片墙上的竖向应变为ε₁＝895×10-6，其在纠偏后所受内力变化P₁为：

P₁＝S·E_cε₁＝4.6×10⁵×3.15×10⁴×15×10^-6×10^-3＝217.35kN

纠偏施工第一步骤完成后，该片剪力墙所受竖向力大小为N₁：

N₁＝N₀+S·E_cε₁＝1400+217.35＝1617.35kN＜1805kN

在所有剪力墙上布置应变片，对其进行内力监测，在整个纠偏截桩过程中，并重复以上步骤，测出每片墙所受荷载大小N_i，且需保证其值小于每片剪力墙荷载设计值。

在整个纠偏施工过程中，对竖向构件的轴力大小进行实时监测，并运用计算机技术，将其实测值输入土木工程智慧监测云网平台，再根据建筑物外围的实时监控数据(主要包括建筑物水平位移和垂直位移监测数据)，指导纠偏施工，确保纠偏施工过程安全、可靠，使纠偏结果满足国家规范要求。

本实施例通过采用纠偏施工前竖向构件初始轴力值、混凝土弹性模量和其应变测量值计算出纠偏施工过程中的竖向构件实时轴力值，然后算出竖向构件实时轴力值与其设计轴力值的差值，结合建筑物的倾斜率及各竖向构件不均匀沉降量确定建筑物的纠偏量。即通过调整每个竖向构件竖向轴力值来达到建筑物纠偏目的，在确保建筑物结构安全的前提下进行纠偏施工，使建筑物的垂直度满足规范要求。

本实施例在纠偏施工过程中，对竖向构件的轴力大小进行实时监测，并运用计算机技术，将其实测值输入土木工程智慧监测云网平台，根据云平台中的数据及时调整纠偏施工顺序，确保纠偏施工过程安全、可靠，使建筑物的纠偏结果满足国家规范要求。而且本实用新型可视化程度高，易于推广，可操作性强，具有明显的实用性。

实施例6：

本实施例中高层建筑物静压锚杆桩加固和断桩托换千斤顶纠偏的施工的关键技术要点如下：

在沉降位移较大的一侧采用压入静压锚杆桩的补桩方法加固，在沉降较小的一侧采用断桩托换千斤顶桩迫降法进行纠偏，GPS自动化监测采集高层建筑物的实时纠偏位移，振弦式应变计自动化监测采集高层建筑物的竖向构件的实时轴力值大小，采用纠偏远程监控软件系统，对于高层建筑静压锚杆桩加固和断桩纠偏施工进行实时监控管理，确保高层建筑物纠偏过程中处于结构安全健康状态。

所述的静压锚杆桩的补桩方法加固方法的施工步骤为：(S1)在高层建筑地下室底板结构之上，开凿倒圆锥形的静压锚杆桩压桩孔洞；(S2)采用地锚螺栓锚固固定电磁炮发射架系统；(S3)发射电磁炮桩头，电磁炮桩头高速进入软土层穿透碎石夹层，电磁炮桩头嵌入深层坚硬的持力层，电磁炮桩头高速钻孔形成桩基引孔洞；(S4)采用导管灌注混凝土方法，在桩基引孔洞孔底灌注缓凝混凝土；(S5)利用锚杆静压桩机器，分为多节段压入大直径超长静压锚杆桩的钢管桩身，大直径超长静压锚杆桩桩身沉桩到达深层坚硬的持力层，大直径超长静压锚杆桩桩身的桩端挤压孔底缓凝混凝土，形成桩端混凝土扩大头；(S6)依次完成所有的大直径超长静压锚杆桩的压桩施工，封闭桩头，完成高层建筑建筑物的加固基础处理。

所述的断桩托换千斤顶桩迫降法进行纠偏的施工步骤为：(S1)在高层建筑地下室底板结构之下，挖出原有桩基础一定高度的桩身结构，采用结构加固方法，在桩身四周，浇筑钢筋混凝土承台；(S2)在钢筋混凝土承台上，安装千斤顶，千斤顶支撑顶紧地下室底板结构；(S3)截断第一批原有桩身结构，千斤顶托换原有桩身结构；(S4)电脑控制千斤顶迫降脱空位移的速度，千斤顶截断托换迫降导致内力重分布，剩余的桩基础受力增大，利用高层建筑自身重量，高层建筑迫降纠偏；(S5)如果高层建筑迫降纠偏速度太慢，截断第二、三批原有桩身结构，进一步增加剩余的桩基础受力，加快高层建筑迫降纠偏速度；(S6)高层建筑断桩迫降纠偏施工中，利用断桩托换纠偏施工实时监控系统，实时监控纠偏建筑物的外部纠偏位移和内部结构轴力，确保纠偏建筑物处于结构安全健康状态；(S7)直到高层建筑物回倾至满足规范要求，停止千斤顶托换纠偏，焊接截桩钢筋，桩身浇筑混凝土，修复截桩结构的桩身；(S8)等待修复截桩结构混凝土硬化，卸载千斤顶，完成断桩托换千斤顶桩迫降法纠偏。

实施例7：

本实施例中，高层建筑物静压锚杆桩加固和断桩托换千斤顶纠偏检查监控的关键技术要点如下：

所述的GPS自动化监测采集高层建筑物的实时纠偏位移的检测方法为：(S1)采用经典的全站仪和经纬仪等测量仪器，测量高层建筑的倾斜状态，形成数字化图形的C初始电子文件；(S2)在附近高层建筑物的楼顶安装两台GPS接收基站，在倾斜高层建筑的楼顶、楼底部和大楼中间的四周外侧布置测量点；(S3)在高层建筑静压锚杆桩加固和断桩纠偏施工的施工阶，GPS自动化监测采集高层建筑物的实时纠偏位移，远程传输给高层建筑纠偏监控软件系统；(S4)应用高层建筑物的实时纠偏位移数据，进行高层建筑纠偏状态的实时可视化图形分析，控制高层建筑纠偏施工。

所述的振弦式应变计自动化监测采集高层建筑物的竖向构件的实时轴力值大小的检测方法为：(S1)检测现有倾斜高层建筑物竖向构件的混凝土应力，计算出竖向构件的初始轴力数值；(S2)高层建筑物的每一个竖向构件振弦式应变计，在高层建筑物断桩托换千斤顶桩迫降法纠偏施工过程中，振弦式应变计的自动采集数据，高层建筑物的竖向构件混凝土应变测量数据实时远程传输给纠偏监控软件系统，纠偏监控软件系统实时计算出竖向构件轴力大小的变化数值；(S3)断桩托换千斤顶迫降纠偏将会导致高层建筑物竖向构件内力重分布，断桩托换千斤顶处竖向构件轴力减少，剩余的桩基础受力处对应的竖向构件轴力增加，当竖向构件轴力超过预定的阀值时，纠偏监控软件系统报警，调整断桩托换千斤顶迫降纠偏的速率，调整断桩托换千斤顶的支撑反力值分配，降低报警竖向构件的轴力，确保纠偏高层建筑物处于安全健康状态。

实施例8：

本实施例中，断桩托换纠偏施工实时监控系统的关键技术要点如下：

所述的断桩托换纠偏施工实时监控系统是综合应用现代机械、电气、液压传动技术、PLC控制技术、组态软件技术和网络通信技术编制而成，通过土木工程智慧监测云网平台，接收GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统的实时信息，断桩托换纠偏施工实时监控系统依据高层建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的实时监控数据，提出调整后的纠偏施工的方案，实时修改托换千斤顶的纠偏施工参数，断桩托换纠偏施工实时监控系统逐步分级完成倾斜高层建筑的迫降纠偏目标。

所述的断桩托换纠偏施工实时监控系统分为三大模块：监测系统模块、任务管理模块和断桩托换千斤顶纠偏控制模块。

监测系统模块任务：(S1)GPS自动化纠偏位移监测系统由经纬仪、GPS基站和位移测量网点组成，实时发送高层建筑的纠偏位移数据，可视化图形显示纠偏位移状态；(S2)结构应力应变监测网系统由竖向构件应力应变监测网点、地下室底板结构应力应变监测网点和结构裂缝观察网点组成，实时发送高层建筑的应力应变数据，应力应变一旦超过报警阀值，系统报警停止纠偏施工；(S3)发送GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统的实时信息到土木工程智慧监测云网平台，土木工程智慧监测云网平台发送到断桩托换纠偏施工实时监控系统的任务管理模块；(S4)接收整理土木工程智慧监测云网平台传输的GPS自动化纠偏位移监测系统和结构应力应变监测网系统的实时信息数据，可视化图形显示高层建筑的纠偏位移状态和内力状态。

任务管理模块任务：(S1)依据高层建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的实时监控数据，实时分析倾斜高层建筑的纠偏监控的位移和内力数值，及时进行考虑上部结构、筏板基础和桩基础三者联合共同工作的桩基础变刚度调平的有限元分析模型的参数修正，进行有限元计算模型修正；(S2)针对不同迫降纠偏方案工况，重新修正计算出的筏板基础沉降分布、桩基础反力分布和上部结构内力数值，应用NURBS数学曲面形状进行数学模拟描述不同迫降纠偏方案工况下的筏板基础附加沉降曲面，运用遗传优化数学方法，依据纠偏施工过程中位移限制和内力限制的优化边界条件，明确纠偏优化目标，得到不同迫降纠偏方案工况的NURBS曲面附加沉降曲面的参与工作权重系数；(S3)依据不同迫降纠偏方案工况的参与工作权重系数，从而，优化后制定出由多种纠偏工况组合而成的合理纠偏施工的方案，多种纠偏工况组合一步一步地分级完成纠偏工作。

断桩托换千斤顶纠偏控制模块任务：(S1)接收任务管理模块转达的纠偏施工任务目标的指令，启动桩千斤顶托换系统，调整托换千斤顶的标高，进行纠偏工作；(S2)有效控制高层建筑物纠偏的沉降速率，平稳纠偏；(S3)断桩托换纠偏施工实时监控系统逐步分阶段完成倾斜高层建筑的迫降纠偏目标。

断桩托换纠偏施工实时监控系统分为三大模块：监测系统模块、任务管理模块和断桩托换千斤顶纠偏控制模块，监测系统模块接收GPS自动化监测采集高层建筑物的实时纠偏位移，振弦式应变计自动化监测采集高层建筑物的竖向构件的实时应变数；断桩托换纠偏施工实时监控系统，依据纠偏施工过程中建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的监控数据，指导高层建筑纠偏施工；断桩托换千斤顶纠偏控制模块指挥启动桩千斤顶托换系统，调整托换千斤顶的标高，进行纠偏工作，控制托换千斤顶升降的速率，平稳纠偏；该控制系统具有很高的自动化程度和稳定性，取代目前多凭经验由人工控制纠偏施工的落后做法，提高建筑纠偏的施工精度和质量，降低纠偏施工风险性，缩短施工时间，减少工程费用，节约工程材料和能源。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置，其特征在于：在倾斜高层建筑（1）的地下室底板结构（2）之下设置有原有桩基（3），在倾斜高层建筑（1）沉降位移较大的一侧，布置较多的静压锚杆桩加固结构（4），在倾斜高层建筑（1）沉降位移较小的一侧，布置少量的静压锚杆桩加固结构（4），地下室底板结构（2）底板下面的地基表层土在一定高度范围内被掏空，在倾斜高层建筑（1）的沉降较小的一侧布置断桩托换千斤顶结构（5），原有桩基（3）、静压锚杆桩加固结构（4）和断桩托换千斤顶结构（5）三者联合托换支撑着在地下室底板结构（2）之上的原有倾斜高层建筑（1），通过断桩托换千斤顶结构（5）和静压锚杆桩加固结构（4）两者结构体系中的托换千斤顶升降调节进行倾斜高层建筑（1）的纠偏施工；GPS自动化纠偏位移监测系统（6）由GPS基站（61）和位移测量网点（62）构成，结构应力应变监测网系统（7）由竖向构件应力应变监测网点（71）、地下室底板结构应力应变监测网点（72）和结构裂缝观察网点（73）组成，断桩托换纠偏施工实时监控系统（8）接受GPS自动化纠偏位移监测系统（6）和结构应力应变监测网系统（7）两者的无线传输数据信息，修正有限元计算模型，制定合理的纠偏施工方案，断桩托换纠偏施工实时监控系统（8）指挥断桩托换千斤顶结构（5）的千斤顶迫降位移数值，进行倾斜高层建筑（1）纠偏施工。

2.根据权利要求1所述的高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置，其特征在于：所述的断桩托换千斤顶结构（5）是由截断桩（51）、托换承台（52）和托换千斤顶（53）三者构成，在原有桩基（3）的顶部位置，采用种植钢筋和外包钢筋混凝土加固方法，在桩身四周浇筑钢筋混凝土承台，形成托换承台（52），在托换承台（52）之上设置有若干托换千斤顶（53），托换千斤顶（53）顶紧倾斜高层建筑（1）的地下室底板结构（2），截断原有桩基（3）的顶部桩身，形成截断桩（51），从而形成断桩托换千斤顶结构（5）。

3.根据权利要求1所述的高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置，其特征在于：所述的静压锚杆桩加固结构（4）是由静压锚杆桩（41）、钢筋锚杆（42）、钢结构反力梁（43）和压桩千斤顶（44）构成，在地下室底板结构（2）之上开凿有倒锥形空洞，静压锚杆桩（41）插入在倒锥形空洞之中，钢筋锚杆（42）锚固在地下室底板结构（2）的倒锥形空洞四周，钢筋锚杆（42）与钢结构反力梁（43）相连，压桩千斤顶（44）设置在静压锚杆桩（41）桩顶和钢结构反力梁（43）底部的两者之间，从而形成静压锚杆桩加固结构（4）。

4.根据权利要求1所述的高层纠偏的静压锚杆桩和断桩托换支撑装置，其特征在于：所述的断桩托换纠偏施工实时监控系统（8）是由监测系统模块、任务管理模块和断桩托换千斤顶纠偏控制模块三大模块组成，监测系统模块是实时采集纠偏位移数据和竖向构件内力数据的功能模块，采集GPS自动化纠偏位移监测系统（6）和结构应力应变监测网系统（7）的实时数据信息，实时可视化图形显示纠偏位移状态和内力状态；任务管理模块是分析检测数据和制定纠偏方案的功能模块，依据纠偏施工过程中高层建筑物竖向构件的实时轴力值与其设计轴力值的差值，并结合高层建筑物纠偏位移的实时监控数据，针对考虑上部结构、筏板基础和桩基础三者共同工作的桩基础变刚度计算分析模型，及时修正调整的计算参数，进行计算分析模型修正，重新分析计算出不同迫降纠偏方案工况的筏板基础沉降分布、桩基础反力分布和上部结构内力数值，应用NURBS数学曲面形状进行模拟描述不同迫降纠偏方案工况下的筏板基础附加沉降曲面，运用遗传优化数学方法，依据位移控制阀值和内力控制阀值的优化边界条件，明确迫降纠偏位移优化目标，优化分析后得到不同迫降纠偏方案工况NURBS曲面附加沉降曲面的参与工作权重系数，依据不同迫降纠偏方案工况的参与工作权重系数，从而，制定多种迫降纠偏方案工况组合而成的合理纠偏施工的方案；断桩托换千斤顶纠偏控制模块是依据高层建筑纠偏施工方案指令，指挥断桩托换千斤顶结构（5）的托换千斤顶（53）的升降，有效控制高层建筑物纠偏的沉降速率，进行倾斜高层建筑（1）的纠偏施工。

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