由于勘察、设计、施工、使用、维护管理以及自然灾害等诸多方面的原因, 建筑物常常产生不同程度的隐患与损坏, 致使建筑物发生种种病害, 如开裂变形、弯曲扭转、不均匀下沉和倾斜破坏等, 不仅使建筑物丧失正常使用功能, 甚至危害用户的生命和财产安全。建筑物倾斜就是其中较为常见的一种。20世纪50年代, 我国步入了大规模建设时期, 在这一时期, 我国涌现了大量项目大、标准低的建筑工程, 随着时代的发展, 我国已经进入新建与维修改造并重的时期。在建筑物纠偏加固工程实践中, 许多纠偏的新工艺、新方法和新技术涌现出来。本论文正是针对建筑物倾斜病害问题, 做了以下研究工作: (1) 从几个方面详细论述了建筑物倾斜产生的原因, 并给出了所产生的后果; (2) 综述了治理建筑物倾斜的各种主要方法, 指出了各个方法的特点和使用情况, 进而对建筑纠偏治疗机理做出简要的阐释。
1 建筑物倾斜病害探源
建筑物发生倾斜的原因是复杂的, 即可能是内因或外因单独作用的结果, 也可能是由许多问题共同促成的。除地震、山体滑坡、水灾、泥石流等造成地基液化等自然灾害因素外, 勘察、设计、施工、使用、维护管理等人为因素也是建筑物发生倾斜的病害之源, 而后者更是我们在建筑设计、施工方面重点要控制的问题。通过对我国近年来倾斜建筑物的调查, 可以将导致建筑物倾斜的人为原因归纳为以下几个方面。
1.1 设计人员方面的失误
设计工作失误是建筑物发生倾斜的一个主要原因, 也是在建筑施工过程中人为可控的因素之一。究其原因, 可以概括为以下情形。
(1) 建筑物基础设计时, 没有掌握地基土性质, 缺乏认真方案比选、专家论证, 采用的基础形式不当而发生事故。
(2) 不熟悉或没有认真学习、掌握国家颁布的现行有关技术标准。
(3) 对复杂地基的处理问题缺少经验, 常把复杂问题简单化处理, 导致建筑物发生裂损或倾斜的严重后果。
1.2 施工方面的失误
(1) 基础工程施工质量低劣:施工部门偷工减料, 弄虚作假, 随便减少配筋, 降低混凝土强度等级, 采用劣质钢材乃至缩小基础尺寸, 减少基础埋深, 基础施工放线不准确等。
(2) 地基处理方面的原因:目前地基处理手段多, 这方面的问题也很多, 如桩端未进到设计持力层;桩径未满足设计要求;强度未达到有效的影响深度;振冲碎石桩未达到振密效果;检测手段不合理或未能正确反映实际实际情况等等。
(3) 地下开挖引起地面建筑物的裂损:城市由于修建地铁、地下街等地下建筑物, 或者矿区开挖采矿、采煤巷道引发地面沉降, 造成地面建筑物的下沉、开裂、倾斜等损害。
(4) 相邻深基坑施工引起建筑物的损坏:在高层建筑基础工程施工中, 由于深基坑的开挖、支护、降水、止水、监测等技术措施不当, 造成支护结构倒塌或过大变形, 基坑大量漏水、涌土失稳, 基坑周边地面塌陷, 以及相邻建筑物基础工程的施工相互影响, 都会对已建成或正在建造的相邻建筑物造成威胁与损坏, 引发严重的事故。
1.3 工程勘察方面的失误
(1) 如若勘测点布置过少, 或只借鉴相邻建筑物的地质资料, 对建筑场地没有进行认真勘察评价, 提出的地质勘察报告不能真实反映场地条件, 如岩溶土洞、墓穴等没有被发现, 甚至旧的人防地下道也被忽视, 使新建的建筑物发生严重下陷、倾斜或开裂。
(2) 勘察资料不准确, 结论不正确、建议不合理, 给结构设计人员造成误导。
1.4 周围环境变动引起的建筑物损害
周边环境变动也是引起建筑物损害的原因之一, 过度降水或降水不足引起的地下水位变动也会造成建筑物损害。目前我国已有360多个城市严重缺水, 由于地下水位上升, 都会改变建筑物地基承载性状, 建筑物出现不同程度的下沉或裂损。同时, 地下水还具有侵蚀性, 会使基础混凝土和钢筋严重锈蚀和剥蚀, 造成基础严重开裂, 引起建筑物损坏。
1.5 使用或管理不当对建筑物造成的损害
已建成的建筑物使用不当:如上下水管道破裂长期不修, 地面长期积水不排泄, 污水井堵塞, 污水流入地基等, 都可能使地基浸水湿陷。装修时随便拆除承重墙, 致使承载结构裂损, 各种病害发生后没有及时维修, 造成建筑物开裂或倾斜破坏。
2 倾斜建筑物纠偏治疗步骤及原则
2.1 先确诊
查明倾斜原因是成功治疗倾斜建筑物病害的先决条件。引起建筑物倾斜的原因通常是多方面的, 其中有的原因可能是十分隐蔽的。因此, 制定治疗方案前, 应对纠偏工程的沉降、倾斜、开裂、结构、地基基础、周围环境等情况作周密的调查。如果找不到建筑物倾斜的真正原因, 或者是原因分析的不够全面, 都会导致倾斜建筑物纠倾加固工程的失败, 甚至弄巧成拙。
2.2 再分析
结合原始资料, 通过对倾斜建筑物的进一步补勘、补查、补测, 搞清地基基础和上部结构的实际情况及状态, 综合分析其倾斜原因。
2.3 后治疗
查明建筑物的倾斜原因后, 必须因地制宜地对其采用有效的纠倾加固措施。如果措施不利, 将导致倾斜建筑物越纠越偏或纠而不动。相反, 如果因地制宜地进行纠倾与加固, 会收到事半功倍的效果。
3 常用倾斜建筑物的治疗方法及其治疗机理分析
3.1 浅层掏挖法
浅层掏土纠倾是通过在倾斜建筑物沉降小一侧的基础下进行掏挖, 取出适量的地基土使基底的支承面积减少, 在上部结构荷载的作用下, 该侧地基土附加应力增大, 引起地基新的沉降, 从而有效调整地基的沉降差, 使上不结构逐步复位, 以达到建筑物纠倾扶正的目的。
浅层掏土法具有施工简便, 经济适用无振动, 无污染, 效果显著, 施工过程中基本上不影响住户的正常使用等优点, 适用于浅基础建筑物的纠倾, 但却存在变形易集中, 基底受力不均匀, 土方开挖量大, 劳动条件差, 施工风险大等缺点, 其中最大的缺点是可控性差。
浅层掏土法常用的方法有:分层掏土法、室外开沟掏挖法、截角掏挖法、穿孔掏挖法。
3.2 地基应力解除法
应力解除法, 亦称为钻孔排泥法, 它适用于软土地基上的建筑物 (尤其是片筏基础) 纠倾。该方法是在建筑物原沉降较小的一侧基础下, 设置密集的应力解除孔 (垂直孔或倾斜孔) , 按计划、有次序地清理孔内淤泥, 造成地基侧向应力解除, 使基础下淤泥向外挤出, 从而引起地基。下沉应力解除孔的布置和直径的选择, 应根据建筑场地的工程地质条件、清孔顺序、回倾量的要求以及施工机具条件确定, 孔径一般可选0.3m~0.6m。孔内由基底向下3~5深度范围内设置钻孔的套管, 保护基底下的土体直接向侧向流动, 套管长度应根据清孔深度确定。施工时, 要根据建筑物回倾速率, 有控制地钻取套管下挤入钻孔的淤泥, 促进地基沉降和建筑物回倾。应力解除纠倾法有良好的限沉的效果, 还能有效地减小对邻近建筑物影响, 它对环境影响小, 又最大限度地保护地下设施, 对施工场地要求较宽松, 且工期短, 效率低、费用低、节省财力和人力, 劳动强度也比较低, 可做到文明施工。
后还有改进应用为水力螺旋追踪控制纠倾法。
3.3 浸水纠倾法
浸水纠倾法是在建 (构) 筑物原沉降较小的一侧地基中注水, 引起地基土湿陷的纠倾方法, 它适用于含水量ω<20%, 湿陷系数δ>0.05的湿陷性黄土或填土地基的房屋纠倾工程。
3.4 降水纠倾法
降水纠倾法是通过降低建筑物原沉降较小一侧的地下水位, 使其地基土失水固结, 从而产生新的沉降, 达到纠倾的目的。降水纠倾法适用于地基土渗透性较好的高水位地区建筑物的纠倾。
3.5 加压纠倾法
加压法包括堆载加压法、卸载加压法和增层加压法, 其中堆载加压法和卸载加压法为纠倾工程的辅助方法。但是, 从应用的情况来看, 这两种方法简单、直观, 便于操作, 使用的频率最高, 常常与其他纠倾方法进行配合。特别是对于倾斜量较大、而且还在发展的倾斜建筑物, 首先应考虑用堆载加压法和卸载加压法来阻止 (或减缓) 建筑物的继续倾斜, 同时因地制宜地采用主要手段进行纠倾。
使用增层反压法对建筑物进行纠倾扶正时, 必须对该建筑物的地基、基础以及上部结构进行认真的检查、鉴定, 验算加层后墙体的承载能力、高厚比 (稳定性) 是否满足要求, 同时, 应计算加层后建筑物各点的沉降量, 使各点前后总沉降量相当。验 (计) 算无误后, 还必须对裂缝部位进行加固处理使原建筑物保持较大的整体刚度。
3.6 顶升纠倾法
所谓顶升技术, 就是采用顶升机具或液压原理使物体上移的技术。顶升纠倾法是根据顶升原理, 对倾斜建筑物沉降较大处进行顶升, 而沉降较小处仅作分离及同步转动, 达到建筑物纠倾扶正的目的。
近年来, 对倾斜的砖混结构和框架结构用顶升补偿法纠偏取得了不少成功的经验。实践证明, 只要建筑物原地基的承载力能满足要求, 地基固结已完成, 沉降已稳定, 且整体刚度较好的建筑物都可使用顶升补偿法进行纠偏。
在实际建筑工程施工中还有诸多纠倾方法, 可以因地制宜加以适用, 在此就不一一赘述, 详见图1。
4 结语
(1) 对于倾斜的建筑物, 只要不存在严重的无法祢补的设计缺陷或结构破损, 都可通过有效的纠顷、结构帮补、回填加固等措施使其由倾斜调顺直、扭曲调为平顺, 使其由不合格建筑物成为合格建筑物。
(2) 纠顷方法的选择必须充分考虑地基基础状况, 进行结构应力分析, 并在此基础上选择安全、稳妥、有效的纠顷方法。纠顷前必须制定详细的最佳纠顷方案。
摘要：本论文针对建筑物倾斜病害问题, 重点做了以下研究工作: (1) 从几个方面详细论述了建筑物倾斜产生的原因, 并给出了所产生的后果; (2) 综述了治理建筑物倾斜的几种主要方法, 指出了各个方法的特点和使用情况, 进而对建筑纠偏治疗机理做出简要的阐释。
关键词：建筑物,倾斜,原因,治理方法
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