一種房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法
【專利摘要】本發明公開了一種房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法，包括以下步驟：步驟1：測量和計算糾偏建筑物的沉降量；步驟2：根據側限條件土樣受壓前后的橫截面面積不變的原則，確定地基土孔隙比改變量；步驟3：設定掏土后的地基中的孔隙全部由氣體填充，根據孔隙比確定房屋糾偏過程中的掏土量；步驟4：確定地基土掏土參數；步驟5：建筑物糾偏前，布置監測點，將監測點監測的數據形成一個數據網，各數據彼此相互聯系，根據沉降觀測結果及在掏土過程中隨時觀測建筑物的回傾情況及裂縫發展情況，適時調整掏土時間；當達到建筑物要求的糾偏效果時，停止掏土，并用中粗砂回填掏土孔，糾偏工作結束。
【專利說明】一種房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑物地基不均勻變形與傾斜糾偏【技術領域】，具體涉及房屋基礎糾偏 加固處理中運用錨桿靜壓粧對建筑物進行合理有效的掏土糾偏治理設計方法。 技術背景
[0002] 隨著國民經濟的快速發展和基礎設施建設工程增加，各種各樣的建筑物形式不 斷涌現，建筑規模也越來越大，一些建筑物不得不坐落于地質條件差的場地土，這對建筑 物的設計和施工的要求也就越來越高。由于上部結構的多樣性以及地基土層變形的不均勻 性等.常常會導致建筑物地基基礎的不均勻變形與沉陷，致使建筑物受力構件破壞甚至整 體傾覆，造成嚴重的經濟損失或人員傷亡。近年來建筑物傾斜事故時有發生。因此建筑物 糾傾加固技術在當前建筑地基基礎變形防治領域具有重要的實用價值和應用前景。
[0003] 糾傾加固是一項綜合性技術，與許多學科有關，目前糾偏技術的發展水平還不盡 如人意，一些技術在理論和實踐上還都不十分成熟，導致一些建筑物的糾傾與加固工程相 繼出現事故或者越糾越偏，造成較大的經濟損失與人員傷亡。現在主要糾傾失敗的原因主 要有：片面強調加固，認為只要加固了，就算有點傾斜也沒有大礙；忽視了施工所產生的附 加沉降的危害，而且不重視對其控制，結果是越糾越傾、糾過頭或對上部結構造成不利影 響；更多地著眼于地基承載力足夠與否的問題，對建筑物變形不均勻問題分析不夠。
[0004] 長期以來，軟土地基建筑物的傾斜一直是建筑工程中頗受關注的重大質量問題。 一些發達國家基本實現了全過程的計算機分析和設計參數的統計驗證。雖然國外有關工程 實例也很多，但國外軟土地基上建筑糾偏加固的理論水平也沒有形成獨立的體系。我國的 建筑物糾偏扶正與加固技術起步較晚，對既有建筑物的加固糾傾改造技術的全面研宄雖然 還處于方興未艾的階段，但已取得了一些成果，且發展異常迅速，涌現出許多糾傾加固的新 工藝，新技術，新方法。其中包括一些國家重點工程改造項目，以較小的費用支出挽救傾斜 建筑物，取得了可觀的經濟效益和社會效益。建筑物糾傾加固技術已成為當前頗受歡迎與 重視的新穎【技術領域】。
[0005] 錨桿靜壓粧掏土糾偏法作為一種新的糾偏技術，該糾偏方法的基本作法是根據建 筑物不均勻沉降的狀況，在建筑物基礎下淺硬土層內，用干法成孔和濕法成孔兩種方法進 行掏土，實現對建筑物的糾偏。但目前還沒有與之對應的成熟設計理論與施工方法，雖然國 內外對掏土糾偏進行了一些研宄，取得了一些成果，但大多數情況下，我們著眼于選擇合適 的糾傾方案、高效的施工方法和適時的變形監測。現在沒有一套完整而準確的方法來指導 現場的糾傾工程，這遠遠不能滿足工程實踐對方法發展的要求。
[0006] 建筑物糾傾技術是在實踐中產生，在實踐中不斷發展，完善，但從工程應用的角度 看，愈多糾傾方法在大多數情況下能夠達到預期的目的，但從理論性分析的角度看，這種 方法以純經驗處理為基礎，缺乏相應的方法體系指導，以定性分析作為技術處理的主要依 據，缺少精密定量計算的方法體系與步驟，存在一定的盲目性。目前對糾偏技術的理論研 宄中大多數單純的著眼于土體在應力釋放后自身的變形狀況，而較少考慮到結構和基礎變 形及上部荷載變化與土體變形的相互影響。在設計方面，正在國內外涉及本學科的規范和 標準中，公式的缺點集中反映為實用性較差。譬如我國《既有建筑地基基礎加固技術規范》 JGJ123-2012所規定的掏土量，基底附加應力就沒有能夠成為糾偏過程的關鍵數據和可控 制的工程標量。目前缺少的主要是機理分析，計算公式和經驗的技術邊界值。正是這些，制 約著地基糾偏方法的發展和適用范圍。
[0007] 目前，建筑物糾偏共有三十余種方法，根據其處理方式可歸結為迫降法和抬升法 兩種。我國巖土工程人員引進吸收了世界各國許多先進的糾傾扶正措施和手段，并因地制 宜的提出不少適合我國國情特點的糾傾處理方法，使糾傾效果得到不斷改善。然而每一種 糾偏加固技術都不是萬能的，都有其適用范圍和局限性，盲目的套用，不僅難以取得預期的 糾偏效果，造成大量浪費，甚至可能導致工程失敗。良好的糾偏處理方案不僅要求技術上可 行，更要求經濟上合理。因此，糾偏時應該根據不同的水文地質狀況，靈活的選擇一種或幾 種合理的糾偏加固手段對傾斜建筑物進行糾偏加固。
[0008] 綜上所述，在現有的糾偏工程中，理論分析遠遠落后于實踐，以純經驗處理為基 礎，缺乏相應的理論指導，以定性分析作為技術處理的主要依據，缺少定量計算的理論，存 在一定的不足。糾偏所需要的掏土量并沒有一個具體的數值，在設計時，掏土量一般是根據 經驗公式估算，但是經驗公式所計算的掏土量并不是真正的實際掏土量，往往實際值要小 于經驗值。若掏土量不合理，就很容易造成建筑物沉降過大或是造成回傾速度過快或是沉 降不明顯影響工期等問題。有時設計不當會出現越糾越偏的現象，嚴重的會造成巨大的經 濟損失和人身的安全問題。
【發明內容】
[0009] 本發明針對上述的不足，主要針對利用錨桿靜壓粧掏土糾偏這一方法，從地基土 物理指標變化的角度，深入分析研宄天然軟土地基下房屋傾斜原因，提出相應的合理，經 濟，有效的處理方法，運用土力學和彈性力學的方法，從理論上推導出在運用錨桿靜壓粧掏 土糾偏過程中，房屋傾斜量與地基土物理指標，掏土量之間存在的相應關系，從理論上建 立并推導出差異沉降與掏土量之間的定量關系。明確確定糾偏設計中的各個計算指標，打 破了以往的荷載大小及掏土量公式估算的這一局限，具有較好的適用性與實用價值，從而 為科學有效的完成糾偏治理工程設計及施工具有顯著的經濟效益與實際應用價值。
[0010] 為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：
[0011] 一種房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法，包括以下步驟：
[0012] 步驟1 :測量和計算糾偏建筑物的沉降量；
[0013] 步驟2 :根據側限條件土樣受壓前后的橫截面面積不變的原則，確定地基土孔隙 比改變量；
[0014] 步驟3 :設定掏土后的地基中的孔隙全部由氣體填充，根據孔隙比確定房屋糾偏 過程中的掏土量；
[0015] 步驟4 :確定地基土掏土參數；
[0016] 步驟5 :建筑物糾偏前，布置監測點，將監測點監測的數據形成一個數據網，各數 據彼此相互聯系，根據沉降觀測結果及在掏土過程中隨時觀測建筑物的回傾情況及裂縫發 展情況，依據建筑物傾斜糾偏技術規程JGJ270-2012,嚴格控制掏土量、沉降量及糾偏時間； 當達到建筑物要求的糾偏效果時，停止掏土，并用中粗砂回填掏土孔，糾偏工作結束。
[0017] 步驟1中測量計算糾偏建筑物的沉降量Λ S，具體
[0018] 建筑物在傾斜方向上的沉降量Λ Stl為：
[0019]
【權利要求】
1. 一種房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :測量和計算糾偏建筑物的沉降量AS; 步驟2 :根據側限條件土樣受壓前后的橫截面面積不變的原則，確定地基土孔隙比改 變量； 步驟3 :設定掏土后的地基中的孔隙全部由氣體填充，根據孔隙比確定房屋糾偏過程 中的掏土量； 步驟4 :確定地基土掏土參數； 步驟5 :建筑物糾偏前，布置監測點，將監測點監測的數據形成一個數據網，各數據彼 此相互聯系，根據沉降觀測結果及在掏土過程中隨時觀測建筑物的回傾情況及裂縫發展情 況，依據建筑物傾斜糾偏技術規程，嚴格控制掏土量、沉降量及糾偏時間；當達到建筑物要 求的糾偏效果時，停止掏土，并用中粗砂回填掏土孔，糾偏工作結束。
2. 如權利要求1所述的房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法，其特征在于，所述的步驟1的 確定方法如下： 步驟（1-1)建筑物在傾斜方向上的沉降量八\為：
預留傾斜值Abtl= 0.003H，糾偏過程中建筑物應向傾斜相反方向的沉降量AS為：
式中：AS為建筑物的沉降量，H為建筑物的高度，1為建筑物的寬度，Ab為建筑物的 傾斜值，△ !^為預留傾斜值。
3. 如權利要求1所述的房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法，其特征在于，所述的步驟2的 地基土孔隙比改變量的確定方法如下： 2-1.設定軟土地基上的建筑物基礎為矩形片筏基礎，上部荷載均勻分布，土質均勻，基 底下沉計算深度內的土體無側向變形； 2-2.設定土粒體積Vs不變，令土粒體積為1，根據土的孔隙比的定義，則孔隙體積在受 壓前等于初始孔隙比％，受壓后為孔隙比e1; 2-3.根據側限條件土樣受壓前后的橫截面面積不變，S卩
，求得建筑物施 工完后的孔隙比S1為：
式中為建筑物施工完成后的孔隙比，e^為未建建筑物之前場地土的初始孔隙比，Hq 為地基沉降計算深度，s為建筑物兩側沉降的平均值，AS為建筑物的沉降量，匕為掏土層 的厚度。
4. 如權利要求1所述的房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法，其特征在于，所述的步驟3的 房屋糾偏設計中掏土量的確定方法如下： 設定掏土后的地基中的孔隙全部由氣體填充，根據孔隙比的定義可得：
式中：Q為總掏土量，V為總地基土體積，e2為掏土后的孔隙比，n為掏土前的孔隙率，Vv 為孔隙體積，Vs為土顆粒體積，其余符號同上。
5. 如權利要求1所述的房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法，其特征在于，所述的步驟4的 地基土掏土參數的確定方法如下： 4-1)總掏土孔數的確定： 根據步驟2計算出總的掏土量，具體計算出房屋糾偏需要布置的總掏土孔數為：
沿建筑物寬度方向上每對觀測點的日沉降平均速度V<lOmm/d; 式中：D為鉆孔的直徑，AS'為每個掏土孔在糾偏過程中提供的沉降量，m為鉆桿的長
4-2)掏土孔水平間距的確定：
根據建筑物糾傾技術規程，鉆孔掏土孔的垂直距離在距離基礎底面以下約30cm處，垂 直于掏土溝方向進行水平鉆孔掏土； 式中：d為掏土孔水平間距，d彡1000mm，D為鉆孔直徑，D彡250mm，N為地基矯正系數， 取值0.8?1.0,其余符號同上； 4-3)每一批掏土孔數量的確定：
4-4)糾偏施工過程中的掏土總批次數：
即掏土過程分f批進行，第一批孔水平間距為d，布設Iitl個掏土孔，第二批孔在第一 批孔每兩孔之間等距離d插入一個孔，第三批孔在第一批和第二批孔中間等距離插入一個 孔；以此類推； 式中：f為總批次數，Iitl為每一批掏土孔的個數，1為建筑物基礎長度_，其余符號同 上。
6.如權利要求1所述的房屋地基鉆孔取土糾偏治理方法，其特征在于，其特征在于，還 包括步驟5糾偏工程中的監測與掏土糾偏效果評價，具體步驟如下： 步驟5-1.建筑物糾偏前，布置監測點，對關鍵性要求監測點設在建筑物的關鍵部位， 即主要受力部位； 步驟5-2將監測數據形成一個數據網，各數據彼此相互聯系； 步驟5-3每一批掏土施工過程完畢后，根據沉降觀測結果及在掏土過程中隨時觀測建 筑物的回傾情況及裂縫發展情況，依據建筑物傾斜糾偏技術規程，嚴格控制掏土量、沉降量 及糾偏時間； 當掏土孔數達到設計數n時，建筑物向傾斜相反方向的回傾量達到了設計值AS;建筑 物傾斜率達到規定的傾斜率90天后，傾斜率仍在規定范圍內，則停止掏土，并用中粗砂回 填掏土孔，糾偏工作結束。
【文檔編號】E02D35/00GK104499515SQ201410787672
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優先權日:2014年12月17日
【發明者】賀可強, 孫林娜, 潘信梅 申請人:青島理工大學