结构加固改造之基础加固 - 6

7
其他
同济大学
Tongji University
7 地基加固-地基加固方法
图 强夯法
图 振冲挤密法
同济大学
Tongji University
7 地基加固-地基加固方法
图 砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)
图 水泥土搅拌桩
同济大学
Tongji University
7 地基加固-地基加固方法
图 砌体结构条形基础树根桩加固
筏板基础

高层建筑 平板式施工快、梁板式省材料
p
max min

N 6 M
BL BL
2
x

6 M y BL2
（a）（b）平板式）（c）（d）梁板式 图8.6.2 筏板基础
2015/8/3
8
同济大学
Tongji University
2 既有建筑地基基础受力特点
箱型基础---补偿基础
4 纠倾工程

纠倾设计步骤



确定沉降量倾斜 验算地基承载力 纠倾方案，如迫降，顶升位置和机 具数量 优化纠倾沉降速率、回倾速率、回 倾时间等 防复倾加固
同济大学
Tongji University
3 纠倾工程
基底成孔掏土
浅层掏土法
基底冲水掏土
掏土法
基础抽砖石法
地基应力解除 深层掏土法 辐射井射水法
6 基础托换
抬墙梁 （锚杆）静 压桩 墩式（坑式） 加固 沉井托换
图 抬墙梁加固法
图 静压桩托换
图 墩式（坑式）加固
（a）条形基础 （b）桩基础 （c）断桩托换 图 沉井托换加固
同济大学
Tongji University
7 地基加固方法及作用
地基加固作用
[ 提高抗剪承载力 ]
1
提高承载力 避免结构物、边坡、隆起失稳
纠倾方法
迫降法 抬升法 其它方法
同济大学
Tongji University
4 纠倾工程
牵引法 横向加载法
顶推法
纠倾方法
迫降法 抬升法 其它方法
同济大学
Tongji University
5 移位工程
上海音乐厅移位工程

占地面积1254m2，为框架-排架混合结构。 原址顶升1.7m，平移66.46m，最后顶升1.68m。
2 既有建筑地基基础受力特点
独立基础

p
柱下基础
N G f A
N G Mb 1.2 f A W
p
max min
图8.2.3
现浇柱的基础中插筋构造示意
图8.6.2基底反力分布 图8.2.4 预制钢筋混凝土柱杯口基础的连接
2015/8/3
6
同济大学
Tongji University
同济大学
Tongji University
大层高建筑改建
吊柱式增层
室内增层
悬挑式增层 旧天井加柱增 层
分类
向上增层 室内增层 地下增层
同济大学
Tongji University
延伸式增层 水平扩展式增 层 原地下室夹层
地下增层
分类
向上增层 室内增层 地下增层
同济大学
Tongji University
纠倾方法
迫降法 抬升法 其它方法
图片引自 张鑫等 建( 构) 筑物纠倾技术进展，《山东建筑大学学报》2008.4（23）2
同济大学
Tongji University
4 纠倾工程
对端承桩、摩擦端承桩宜采用桩顶卸载法, 即常说的截桩法, 将所 需砍去的桩头与底板的联结处截断, 或者将桩周底板四周凿穿约 200mm 宽的缝, 截断缝中钢筋, 使桩与承台完全脱离, 待纠倾完成 后再重新做桩头与底板的连接。文献[ 14] 曾采用此方法成功对某 沉管灌注桩基础框架结构的六层建筑物进行纠倾。 对于摩擦桩宜采用桩身卸载, 即通过对沉降较小一侧的土方开挖暴 露该部位桩体上部( 图14) , 增加桩体下部和桩端的荷载, 从而引起 沉降达到纠倾的目的。由于采用该方法纠倾需要时间比较长, 且工 作量比较大, 往往需要与其他方法联合使用。
2 既有建筑地基基础受力特点
条形基础

（8.6-3）
墙下基础 柱下基础重叠
p
max min

N 6 M
BL BL2
（a）不带肋 （b）带肋 图8.6.2 条形基础 图8.6.2 十字交叉条形基础
2015/8/3 7
同济大学
Tongji University
2 既有建筑地基基础受力特点
[ 降低土的压缩性 ] 2
控制沉降总量及不均匀沉降
[ 改善土的透水性 ] 3
降低动水压力，避免液化
[ 改善不良土质 ] 4
湿陷性、膨胀性
增强整体性
同济大学
Tongji University
7 地基加固-地基加固方法
编 号 1 分类 处理方法 原理及作用 适用范围 碾压夯实 重锤夯实，机械碾压， 利用压实原理，通过机械碾压夯击，把表层地基土压实，强夯 适用于碎石、砂石、粉 振 动 压 实 ， 强 夯 法 ( 则利用强大的夯击能，在地基中产生强烈的冲击波和动应力， 土、低饱和度的粘性土、 动力固结) 迫使土动力固结密实 杂填土等 换填垫层 砂石垫层，素土垫层， 以砂石、素土、灰上和矿渣等强度较高的材料，置换地基表层 适用于处理暗沟、暗塘 灰上垫层，矿渣垫层 软弱土，提高持力层的承载力，扩散应力，减少沉降量 等软弱地基 天然地基预压，砂井 在地基中增设竖向排水体，加速地基的固结和强度增长，提高 适用于处理饱和软弱土 地基的稳定性;加速沉降发展，使地基沉降提前完成 预压.塑料排水带预压， 层 ; 对于渗透性极低的泥 真空预压，降水预压 炭土，必须慎重对待 振冲挤密，灰土密桩， 采用一定的技术措施，通过振动或挤密，使土体的孔隙减少， 适用于处理松砂、粉土、 砂石桩，石灰桩，爆 强度提高; 必要时，在振动挤密的过程中，回填砂、砾石、灰土、 杂填土及湿陷性黄土 破挤密 素土等，与地基组成复合地基，从而提高地基的承载力，减少 沉降量 粘性土、冲填土、粉砂、 细砂等

尽量简易
施工、运输、周边环境
2015/8/3
27
同济大学
Tongji University
6 基础加固和托换
基础加固

基础补强注浆 加大基础底面积-加宽、加筏板式基础
图 基础补强注浆
图 素混凝土加固套
同济大学
Tongji University
6 基础加固和托换
基础加固

基础补强注浆 加大基础底面积-加宽、加筏板式基础
土的力学性质
地下水位/腐蚀性
液化/震陷性
场地稳定性
原位测试
室内试验
2015/8/3
25
同济大学
Tongji University
6 基础加固和托换
加固原则

先进行基础调查鉴定
搜集资料
设计资料和 图纸
表观开裂、 腐蚀 材料强度
现场调查
倾斜基础的 弯曲、扭曲 检查钢筋 桩基检测
2015/8/3
26
桩基卸载法
桩顶/身/承台
纠倾方法
迫降法 抬升法
图 桩顶卸载纠倾法(端桩法)示意图 图 桩身卸载纠倾法示意图
其它方法
同济大学
Tongji University
4 纠倾工程

迫降法：污水外排障碍、地表水倒灌 顶升法：顶升力有限 建筑体量小
顶升法 抬升法 地基注膨胀剂
图 压密注浆示意图 图 托换梁顶升纠倾法 图 福建某教工住宅墙梁顶升600mm
分类
向上增层 室内增层 地下增层
注：图片引自《建筑物位移纠倾与增层改造》唐业清 中国建筑工业出版社
同济大学
Tongji University
增加内柱/筒
分类
(a)平面示意图 （b）剖面示意图 图 外套框架增设内筒结构体系
向上增层 室内增层 地下增层
注：图片引自《建筑物位移纠倾与增层改造》唐业清 中国建筑工业出版社
同济大学
Tongji University
外套结构增层
（a）框架柱承与首层柱
（b）大跨空腹桁架 图 外套框架结构体系
室内增层
(c)顶层梁吊内柱
分类
向上增层 地下增层
注：图片引自《建筑物位移纠倾与增层改造》唐业清 中国建筑工业出版社
同济大学
Tongji University
外扩结构增层
图 底层扩建外套结构体系
2 既有建筑地基基础受力特点
地基计算模型

忽略上部影响、考虑基础刚度 考虑地基强度
线性分布假定：反力按线性分布，由静力 平衡条件来确定。 适用：基础刚Βιβλιοθήκη Baidu大地基软且均匀
文克勒假定：压力与地基沉降成正比。 适用：抗剪强度较低的地基（如淤泥、软 黏土）
弹性半空间假定：弹性半空间连续体 适用：抗剪强度较高的地基 图8.6.2 基底反力分布
同济大学
Tongji University
结构加固改造理论与技术
第六节
地基基础加固改造理论与技术
同济大学
土木工程学院
同济大学
Tongji University
第六节 地基基础加固改造

基础加固的原因 地基基础受力特点 增层工程


纠倾工程
移位工程 基础加固和托换
2015/8/3
2
同济大学
2
3
排水固结
4
振密挤密
5
置 换 及 拌 振冲置换，深层搅拌， 采用专门的技术措施，以砂、碎石等置换软弱上地基中部分软 入 高压喷射注浆，石灰 弱土，或在部分软土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成增强 桩，CFG桩等 体，与未处理部分土组成复合地基、从而提高地基的承载力， 减少沉降量 加筋
6
土工合成材料加筋， 在地基土中埋设强度较大的土工合成材料、钢片等加筋材料， 软弱土地基、填土、地 锚固，树根桩，加筋 使地基能承受拉力，防止断裂，保持整体性，提高刚度，改变 基、填土及高砂土 土 地基土体的应力场和应变场，从而提高地基的承载力，改善地 基的变形特性 灌浆，冻结
图源自 03SG611《 砖混结构加固与修复》图集 A-19
同济大学
Tongji University
纠倾方法
迫降法 抬升法
图 水平钻孔掏土纠倾法示意图 图 沉井掏土纠偏 图辐射井射水取土纠倾示意图 图 应力解除法纠倾示意图
其它方法
图片引自 张鑫等 建( 构) 筑物纠倾技术进展，《山东建筑大学学报》2008.4（23）2
同济大学
Tongji University
3 纠倾工程
水处理法
降水法 浸水法
图 浸水纠倾法示意图 图 降水纠倾法示意图
图 桥墩台扩大基础加固 1-扩大基础 2-新旧基础结合 3-丁石
同济大学
Tongji University
6 基础加固和托换
基础加固

基础补强注浆 加大基础底面积-加宽、加筏板式基础
图 桥墩下桩式基础加固 左-新加打入桩 中-新加钻孔桩 3-新加静压桩
同济大学
Tongji University
2015/8/3 4
同济大学
Tongji University
2 既有建筑地基基础受力特点
浅基础的类型
独立基础 条形基础(十字交叉条形基础) 按基础形状和大小分类 筏板基础 箱形基础
按基础材料的性能分类
无筋扩展基础(刚性基础) 钢筋混凝土扩展基础
5 2015/8/3
同济大学
Tongji University
Tongji University
1 基础加固的原因
倾斜、不均匀沉降 上部荷载增加
栏杆被拉出
上图红色标注的范围就是主体承重梁断裂的位置 2013.3.4俄罗斯索契一幢因隧道坍塌而倾斜的房屋 安徽六安中天·蓝山11号楼不均匀沉降导致房屋倾斜、主梁断裂
2015/8/3 3
同济大学
Tongji University

增加刚度 减小沉降差
（a）常规式 （b）套箱式 图8.6.2 箱型基础 2015/8/3 9
同济大学
Tongji University
可分为向上增层、室内增层和地下增层
直接增层
外套结构增层 向上增层 增加内柱/筒增 层 外扩增层
分类
向上增层 室内增层 地下增层
同济大学
Tongji University
外套结构增层
（a）平面图 （b）立面图 分离式结构体系
分类
向上增层 室内增层 地下增层
注：图片引自《建筑物位移纠倾与增层改造》唐业清 中国建筑工业出版社
同济大学
Tongji University
外套结构增层
分类
向上增层
（a）铰接式 （b）刚接式 协同式式结构体系
室内增层 地下增层
注：图片引自《建筑物位移纠倾与增层改造》唐业清 中国建筑工业出版社
同济大学
Tongji University
6 基础加固和托换
加固原则
先进行地基基础调查鉴定

挖掘挖掘地基潜力--当现有建筑地基基础好时
长期压密承载力提高；地基承载力的宽度修正。

计算实际地基荷载 超出5%-10%左右，一般不加固基础，而考虑上部刚
度。

改善结构整体刚度 加强墙体刚度，加强纵横墙的连接等
图 顶升1.7m的结构
图 工人正在顶升起来的结构下放钢垫块
图 平移过程中的结构 图 刚开始移位的结构
同济大学
Tongji University
6 基础加固和托换
加固原则

先进行地基调查鉴定
搜集场地岩土工 程勘察资料
分析沉降、倾斜 原因
调查邻近建筑、 地下工程和管线
综合to检验方法
地基土层:软弱层、 河道、岩洞