傾斜基礎的糾偏(remedy for tilted foundation)
傾斜基礎的糾偏技術主要有基礎加壓糾偏法、基礎減壓和加強剛度法、浸水和加壓矯正法、掏土糾偏法、錨桿靜壓樁法、頂樁和掏土糾偏法、高壓噴射注漿法等。
基礎加壓糾偏法人為地改變基礎荷載條件,迫使地基土產生不均勻變形,從而調整基礎不均勻沉降。基礎加壓過程就是地基應力重分布、地基變形和基礎糾偏的過程。利用錨樁和加荷機具,按工程需要進行一次或多次加荷,直至達到預期目的。將預制混凝土管打入土中作為錨樁,樁端爆擴大頭后,埋設具有防銹蝕保護層的預應力鋼筋。對不均勻沉降敏感以及傾斜控制要求嚴格的建筑物,可在施工時預埋糾偏裝置。基礎加壓糾偏法是糾正和防止建筑物傾斜的治本方法。
基礎減壓和加強剛度法設計建造在軟弱地基上的建筑物,其上部結構往往需要采取某些加強建筑物剛度和強度以及減少結構自重的結構措施,如選用輕質材料、輕型結構和補償基礎等。對于因地基強度和變形原因而使結構開裂的某些建筑物,在某些特定條件下,也可采用以上兩項措施進行基礎托換和加固,如將原基礎改建成箱形基礎,則可通過挖除土重來抵消一部分作用在地基上的附加壓力,從而可以減少建筑物的沉降;加強基礎的整體剛度,還可起到調整地基不均勻變形的作用。
當冶金、石化等工廠的一些大型貯罐、貯池等結構物建造在軟弱地基上時,便會出現不均勻沉降和傾斜,影響結構物的正常使用。如果改變這些結構物的結構條件,例如采用組合結構或連接體等方法,使基底和土中應力重分布,則可調整結構物的變形,從而控制結構物的傾斜。例如,中國上海電化廠2號鹽倉是建造在經砂墊層處理的暗浜上,采用的是鋼筋混凝土片筏基礎。該鹽倉建成投產后,在縱橫方向都有顯著的不均勻沉降,導致鹽倉下部圍護結構嚴重開裂;柱子發生不同程度的開裂和傾斜;標高6.5m平臺板沿橫梁拉開,造成東端一倉向東北傾斜;室內地坪也相應開裂,迫使該倉于1981年停止使用。根據鹽倉的實際情況,采用基礎減壓和加強剛度法,將片筏基礎改建成箱形基礎。處理后的沉降觀測資料表明,鹽倉沉降和不均勻沉降均減少,且趨于穩定。
浸水和加壓矯正法建造在濕陷性黃土地基上的建筑物發生傾斜時,可采用浸水、加壓或浸水加壓相結合的方法進行矯正。當地基主要受力層范圍內黃土的平均含水量低于16%,濕陷系數大于0.05時,宜采用浸水矯正法;當黃土的平均含水量大于23%,濕陷系數小于0.03或沒有濕隱性時,宜采用加壓矯正法;當黃土的平均含水量或濕陷系數介于上述之間,或傾斜率較大時,可采用浸水和加壓相結合的矯正方法。這些方法施工簡單,費用較低,矯正效果也較好。
浸水矯正法采用注水孔或注水槽進行浸水。注水孔孔徑為10~30cm,深度達基底以下0.5~1.0m,用卵石填至基礎底部,再插入注水管。注水孔的底部可設在同一標高上,也可設在2~3個不同標高處。注水孔的間距為0.5~1.0m,沿基礎周圍布置成一排,也可布置成2~3排。注水槽適用于矯正剛度較大的建筑物的整體傾斜,可沿基礎兩側對稱布置,槽寬40~50cm,槽底與基底標高一致。注水槽可分段設置,中間用隔板隔開。
矯正施工中應采取相應的安全措施。對高聳構筑物可在其頂部或2/3高度處設置3~6根與地面成25。~30。角的鋼絲纜繩。
加壓矯正法加壓荷載一般宜采用鐵塊或鋼錠,直接壓在基礎沉降小的一側。加壓前,要驗算建筑物基礎的強度,如果基礎強度不夠,則應在基礎加固后加壓。加壓荷載分20~30級施加。初期每天施加1~2級,以后每1~2天施加1級;后期每3~5天施加1級。加荷速率根據糾偏速率進行調整。
浸水和加壓相結合矯正法為加快矯正速度,提高糾偏效果,或當傾斜率較大,單獨采用浸水法難以使建筑物恢復垂直狀態時,可采用浸水和加壓相結合的方法進行矯正。浸水和加壓相結合矯正法的施工,基本上與浸水矯正法和加壓矯正法相同,但要考慮注水量和加壓量的相互影響。
掏土糾偏法當建造在軟弱粘性土地基上的建筑物發生傾斜時,可采用掏土糾偏法進行矯正。掏土糾偏法分為鉆孔取土糾偏法和穿孔取土糾偏法。目前,掏土糾偏法已發展為沉井排土糾偏法和地基深層沖孔糾偏法等糾偏措施。
鉆孔取土糾偏法利用基底軟土側向擠出的原理來調整基礎的沉降變形和傾斜。鉆孔布置在基礎外側,距離基礎邊緣約30cm處,鉆孔中心距約10cm。在基礎底面以上設置內徑76mm、長約1m套管。鉆孔采用外徑為40mm的手搖麻花鉆和外徑為70mm的手搖螺旋鉆進行,在鉆成的鉆孔中進行掏土。為掌握基礎下沉和傾斜情況,在基礎的四角上埋設沉降標,用精密水準儀進行沉降觀測;用經緯儀通過基線法和垂直投影法復核柱子的傾斜。
穿孔取土糾偏法在基底下采用穿孔掏土和沖水擴孔方法對建筑物進行傾斜糾偏。此法適用于基礎底面下為人工砂墊層的建筑物糾偏。穿孔程序是先內墻后外墻。施工時先穿通成20cm×20cm的孔洞,然后再沖水將孔擴大到40cm×25cm。孔的中心距為50cm。已基本滿足擴孔要求的孔洞可填充石渣。
錨桿靜壓樁法在基礎沉降小的一邊,利用錨桿反力,通過反力架,使用千斤頂對其施加壓力來矯正基礎傾斜(見壓入樁)。
頂樁和掏土糾偏法錨桿靜壓技術和掏土技術相結合的糾偏法。在建筑物沉降大的一側先進行壓樁,將樁與基礎錨固在一起,以迅速制止建筑物的沉降,使其處于沉降穩定狀態。然后在建筑物沉降小的一側進行掏土,形成孔穴,并增大掏土一側的土中應力,使地基達到塑性變形,造成建筑物緩慢而又均勻的回傾。在掏土一側可設置少量保護樁,以提高回傾后建筑物的永久穩定性。
高壓噴射注漿法使用高壓噴射注漿法對傾斜的建筑物進行地基加固糾偏(見高壓噴射注漿法)。
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