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纠偏技术方案

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建（构）筑物的纠倾扶正与移位

一、建筑物的扶正与加固

（一）造成建（构）筑物损坏与病害的原因－自然因素和人为因素

由于自然和人为因素影响，常对建（构）筑物造成各种损坏和病害，这类问题统称为建筑物的病害（见表1），同时由于人们对既有建筑物提出了新的要求，如增层、移位、抬升或下降等，这类问题统称为既有建筑物的改造（见表2）。

上述两类问题都可以通过有效的技术手段得到圆满解决，并且往往可以节约大量资金，事半功倍。

在人为影响中，主要由场地勘察、设计、施工、使用和维护管理等方面的不当所造成的。

建筑物的损坏与病害分类表1

既有建筑物改造与病害处理的主要内容表2

本文只对人为因素所造成的建筑物病害治理和建筑物移位工程进行探讨。

（二）建筑物发生裂损、倾斜的原因分析

1、设计工作的失误

设计工作失误：

许多设计人员对地基基础问题的重要性认识不足，常把复杂的地基问题简单化处理。

据建设部1993~1996年的重大工程事故统计，由于设计工作失误导致建筑物发生质量事故的约占事故总数40％。

（1）建筑物基础设计时，没有掌握地基土性，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）在深厚淤泥软土地基上，错误选用沉管灌注桩、沉管夯扩桩等基础形式，经常发生缩颈、离析、断桩和桩长达不到持力层等事故。

（3）在填土、软土或湿陷性黄土等厚薄不均地基上，采用条形或筏板等基础方案，导致建筑物倾斜。

（4）采用强夯处理地基时，由于夯击能量不足，影响深度达不到加固深度的要求，没有消除填土或黄土的湿陷性，如果建筑物在使用过程中地基浸水，必然造成建筑物下沉、倾斜或裂损。

（5）对于欠固结的填土、淤泥等软土地基，地面大量回填堆载，采用桩基方案时，如忽视负摩擦力的作用与计算，常发生布桩数量不足，导致桩基过量沉降、断桩等严重事故，使建筑物开裂或倾斜。

（6）同一栋建筑物上选用两种以上基础形式或将基础置于刚度不同的地基土层上，易发生严重事故。

（7）对于软土地基或建筑物形体复杂、高度变化较大时，必须按照变形与强度双控条件进行设计，以确保建筑物的整体均匀沉降。

如只做强度验算，将会使建筑物发生不均匀或过量沉降。

（8）设计人员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。

况且有关地基基础的技术标准就有数十个，内容十分庞杂，规范又不断修订更新，设计人员缺乏认真学习，没有按规范规定正确进行基础设计者屡见不鲜。

如高层建筑基础设计时，建筑物的总荷载没有通过基础底面积的形心，荷载偏心矩过大，使基底应力分布不均，易使建筑物发生严重倾斜或损坏。

没有按变形与强度的双控要求进行检算，而导致严重后果。

（9）考虑桩土共同工作时，桩间土分担的荷载比例过大，布桩数量较少，使房屋发生过量沉降或倾斜。

（10）预制桩桩基布桩过密，造成地面隆起，产生群桩效应等，桩打不下去，大量截桩，部分桩基的桩尖未达到持力层，使桩基发生不均匀沉降，建筑物倾斜或开裂。

（11）忽视相邻新老建筑物的基底应力的迭加效应，引起新的附加沉降或新老建筑物基底标高不一，又没有采取相关措施，引起建筑物倾斜或开裂。

（12）回填土地基，在填土时抛入大量块石、废弃的建筑物垃圾，形体大小不一，造成地基土的物质组成极不均匀，设计时没有进行处理，采用条基、筏板时，发生局部应力集中，导致基础开裂或倾斜。

（13）年轻的设计人员对复杂地基的处理问题缺乏经验，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。

（14）在进行既有建筑物增层改造或扩建时，新建工程的基础压在原有建筑物的基础上，导致严重后果。

（15）在进行既有建筑物增层改造时对既有建筑物的地基承载力估计过高，取值不当。

（16）在城市住宅区规划方面的失误：

将住宅区规划在欠固结的深厚淤泥等软土地基上，从而导致整个住宅区大面积沉陷，或部分建筑物倾斜，沉陷等。

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，据统计，1993~1996年发生重大工程事故，由于施工的原因约占60％。

（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；强夯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。

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。

4、周围环境因素对建筑物造成的损害

周边的施工开挖、降水、振动等因素的影响。

地下水位的自然升降也不溶匆忙视，我国已有360多个城市严重缺水，由于大量超限开采、抽汲地下水，地下水位明显下降，或者由于修建水库等原因，引起地下水位上升，都会改变建筑物地基承载性状，可能引起建筑物的下沉或裂损。

地下水具有侵蚀性质，或周边有对砼基础造成腐蚀物质时，使基础砼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。

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。

除上述人为因素以外，自然灾害如地震、山体滑坡、水灾、泥石流等造成地基液化，地基土被水掏空，基础滑移等，都会对建筑物造成严重损害。

（三）裂损、倾斜建筑物治理方案的制定

1、制定建筑物正式纠倾扶正和加固方案时，应当充分掌握并具备以下各项条件：

业主的要求和建筑物重要程度；实际倾斜和开裂情况；建筑物纠倾时是否有人居住；周围环境条件；地基土质和新补充的勘探资料；基础的损坏情况；原建筑物发生倾斜原因的分析结论；原建筑物检验鉴定结果及纠倾可行性的报告；经现场试验验证的纠倾技术的可行性；与纠倾工程有关各方的协议书等。

2、制定纠倾扶正和防复倾加固技术方案，要在有经验的专家指导下，进行反复分析比选。

承担纠倾工程的技术主管应当充分熟悉各种纠倾方法，并对其适用条件有正确判断。

对于重要建筑物已确定的纠倾工程技术方案还应通过专家论证，充分听取各方面意见，不断改进充实完善，尽可能避免疏忽漏洞。

常用的纠倾方法如表3所示。

3、在制定纠倾时，应按照建筑物的结构特征和高度条件，分别依据相关规范对其纠倾后允许残留值作出规定，以便确定纠倾工程的实施标准与计算工程量值，同时也是纠倾工程验收的技术标准。

4、纠倾工程技术方案设计文件应包括的内容如下：

纠倾时采用具体方法和技术内容；纠倾施工的详细步骤和要点；回倾速率及最大回倾值；对整体结构刚度差的建筑物，纠倾前要对原结构进行有针对性的加固设计，以防止纠倾施工时发生破损甚至倒塌；观察点的布置及监测要求；施工安全及防护技术措施，工程报警装置；防复倾加固技术的施工方法；对相邻建筑物影响的防护技术及措施；质量检查及验收标准，稳定期间的继续观测计划及要求；竣工验收文件内容及要求。

房屋纠倾扶正方法分类表3

（四）建筑物纠倾加固的施工技术要点

根据纠倾工程设计方案应编制施工计划，并要注意以下内容：

1、对整体刚度较差的建筑物，纠倾施工前先进行破损部位或建筑物整体的加固施工，防止建筑物在施工时发生倒塌。

2、要考虑建筑物地基在纠倾施工时可能产生的附加沉降，并估计纠倾后建筑物地基可能持续的变形（即滞后的回倾量），在纠倾施工时及施工后要加强现场观测，并要采取有效的处理措施。

3、施工前要对相邻建筑物及地下设施进行一次检查或测量，要与对方协商或签订协议，采取必要的保护措施。

4、对于纠倾后的复倾可能性，应根据防复倾加固设计，在纠倾施工前或施工后进行加固处理。

5、纠倾扶正施工前要进行现场试验性施工。

以便选定施工参数，验证纠倾扶正的设计方案可行性，进行必要的调整与补充，使其更臻完善。

6、应当具体安排现场监测方式，监测点，监测内容和手段，布设回倾率的控制装置，以便通过监测，控制回倾速率，调整施工进度与施工方法，掌握纠倾复位结束的时机，预留滞后回倾量。

密切观测建筑物裂缝变化情况，根据裂缝变化规律，调整纠倾速率或采用相应的辅助措施。

7、纠倾施工中的安全防护措施和报警装置，特别是有人居住的建筑物，必须确保纠倾施工安全进行。

8、纠倾施工结束时应注意对建筑物房心土的回填、夯实、地坪做法以及墙体裂缝处理等的施工质量，以利增加建筑物整体刚度、增加抗倾复、抗裂损的能力。

9、施工期间应严密监视相邻很近的建筑设施，经常检查对其保护性措施的状况，严防出现问题。

10、在纠倾施工期间，可能会出现原来没有预想到的新情况、新问题，因此，纠倾技术方案应根据现场条件的改变而修正调整，以便确保纠倾工程的成功。

11、纠倾施工竣工的文件应明确包括：

纠倾工程设计文件；施工中修改调整措施；施工日记；试验性施工小结；现场监测及裂缝变化记录；相邻建筑物及地下设施情况；工程鉴定和验收结论等，并作为纠倾建筑物的技术档案予以保存。

（五）防复倾加固技术

为了防止纠倾后建筑物再度倾斜，应在纠倾施工前或施工后，进行防复倾的加固。

防复倾加固有以下各种常用的方法：

1、抬墙梁法：

采用预的钢筋混凝土梁或钢梁，穿过原房屋基础下，置于基础两侧预先做好的钢筋混凝土桩上或支护墩上。

2、锚杆静压桩法：

利用房屋自重，在原房屋基础两侧，凿压桩孔，埋入锚杆，借锚杆反力，通过千斤顶进行压入预制桩加固地基，该法适用于有钢筋混凝土条形基础或钢筋混凝土筏板基础的建筑物加固。

尤其对地下水位较高不便于开挖加固的地基更有效。

如原为砖基时，应首先对砖基础进行外包钢筋混凝土套加固，为压桩创造条件3、静力压入预制桩法：

以房屋自重和基础底面作为反力托，利用千斤顶直接在原房屋基础下将桩压入土中，以便托顶住房屋，该法适用于地下水位较低地区，基础下地基有软弱层，基础具备支托条件的房屋。

施工时需在基础下分别开挖压桩坑。

4、双灰桩或双灰井桩法：

双灰桩可在房屋基础边缘，用特制洛阳铲或成孔机具做竖直或斜向孔（可单排或多排布置），填入的粉煤灰及生石灰（按3:

7配合拌匀），也可根据当地经验选配。

此类桩体具有膨胀性、吸水性，发热及离子化固结作用。

双灰井桩的直径可选80~100cm，在房屋各单元条形基础之间开挖桩孔，夯入双灰料，并将条基最后改为筏基，通过双灰料膨胀挤抬墙下基础，达到加固目的。

5、墩式加固法：

直接在基础下分段挖坑至新的持力上层，然后浇注混凝土墩基础，与基底密贴并使分段基础连成整体，用其传递基础上部的结构荷载于新的承载力较高的持力土层上。

6、增层反压法：

利用新增加楼层的建筑物结构荷载，来平衡原建筑物发生倾斜的力，同时也是借助新增层结构的自重压力，迫使地基下沉，解除建筑物再度发生倾斜的可能性。

7、小型加压钢管注浆桩法：

适用箱、筏基础下面有较厚软土层地基的加固，可先在基础底板上钻小孔，再在土中扩孔，形成下大上小的桩孔，一般孔径为10~20cm，放入带孔眼的注浆钢管，在管外势力置豆石，通过向注浆管进行压力注浆，填充桩体，待桩体凝固再封桩头，恢复底板钢筋及灌注混凝土。

此桩即可作为承压桩，也可作为抗拔桩。

8、基础加宽法：

由于原设计的基础底面积过小，致使基底压应力过大，引起建筑物不均匀或过大沉降，常采用基础加宽法，降低基底应力，减小建筑物的沉降变形，也是常用的防复倾加固措施之一。

（六）典型工程实例

1、高层及超高层大厦的倾斜治理

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图1高层及超高层建筑物的倾斜示意

图1（a）为某高层写字楼，地上27层，高96.6m，地下2层箱基，由于地基浸水、总荷载偏心矩过大以及基础施工中偷工减料、底板挑出长度减少80cm等原因，造成建筑物向西北方向倾斜64cm。

经采用辐射井法纠倾，已成功地扶正，并进行防复倾加固。

南侧采用30根10cm长小型钢管压浆桩，北侧采用25根小型钢管压浆桩及10根双灰井桩加固，经观测一直稳定，效果很好，已通过验收及鉴定。

挽回损失6000余万元。

图1（b）为某高层写字楼，地上17层，高71m，地下1层筏板基础，由于基础下有厚薄不均暗灰色含有机质的软土层，厚薄相差1.3m，引起楼房向西北方向倾斜20cm，主楼与副楼的连梁及地板已出现裂缝。

现在观察尚未处理。

图2（c）为某高层写字楼，地上18层，高56.6m，采用366根孔内夯扩灌注桩，由于桩基施工质量低劣，大批断桩，施工后期大楼突然向西北方向倾斜，最大值达2.448m，现已爆破拆除。

损失2000余万元。

图1（d）为某超高层住宅楼，地上30层，高度108m，地下箱基2层，下面采用1100余根打入10m预制桩，打桩时桩未到位，大量截桩，地基土大量隆起，桩尖下有较厚粘土层以及建筑设计荷载有偏心，目前大厦倾斜已近20cm，尚在观察中。

这四栋大厦发生倾斜都是设计工作失误、基础埋深或基础形式选择不当及偏心距过大等原因所致。

2、具有深桩基础建筑物的倾斜治理

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图2具有深桩基础建筑物的倾斜示意

图2（a）为地上7层住宅楼，高21.6m，120根灌注桩基础，桩长28.5m，由于施工时桩未达到持力层，桩尖下有虚土，致使桩基发生不均匀沉降，房屋倾斜量达64cm，经采用截桩法、振捣射水法、辐射井法以及压重等综合方法，已将其扶正，并采用抬墙梁法，重新打入8根钢筋混凝土灌注桩作为防复倾加固措施，处理效果良好。

纠倾过程居民一直住在楼内，现已竣工验收。

图2（b）为地上4层住宅楼，桩长19.5m，共布桩70余根，因桩周的淤泥土层厚，设计时未计算负摩擦力，布桩也不合理，施工时，桩未到达持力层，致使房屋倾斜39m。

经采用负摩擦力纠倾法将其扶正并增设钢筋混凝土抬墙梁（置于两根新做灌注桩上），用于防复倾加固，效果良好，已竣工验收。

图2（c）为地面以上7层的办公与住宅混用楼，由于相邻基坑施工降水深度达-15m，延续一周之久引起该楼倾斜30cm，通过采用负摩擦力纠倾法扶正成功，现已恢复下沉使用功能。

纠倾时仍在使用，人员未迁出。

这类深桩基础上建筑物的倾斜，在南方软土地区是较多的，主要是成桩质量太差，或者桩未达到持力层，有设计方面的因素，也有施工方面的责任，纠倾与加固的难度也更大些。

3、高耸构筑物的倾斜及治理

图3高耸构筑物的倾斜示意

图3（a）为某化肥厂100m高烟囱，地下浅基础埋深4m，由于强夯未能消除湿陷性，管理使用也不当，地面长期大量积水，引起黄土地基浸水湿陷，倾斜量达155cm，经采用辐射井法进行纠倾，并采用120根、深10m的双灰桩对基础周边加固形成幕墙，保护原浅基础，作为防复倾加固措施，纠倾及加固都取得成功。

图3（b）为某纺织厂50m高烟囱，基础由30根沉管灌注桩构成，由于淤泥土层厚，成桩质量不好，发生断桩缩颈，设计时又未计算负摩擦力，布桩量过少，4d大风将烟囱刮歪，倾斜量112cm，因故不能纠倾加固，拆除重建。

图3（c）为某交警大队的50t、30m高水塔，因相邻住宅楼（6层）施工时，筏板基础放线错误，将筏板压在水塔的圆形钢筋混凝土基础板上，致使基础板开裂，水塔倾斜达39cm，因故不能纠倾，拆除重建。

图3（d）为某具有特殊用途的钢塔架，由于荷载偏心以及采用4个分离式柱下基础，黄土地基发生了不均匀沉，使塔架向西发生倾斜，最大倾斜量达38cm，目前尚未处理，进行观察。

4、复杂场地条件下的建筑物的纠倾及治理

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图4复杂场地条件下建筑物的倾斜示意

图4（a）为地上7层住宅楼，场地为沿山坡回填土，土中大块石及碎石含量超过40％，最大直径达500~800mm，地基曾采用强夯处理，未能消除浸水湿陷，因管道漏水地基土湿陷，房屋发生倾斜达33cm，墙体均开裂。

纠倾加固前，曾采用过灌浆法和条基改筏板等加固救急的做法，均不奏效，未能控制其继续倾斜，纠倾难度很大，采用辐射井法、浸水法、振捣法和排石法等综合方法配合使用，才将其扶正。

图4（b）为地上7层住宅楼，地基下原有人防工程，施工前将其拆除，但土中留有厚度为30cm的底板，回填土虽经夯实但并未消除湿陷性，且其厚薄不均，浸水后发生不均匀沉降，住宅楼的中间部分下沉14cm，使房屋向下挠曲并开裂。

经采用双灰井桩法升加固，并使大楼两侧地基先形成井孔，长期暴露，为两端楼房的下沉创造自由边界条件，最后建筑物中部双灰井桩挤密抬起，两边下落，处理后的高差仅有1mm，收到良好的加固与抬升效果。

图4（c）为某厂办公楼，距楼前100m左右为深达百米的露天采空区，基础下岩土向坑内里蠕动，造成办公楼向采坑方向倾斜77cm。

通过纠倾治理不仅全部扶正，而且向倾斜反向预留4cm。

5、古塔建筑物的纠倾及治理

国内有许多着名古塔建筑，而且有一些已偏斜，其中有西安的大雁塔、苏州虎丘塔、山西应县木塔、兰州北山白塔等均已发生倾斜，虎丘塔已采取树根桩加固控制其继续倾斜，大雁塔地基也已加固处理，兰州北山白塔已成功地进行了纠偏扶正和加固工作。

二、建筑物的移位工程

（一）移位工程概述：

通过技术手段，改变建筑物原来所在位置，如纵向平移、横向平移、转动、抬升或下降等。

以满足规划及使用功能的要求，减少已建建筑物的拆除量，节约资金，特别是具有保存的古建筑物，都可能过移位，得到更妥善的保存。

我国目前已有30余例进行移位工程的建筑物，都获得了成功。

移位工程根据建筑物的上部结构和基础的整体性、动力形式、移动方式等可有以下几种分类：

1、根据上部结构和基础的整体性划分

（1）基础和上部结构整体移位

（2）基础和上部结构切断，只进行上部结构主体移位2、根据上部结构主体的完整性划分

（1）分体移位：

即将上部主体分成两部分或更多的单体进行平移

（2）整体移位：

即整个结构主体一次平移3、根据动力形式划分

（1）牵引动力移位：

即采用千斤顶或卷扬等动力在前移方向实施牵引

（2）顶推移位：

即采用千斤顶实施顶推移位（3）综合法：

即有牵引，又有顶推4、根据移动方式划分

（1）滚动移位：

设置上下轨道，其间铺设辊轴或上轨道设置转轮

（2）滑动移位：

上下轨道设置钢板或下轨道铺设钢轨（3）综合移位：

即有滚动又有滑动5、按移位方向划分

（1）直线移位：

移位轨迹为直线

（2）转向移位：

移位轨迹为折线（3）旋转移位：

移位轨迹为弧线（4）抬升移位：

沿建筑物耸立方向抬升（5）下降移位：

沿建筑物耸立方向下降

（二）建筑物移位的设计、施工要点

建筑物的移位包括平移、转向、转动、抬升和下落等内容，其中平移的较多。

1、移位工程的设计内容：

（1）荷载计算：

计算承重结构作用于托换底盘梁系结构上墙体的线荷载或柱子的集中荷载值。

（2）结构计算：

包括托换底盘梁系的结构设计，截面计算、配筋计算以及结构的联结构造措施。

（3）下轨道设计：

下轨道即原建筑物的基础受力验算和补强设计。

（4）临时轨道基础设计：

移位过程中临时轨道基础的受力、变形验算及补强设计。

（5）地基基础设计：

①移位路线的地基，按永久性进行设计，安全系数可取永久性设计时的80％；②移位后的地基基础设计，若出现新旧基础的交错，应考虑既有建筑地基承载力的提高，造成新旧基础间地基变形的差异，必要时应作加固处理。

（6）滚动支座设计：

①滚动支座一般采用钢板焊接制作，根据所受的各种力，选用不同规格的材料。

②滚动支座要设有限位卡。

③滚动支座的间距及数量应根据支承力的大小设计。

（7）移动装置的设计：

①移动装置有牵引式及顶推式两种，一般牵引式用于荷载较小的小型建筑物，顶推式用于较大型的建筑物，必要时可两种方式并用。

②托换梁系作为移动的上轨道梁，基础作为下轨道梁，移位前应进行下轨道梁的修整和找平。

③上下轨道梁系应同时根据移位荷载的滚动压力进行设计。

2、移位工程的施工要点

（1）移位施工首先就有施工组织计划、完善指挥及监测系统，做好水平及垂直变位的观测。

（2）托换时分段置入上下钢板及置入滚动支座，控制施工的准确度，保证钢板的水平。

（3）严格按设计要求进行上轨道梁的钢筋混凝土浇注施工。

要建立严格的施工管理及质量检测体系。

（4）结构托换及移动路线施工完毕并达到设计强度，经验收后方可开始移动。

（5）推顶施工或牵引力要有测力装置，确保提供有效牵引力，严格按设计要求施工。

（6）移位时要控制适当的前进速率，保持匀速前进，并设置限制滚动装置。

移位到位时应立即进行结构的连接并分段浇捣混凝土，竣工后要进行变形观测，并竣工验收资料。

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