纠偏技术及常用纠偏方法介绍

纠偏技术及常用纠偏方法的介绍

一、纠偏技术的进展

建（构）筑物的纠偏（有的文献中也称作纠倾）技术、托底技术、平移技术及增层加载时的地基基础加固技术，被统称为基础工程的“后继技术”，这四项技术在20世纪前半叶仅在少数几个国家受到重视，在我国也是从20世纪后半叶才逐渐兴起的。建（构）筑物的纠偏技术、托底技术、平移技术及增层加载时的地基基础加固技术经常联合使用，以满足各种工程需要，它们与常规的地基及基础处理即有联系，又有区别。这四项技术的出现和兴起，一方面是由于土力学理论的发展、地基处理技术及相应施工机械与监测技术的进步而使这些技术的实现成为可能，另一方面是受与日俱增的客观需求分不开的。一些古建筑的倾斜和相继倒塌，迫使人们采取各种措施来保护现存的古迹和文物；新建建（构）筑物因地基处理不当或其它原因而发生倾斜，迫使人们开始重视建筑物的纠偏和基础托底加固技术，以减少大量经济损失。特别是在城市建筑群密集的地方，新建建（构）筑物常常会促使既有建筑物发生不均匀沉降；城市功能的改变，干道的重新规划，常要求将一些重要建筑物及文化遗址完整地平移。

世界上许多著名的大型建（构）筑物都是由于地基基础的问题而发生倾斜，因当时挽救乏术，不得不任其倒塌和倾斜，典型的例子如建于中世纪著名的英国Ely大教堂和法国的Bauyais大教堂的倒塌。举世闻名的意大利比萨斜塔，始建于1173年，竣

工于1372年，施工历时整整200年，主要就是因为施工中塔身曾两次出现倾斜，虽然从结构上采取了一些措施，仍无法纠正，而一再被迫停工，最终不得不带着倾斜而结顶。美国著名岩土工程学家C. Spencer曾于1953年预测，比萨斜塔如不进行纠偏，势必在50～100年后倒塌。至1990年，塔顶中心点已向南偏离中心线4.5m，塔身倾角5º33′17″。在我国，苏州虎丘塔是继杭州雷锋塔倒坍后现存的唯一具有千年以上历史的古砖塔。虎丘塔呈七级八角形，塔底直径13.66m，高47.5m。塔顶位移1978年为2.3m，塔顶重心偏离基础轴线0.924m。经专家调查研究，虎丘塔倾斜和墩身开裂，主要原因是地基土中存在压缩性大且厚度不均匀的可塑状粘性填土，以及由于地基土的流失，而使砖砌体长期处于偏心受压状态。经过正确的纠偏加固措施以后，塔体的不均匀沉降和倾斜已得到了控制。

其它类建筑物的倾斜事例就更不胜枚举。建（构）筑物因地基和基础处理不当而倾斜、倒塌或拆除的后果是严重的。1995年12月26日，汉口桥苑新村的一栋18层住宅楼因地基基础设计、施工等多种原因以致发生严重倾斜，最后被控爆拆除，给人们以极其深刻的印象。该住宅楼是采用336根锤击沉管扩底灌注桩基础，桩长17.5m，桩端进入中密粉细砂持力层1～4m，这一栋楼房失稳的事故也告诉我们采用桩基础并不是万无一失的。

由于设计、施工的问题而引起建筑物倾斜的例子是非常多的，其造成的社会影响和经济损失也是很明显的。当建筑物发生

倾斜，对其进行倾斜分析和纠偏处理时，必须要注意的一点就是上部结构和基础、地基处于一个彼此协调、相互影响的整体之中，上部结构、基础和地基的共同作用使房屋整体处于某一特定构形，这一构形在表观上表现为倾斜或沉降过大，或结构出现裂缝等，这不仅与基础及地基条件有关，还与上部结构的荷载、刚度及施工方式等有关。同时，任何纠偏措施必须在保证上部结构安全的前提下进行，但由于纠偏技术发展得相对较晚，使得纠偏技术本身还没有形成一个完整的理论体系，更不用说考虑上部结构的安全。以至于一些业主单位对纠偏本身带有一种恐惧感，纠偏措施中总是设法避免对基础和地基采取过大的工程措施，对截桩纠偏法、掏土法等带来的安全问题产生怀疑。所以，在对建筑物进行倾斜分析和纠偏处理时要考虑的因素比常规基础设计要复杂得多，除了技术因素外，还有大量的非技术因素干扰着纠偏方案的决策和认同。

纠偏研究应该考虑两个方面：地基与基础的分析方法和纠偏技术处理措施。对于地基与基础分析方法方面，由于研究时间较长，在实践中积累了丰富的经验，发展较完善。但随着工程建设发展的需要，以前的一些方法和理论也显示了一些不足和缺陷，迫使工程人员开始寻找新的方法和理论。例如常规的地基基础设计方法就有以下不足：它是将上部结构和基础分开来考虑，由此而忽略了它们之间的刚度对相互之间的变形和承载力的影响。实践证明这是不符合实际的，地基的变形和基础的沉降不仅与基础

的刚度和地基条件有关，还受上部结构刚度的影响。忽略某一项的存在，必然得出与实际有较大出入的结果，特别是随着目前的建筑物高度越来越高，建筑物荷载和刚度的变化幅度越来越大，这种分析方法所得出的结论与实际情况的差距可能会更大。在多数情况下，多层房屋惯用的基础形式、设计理论与施工方法不能简单地搬用于高层建筑，必须探索适合于高层建筑的理论和方法。目前，比较合理的分析方法是综合考虑上部结构、基础和地基的相互影响，即采用共同作用分析方法。随着计算机的发展和电算技术的进步，这一问题的实现已变为可能。特别是由于工程建设发展的需要，对共同作用分析方法的呼声也越来越大，如何能更加真实地反映工程实际，避免使建筑物倾斜或倒塌，是工程师们所面临的挑战。对于纠偏技术方面，虽然过去采用过许多纠偏方式，这些方式也曾成功地应用于多栋建（构）筑物的纠偏工程中，但系统的理论研究较少；此外，目前的一些纠偏方法主要应用于浅基础，对深基础（例如桩基础）的讨论较少。这些因素都迫使工程技术人员不断地寻找新的计算理论和方法。

二、建（构）筑物倾斜控制及常用纠偏方法概述

2.1 建（构）筑物倾斜原因分析

建（构）筑物倾斜是软弱地基上常见的工程现象，它主要是由地基不均匀变形而引起的基础倾斜在上部结构中的反应，包括墙或柱的倾斜、结构裂缝的开展、结构功能的变坏等，严重的将引起建筑物坍塌。造成建（构）筑物倾斜的原因是多方面的，包

括上部结构的原因、地基基础的原因、环境和外部干扰的原因等。现分别叙述如下：

1. 上部结构的原因，包括：

(1) 建筑物的设计偏重于非对称的美学艺术,造成建筑结构的不匀称,上部结构对地基施加的荷载作用不均；

(2) 建筑物体型复杂，布局不当造成不利的荷载分布影响；

(3) 施工技术或施工程序不当引起加载不均；

(4) 斗仓、池槽、储罐等可变荷载大的构筑物使用荷载施加不当。

2. 地基基础原因，包括：

(1) 地基土层的压缩性、厚度的分布有较大空间差异，或存在暗沟暗浜、墙基驳岸等软硬异常区；

(2) 地基承载力不足，在基底压力下已产生范围较大的塑性区，或者发生长期的流变；

(3) 膨胀土、湿陷性黄土、冻土等特殊土类在相应的不利条件下产生不均匀的沉降；

(4) 岩溶、土洞、潜蚀、滑坡、坍陷、振动液化的影响；

(5) 施工对地基土的扰动，地基处理不当，基础设计不当，基础设计有误或者施工质量差；

(6) 地基土受污染侵蚀丧失强度和承载力。

3. 环境和外部干扰的影响，包括：

(1) 相邻建筑物荷载、大面积地面堆载或填土的影响；