一种桩基础建筑物局部沉降的纠偏方法与流程

本发明涉及建筑物纠偏加固技术领域，尤其涉及一种桩基础建筑物局部沉降的纠偏方法。

背景技术：

随着我国国民经济的持续发展，西北湿陷性黄土地区城市化进程也在不断加快，建筑结构设计、施工技术和施工管理等方面的技术水平也有了极大的提高，出现了越来越多的高层建筑。而桩基础作为湿陷性黄土地区高层建筑的基础实体，因其设计选用范围广，能适应复杂地质条件和不同规模的建筑物，在湿陷性黄土地区的高层建筑的基础工程中得到了广泛的应用。

但是由于湿陷性黄土自身的特殊性加上建筑物给水、排水和防水方面的设计问题、施工问题等的影响导致桩周土体发生自重湿陷使得建筑物桩基承载力不足、地基基础过量沉降或不均匀沉降的事故时有发生，导致结构上部损坏、整体倾斜、影响正常使用，甚至丧失使用功能。由于高层建筑体量大、牵涉范围广，若发生倾斜，将会严重威胁人们的生命财产安全。所以，对发生湿陷沉降的桩基建筑物及时采取行之有效的纠偏加固设计措施就显得非常必要和重要。

因为建筑物基础和地基处于一个彼此协调、相互影响的整体之中，所以当建筑物因桩基础发生湿陷而发生倾斜，对其进行倾斜分析和纠偏加固处理时，必须全面考虑上部结构、确保上部结构纠偏加固过程不会发生二次破坏。现行《既有建筑地基基础加固技术规范》jgj123中关于建筑物整体纠倾的方法主要是迫降纠倾和顶升纠倾两大类以及这两种方式相结合的纠倾法。

其中，迫降纠倾法对于地基土的类型及建筑周边环境条件要求较高，且沉降量及纠倾速率不易控制，易导致二次不均匀沉降或复倾；顶升纠倾法在纠倾过程中易对建筑上部结构造成二次损伤，而且由于高层建筑自重较大，不妥当的顶升反力会造成基础的加速沉降，导致基础的承载力发生变化，从而诱发二次沉降等危害。

因此，针对高层建筑的特点，开发出适用于湿陷性黄土地区桩基础加固纠倾的新的设计方法具有重要的工程意义和经济社会效益。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种桩基础建筑物局部沉降的纠偏方法，其通过分级逐步施加荷载的方式实现对建筑物偏低一侧的顶升，受力合理、安全可靠。

为解决上述问题，本发明所述的桩基础建筑物局部沉降的纠偏方法，其特征在于，包括：

根据建筑物的沉降倾斜情况，确定参与建筑物顶升过程的原桩，并在每根确定的原桩靠近地梁的桩身上设置千斤顶承台以及相应的千斤顶；

对所述千斤顶施加荷载使其顶部紧抵所述地梁底部，然后断开所述原桩与所述地梁之间的连接，并在两者之间的缝隙内插入夯楔用薄板；

对所述千斤顶加载第一级荷载，实时监测建筑物的上升位移和所述原桩的下沉位移，并及时在所述原桩与所述地梁之间新形成的缝隙内插入夯楔用薄板；

待荷载和位移稳定之后，加载下一级荷载，重复上述监测和夯楔用薄板的操作，直至完成最终荷载的加载，使所述原桩底部被下压至持力层、所述建筑物较低一侧被顶升至合适位置并且保持稳定；

其中，所述最终荷载和所述原桩的最终沉降量根据建筑物的沉降倾斜现状和发展速率决定，每一级荷载为30~50kn。

优选地，该方法还包括：在确定所述原桩底部被下压至持力层、所述建筑物较低一侧被顶升至合适位置并且保持稳定后，解除所有千斤顶，并利用钢筋混凝土将所述原桩和所述地梁现浇为一体。

优选地，所述利用钢筋混凝土将所述原桩和所述地梁现浇为一体具体为：在所述原桩和所述地梁上植l型钢筋并布置箍筋，然后外包现浇混凝土将所述原桩与所述地梁连接；其中所述混凝土设在所述地梁与所述千斤顶承台之间。

优选地，前后两级荷载加载时间间隔不少于20分钟，并且最后一级荷载加载后，稳定至少2小时后再插入夯楔用薄板并将所有夯楔用薄板夯楔密实。

优选地，所述夯楔用薄板为4mm~10mm厚的的薄钢板。

优选地，设置在所述千斤顶承台上的千斤顶至少为一组，两个千斤顶为一组；所有千斤顶围绕所述原桩均匀布置。

优选地，还包括在所述千斤顶的顶部与所述地梁底部之间设置垫板。

优选地，所述千斤顶承台为对称设在所述原桩上的牛腿。

优选地，所述牛腿包括与桩身弧度相适应的弧形板、设在所述弧形板顶部的支撑面板以及连接所述弧形板外表面和所述支撑面板底部的梯形肋板。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用建筑物自重对发生湿陷的原桩施加竖向荷载使其迫降，进而使其桩端到达持力层，重新满足承载力的要求，同时由于千斤顶向上荷载力的作用，使得建筑物发生抬升，恢复其倾斜变形。

在这个过程中，通过千斤顶分级加载逐步进行荷载的传递，使得沉降量和纠倾速率得到有效安全控制控制，而且由于反压荷载属于建筑物自重，既保障了在反压结束后（加载完成，沉降位移稳定）桩的承载力满足安全使用的要求，又很好地解决了沉降量及纠倾速率不易控制、易导致二次不均匀沉降或复倾的问题，同时千斤顶分级加载和建筑物自重迫降两种手段的结合还解决了顶升过程中造成上部结构二次损伤的问题。

2、本发明所涉及施工工艺简便，特别符合力的传递原理，安全可靠，值得大范围推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的纠偏方法的施工场景图。

图2为本发明实施例提供的纠偏过程中原桩和地梁处的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的千斤顶承台的平面图。

图4为本发明实施例提供的千斤顶承台的立体图。

图5为本发明实施例提供的纠偏加固结束后原桩和地梁处的结构示意图。

图中：1—原地面，2—建筑物，3—开挖施工空间地面，4—原桩，5—千斤顶承台，6—千斤顶吸油管，7—千斤顶，8—地梁，9—千斤顶承台梯形肋板，10—千斤顶承台支撑面板，11—千斤顶承台弧形板，12—螺栓孔，13—螺栓，14—垫板，15—梁桩缝隙，16—夯楔用薄板，17—现浇混凝土，18—植筋，19—环形箍筋。

具体实施方式

本发明的纠偏思路：根据建筑物的沉降倾斜情况，对沉降量大的桩增加千斤顶承台（作为加荷平台），以建筑物作为反力点，采用千斤顶分级逐步加载荷载，依靠建筑物自重压桩，使桩端重新位于持力层（即重新到达稳定土层），满足后期使用承载力，同时千斤顶承台作为反力点，对由于湿陷引起沉降的建筑物实现抬升，实现纠偏的目的。因其利用建筑物自重压桩，所以本发明既能严格控制原桩的沉降差，又能保障原桩的后续承载力，而且在纠偏加固过程中各结构受力合理，所以该方法安全可靠，且施工简便、快捷、因施工仪器简单对施工人员的要求也不高，大大节约经济和时间成本。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

准备工作：先计算出建筑物2的每根桩基础需要顶升的力：对待加固的建筑物2进行结构和受力分析，预先计算出每根桩的承载力，以便在后续加载顶升荷载时作为参考；然后根据建筑物2的沉降倾斜现状和发展速率，确定纠倾沉降量（对应原桩4的最终沉降量）和需要顶升的力（对应最终荷载）。分级逐步加载荷载过程中，每一级荷载为30~50kn，最终加载量应以待加固桩所承担的上部建筑物的荷载确定。

参考图1~5，本发明实施例提供了一种桩基础建筑物局部沉降的纠偏方法，主要适用于大厚度湿陷性黄土地区桩基础建筑物发生湿陷而导致不均匀沉降的桩基础建筑物的顶升，该方法主要包括如下步骤：

（1）根据建筑物2的沉降倾斜情况，确定参与建筑物2顶升过程的原桩4，并在每根确定的原桩4靠近地梁8的桩身上设置千斤顶承台5以及相应的千斤顶7。

其中，设置在千斤顶承台5上的千斤顶7至少为一组，两个千斤顶为一组；所有千斤顶围绕原桩4均匀布置。以下以一组为例进行说明。

在实际施工过程中，需要先开挖建筑物2基础以上回填土及周边土体，开挖深度应满足千斤顶承台5的施工；开挖过程中，对建筑物2的沉降和倾斜位移进行观测。移去桩周填土，将千斤顶承台5固定安装在原桩4桩身上。

其中，千斤顶承台5可以为对称设在原桩4上的钢牛腿，每个钢牛腿上布置一个千斤顶7；可以理解的是，若原桩4为角桩，则只需在上方有地梁8区域布置钢牛腿和相应的千斤顶7。该钢牛腿具体包括与桩身弧度相适应的弧形板11、设在弧形板顶部的支撑面板10以及连接弧形板11外表面和支撑面板10底部的梯形肋板9；弧形板11上具有与螺栓13配合使用的螺栓孔12，三者预先焊接成整体。在安装时，将焊接好的钢牛腿用其弧形部分紧贴桩身，然后用植入桩身的钢筋螺栓13固定于桩身。原桩4上的钢牛腿施工完毕之后，开始布置千斤顶7，千斤顶7布置好之后，截断需要加固的原桩4，千斤顶7开始分级加载荷载。

（2）对千斤顶7施加荷载使其顶部紧抵地梁8底部，然后断开原桩4与地梁8之间的连接，并在两者之间的缝隙内插入夯楔用薄板16。

其中，在千斤顶7顶部与地梁8底部接触的位置布置钢垫板14，防止千斤顶7在顶升过程中由于应力过渡集中对地梁8进行二次破坏。

在千斤顶7顶部顶紧后，对原桩4与建筑物2地梁8之间的连接进行钻孔破碎，并切断连接钢筋，夯填临时夯楔用薄板16。原桩4与地梁8之间所使用的夯楔用薄板16为4mm~10mm的薄钢板，既防止因太薄而发生变形，起不到良好的夯楔作用，又防止太厚不容易夯楔，现场施工时根据施加载荷以及桩和地梁断开距离合理选用此范围钢板，以便夯楔密实。

（3）对千斤顶7同时加载第一级荷载，实时监测建筑物2的上升位移和原桩4的下沉位移，并及时在原桩4与地梁8之间新形成的缝隙内插入夯楔用薄板16。

（4）待荷载和位移稳定之后，加载下一级荷载，重复上述步骤（3）的内容，直至完成最终荷载的加载，使原桩4底部被下压至持力层、建筑物2较低一侧被顶升至合适位置并且保持稳定。

在分级加载过程中，待上部荷载完全转移到千斤顶承台5上以后，即地梁8和原桩4顶部的夯楔用薄板16完全脱开后立即夯楔薄钢板进行稳定，并且夯楔密实。并且在分级加载过程中时时监测，做好桩下沉量和建筑物2上升量的记录。

其中，前后两级荷载加载时间间隔不小于20分钟，并且最后一级荷载加载后，稳定至少2小时再插入夯楔用薄板16并将所有夯楔用薄钢板夯楔密实。

进一步地，待待建筑物2上升位移和原桩4下沉位移趋于稳定且梁桩缝隙15闭合较好之后，解除所有千斤顶7，并利用钢筋混凝土17将原桩4和地梁8现浇为一体，为保障原桩4在纠偏完成之后继续发挥承载力。具体为：在原桩4和地梁8上植l型钢筋18并布置环形箍筋19，然后外包现浇混凝土17将原桩4与地梁8连接；其中混凝土设在地梁8与千斤顶承台5之间。

可以理解的是，在实际施工过程中，待沉降量稳定、现浇钢筋混凝土17达到强度，需要回填地下施工空间并对回填土进行夯实处理。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。