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第19章建筑物纠倾
教学提示:建筑纠倾很像要将全身瘫痪的病人扶下床,这是有一定难度的。目前有很多流行的纠倾技术,把纠倾工作看得很简单,有些轻敌表现。应该正视困难,适可而止,不要追求圆满,自陷困境。在付出代价不高的前提下,只要能达到止倾稳定的目的,也应该满足了。
教学要求:建筑物纠倾是一件技术含量很高的工作,能从理论技巧到胆量方面锻炼人,建议多给学生参与的机会。
比萨斜塔工程是人类的杰作,是世界的瑰宝,斜塔纠倾方案也是近年来国际工程学术界最为关注的一个热门话题。在意大利政府的支持下,比萨斜塔专家委员会奋战几年后,纠倾工程终于取得了成果,但是并不很理想。在宇宙飞船已经几度升空、平安返回的今天,对比之下,说明建筑物纠倾这个古老的课题难度还很大,还需我们努力去破解。本章结合一些工程实例,对国内纠倾技术的发展现状作一次综合报导和分析。
概述
纠倾技术简介
纠倾技术发展现状及方向
本章内容
思考题与习题
概述
随着近几年建筑业的高速发展,建筑物发生倾斜的情况相当普遍,国内外建筑倾斜纠正的工程实例也数不胜数,例如江苏常熟的聚砂塔、意大利的比萨斜塔等,都是国内外纠倾技术的典范。建筑物纠倾技术在国内外的应用越来越普遍,已经成为一个重要的研究课题。
造成建筑物倾斜的原因是多方面的,总的来讲有以下四个方面的原因。
一. 事故原因
(1) 地质方面。地基中存在未预见的洞穴,造成局部沉陷导致建筑物产生倾斜;地基中存在厚度不均的软弱层,在荷载作用下,沉降不均,造成建筑物倾斜;地震作用使地基土局部扰动或液化,引起建筑物的倾斜等。
(2) 设计方面。在地质勘察中,地质情况掌握不准,使设计的基础难以满足均匀下沉条件;建筑物在结构布置上不合理,造成建筑物荷载严重偏心而引起倾斜;未考虑邻近建筑物的影响,使建筑物的一侧在地基附加应力下发生沉降等。
概述
(3) 施工方面。深基坑开挖使土体产生侧移造成相邻建筑物倾斜;打桩时,土体被扰动,承载力下降,引起建筑物倾斜;施工质量低劣等。
(4) 使用方面。地面常年积水,使地基土局部软化塌陷;室外有大量长期堆载;大量开采地下水,使地基产生不均匀沉降;擅自改变建筑物的使用功能,改变荷载分布条件等。
建筑物倾斜现象既然是由于地基沉降不均,甚至失稳破坏引起,倾斜现象形成以后,就会产生上部建筑的重心偏离,出现强大的偏心力矩。对于高层建筑来说,这个偏心力矩的作用是惊人的,甚至有可能导致沉降量大的一侧地基受到超限的偏心压力与附加沉降,而沉降量偏小的一侧地基则产生上拔力。若不及时采取纠正倾斜的加固措施进行干预,任其恶性循环发展下去,就很可能导致倾覆事故的出现。因此,对于已经倾斜且影响正常使用的建筑物必须采用纠倾技术予以纠正。
概述
二. 处理途径
纠倾的思路有两种:一是先稳定沉降大的一侧,然后设法将沉降小的一侧促沉,使建筑物达到沉降均匀;二是先稳定沉降小的一侧,然后设法将沉降大的一侧顶升,将建筑物的倾斜纠正。
在进行建筑物纠倾工作前,应做好如下准备工作。
(1) 深入了解工程地质勘察资料,包括土层分布、各土层的物理力学性质、地下水位等。如原有工程地质勘察资料不能满足分析要求,或应用原有工程地质勘察资料难以解释建筑物倾斜原因时,应及时对地基进行补勘。
(2) 要熟悉工程设计施工图,掌握工程施工资料,特别是基础工程沉降观测资料,同时进行现场察看。测出建筑物垂直偏差值、水平偏差值、倾斜度、裂缝分布范围和裂缝宽度,增设沉降、位移、倾斜、开裂观测点,并作一些必要的拍摄记录。如有条件,还可走访当时的工程施工方、监理和业主方管理人员,获取工程第一手资料。
概述
(3) 在综合分析上述资料的基础上,对建筑物倾斜的原因作出较为准确的结论,并如实评定桩基质量、基础和主体工程质量;对建筑物后期变形作出预测,并准确判断周边环境与被纠工程间的相互影响。
(4) 在确保工程及施工操作足够安全的前提下,提出一个费用低、工期短、可行性较高的纠正倾斜的施工技术方案。
纠倾技术简介
一. 迫降纠倾技术
迫降纠倾是指利用各种手段去调整地基土的变形,促使其产生附加沉降,借以达到纠倾目的。迫降纠倾又分压重迫降、掏土迫降、水力迫降、砍桩迫降、截柱迫降等多种迫降工艺。
1. 压重迫降
1) 堆载压重迫降
通过在建筑物沉降较少一侧堆载压重,迫使地基土变形产生沉降,达到纠倾目的。
纠倾技术简介
堆载压重迫降纠倾的理论依据是地应力的扩散理论和地基变形(沉降量)叠加理论。(a)所示。当建筑物由于沉降不均而出现倾斜时,其沉降曲线必然如图,a侧出现的沉降差大,b侧的沉降量为零,因此导致z建筑物从b侧向a侧倾斜。只要在b侧一定范围内堆载一定数量的重物,地面所受到的直接压力会按一定的扩散角向四周扩散,并向下传递。由于b