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1、同济大学 Tongji University 第六节第六节 地基基础加固改造理论与技术地基基础加固改造理论与技术 同济大学同济大学 土木工程学院土木工程学院 结构加固改造理论与技术结构加固改造理论与技术 同济大学 Tongji University 第六节 地基基础加固改造 u 基础加固的原因 u 地基基础受力特点 u 增层工程 u 纠倾工程 u 移位工程 u 基础加固和托换 2013/12/72013/12/72 同济大学 Tongji University n 倾斜、不均匀沉降 n 上部荷载增加 2013/12/72013/12/73 1 基础加固的原因 2013.3.4俄罗斯索契一幢因隧
2、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 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 同济大学 Tongji University 2 既有建筑地基基础受力特点 2013/12/72013/12/74 n 地基计算模型 u忽略上部影响、考虑基础刚度 u考虑地基强度 图8.6.2 基底反力分布 线性分布假定：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：基础刚度大地基软且均匀 文克勒假定文克勒假定：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） 弹性半空弹性半空间假定：间假定：弹性半空间连续体 适用：抗剪强度较
3、高的地基 同济大学 Tongji University 2013/12/7 5 n 浅基础的类型 独立基础 条形基础(十字交叉条形基础) u 按基础形状和大小分类 筏板基础 箱形基础 无筋扩展基础(刚性基础) u 按基础材料的性能分类 钢筋混凝土扩展基础 2 既有建筑地基基础受力特点 同济大学 Tongji University 2 既有建筑地基基础受力特点 2013/12/72013/12/76 n 独立基础 u柱下基础 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 图8.2.3 现浇柱的基础中插筋构造示意 同济大学 Tongji University 2 既有建筑
4、地基基础受力特点 2013/12/72013/12/77 （a）不带肋 （b）带肋 图8.6.2 条形基础 n 条形基础 u墙下基础 u柱下基础重叠 图8.6.2 十字交叉条形基础 （8.6-3） 同济大学 Tongji University 2 既有建筑地基基础受力特点 2013/12/72013/12/78 （a）（b）平板式）（c）（d）梁板式 图8.6.2 筏板基础 n 筏板基础 u高层建筑 u平板式施工快、梁板式省材料 同济大学 Tongji University 2 既有建筑地基基础受力特点 2013/12/72013/12/79 （a）常规式 （b）套箱式 图8.6.2 箱型基础
5、 n 箱型基础-补偿基础 u增加刚度 u减小沉降差 同济大学 Tongji University 分类 向上增层室内增层地下增层 n 可分为向上增层、室内增层和地下增层 向上增层 直接增层 外套结构增层 增加内柱/筒增 层 外扩增层 北京最牛违建北京最牛违建 同济大学 Tongji University 分类 向上增层室内增层地下增层 外套结构增层 （a）平面图 （b）立面图 分离式结构体系 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 分类 向上增层室内增层地下增层 外套结构增层 （a）铰接式 （b）刚接式 协同式式结构体系 注
6、：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 分类 向上增层室内增层地下增层 外套结构增层 （a）框架柱承与首层柱 （b）大跨空腹桁架 (c)顶层梁吊内柱 图 外套框架结构体系 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 分类 向上增层室内增层地下增层 外扩结构增层 图 底层扩建外套结构体系 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 分类 向上增层室内增层地下增层 增加内柱/筒 (a)平面示意图 （b
7、）剖面示意图 图 外套框架增设内筒结构体系 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 分类 向上增层室内增层地下增层 n 大层高建筑改建 室内增层 吊柱式增层 悬挑式增层 旧天井加柱增 层 同济大学 Tongji University 分类 向上增层室内增层地下增层 地下增层 延伸式增层 水平扩展式增 层 原地下室夹层 同济大学 Tongji University 4 纠倾工程 n 纠倾设计步骤 u确定沉降量倾斜 u验算地基承载力 u纠倾方案，如迫降，顶升位置和机 具数量 u优化纠倾沉降速率、回倾速率、回 倾时间等 u防复倾加
8、固 同济大学 Tongji University 纠倾方法 迫降法其它方法 3 纠倾工程 掏土法 浅层掏土法 基底成孔掏土 基底冲水掏土 基础抽砖石法 深层掏土法 地基应力解除 辐射井射水法 图 水平钻孔掏土纠倾法示意图 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 图 应力解除法纠倾示意图 图辐射井射水取土纠倾示意图 图 沉井掏土纠偏 抬升法 同济大学 Tongji University 3 纠倾工程 水处理法 降水法 浸水法 纠倾方法 迫降法其它方法 图 降水纠倾法示意图 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
9、（23）2 图 浸水纠倾法示意图 抬升法 同济大学 Tongji University 4 纠倾工程 桩基卸载法桩顶/身/承台 纠倾方法 迫降法其它方法 图 桩顶卸载纠倾法(端桩法)示意图 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
10、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。 图 桩身卸载纠倾法示意图 抬升法 同济大学 Tongji University 4 纠倾工程 抬升法 顶升法 地基注膨胀剂 纠倾方法 迫降法其它方法 u迫降法：污水外排障碍、地表水倒灌 u顶升法：顶升力有限 建筑体量小 图 托换梁顶升纠倾法 图 压密注浆示意图 图 福建某教工住宅墙梁顶升600mm 抬升法 同济大学 Tongji University 4 纠倾工程 横向加载法 牵引法 顶推法 纠倾方法 迫降法其它方法抬升法 同济大学 Tongji Univers
11、ity 5 移位工程 n 上海音乐厅移位工程 u占地面积1254m2，为框架-排架混合结构。 u原址顶升1.7m，平移66.46m，最后顶升1.68m。 图 工人正在顶升起来的结构下放钢垫块 图 刚开始移位的结构 图 顶升1.7m的结构 图 平移过程中的结构 同济大学 Tongji University n 加固原则 u先进行地基调查鉴定 2013/12/72013/12/725 6 基础加固和托换 搜集场地岩土工 程勘察资料 地基土层:软弱 层、河道、岩洞 土的力学性质地下水位/腐蚀性液化/震陷性场地稳定性 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 原位测试室内
12、试验 同济大学 Tongji University n 加固原则 u先进行基础调查鉴定 2013/12/72013/12/726 6 基础加固和托换 搜集资料 设计资料和 图纸 现场调查 表观开裂、 腐蚀 材料强度 倾斜基础的 弯曲、扭曲 检查钢筋 桩基检测 同济大学 Tongji University n 加固原则 2013/12/72013/12/727 6 基础加固和托换 u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。 u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。 u改善结构整体刚度 加强墙体刚度，加强纵横墙的连接等
13、 u尽量简易 施工、运输、周边环境 u 先进行地基基础调查鉴定 同济大学 Tongji University 图 素混凝土加固套 6 基础加固和托换 n 基础加固 u基础补强注浆 u加大基础底面积-加宽、加筏板式基础 图 基础补强注浆 同济大学 Tongji University 6 基础加固和托换 n 基础加固 u基础补强注浆 u加大基础底面积-加宽、加筏板式基础 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 n 基础加固 u基础补强注浆 u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
14、加打入桩 中-新加钻孔桩 3-新加静压桩 同济大学 Tongji University 6 基础托换 图 静压桩托换 图 墩式（坑式）加固 图 抬墙梁加固法 抬墙梁 （锚杆）静 压桩 墩式（坑式） 加固 沉井托换 （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 1 3 提高抗剪承载力 提高承载力 避免结构物、边坡、隆起失稳 改善土的透水性 降低动水压力，避免液化 增强整体性 2 降低土的压缩性 控制沉降总量及不均匀沉降 4 改善不良土质 湿陷性、膨胀性 7 地基加固方法及作用 n 地基加固作用 同济大学 Tongji Univers
15、ity 7 地基加固-地基加固方法 编 号 分类处理方法原理及作用适用范围 1碾压夯实重锤夯实，机械碾压 ，振动压实 ，强夯法 (动力固结) 利用压实 原理，通过机械碾压夯击，把表层地基土压实 ，强夯 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， 迫使土动力固结密实 适用于碎石、砂石、粉 土、低饱和度的粘性 土、杂填土等 2换填垫层砂石垫层 ，素土垫 层，灰上垫层 ，矿 渣垫层 以砂石、素土、灰上和矿渣等强度较高的材料，置换地基表层 软弱土，提高持力层的承载力，扩散应力，减少沉降量 适用于处理暗沟、暗塘 等软弱地基 3排水固结天然地基预压 ，砂井 预压 .塑料排水带预 压，真空预压
16、 ，降水 预压 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 地基的稳定性;加速沉降发展，使地基沉降提前完成 适用于处理饱和软弱土 层;对于渗透性极低的泥 炭土，必须慎重对待 4振密挤密振冲挤密，灰土密桩 ，砂石桩，石灰桩， 爆破挤密 采用一定的技术措施，通过振动或挤密，使土体的孔隙减少， 强度提高;必要时，在振动挤 密的过程中，回填砂、砾石、灰 土、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 适用于处理松砂、粉 土、杂填土及湿陷性黄 土 5置换及拌 入 振冲置换，深层搅 拌 ，高压喷 射注浆，石 灰桩，CFG桩等 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 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 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 粘性土、冲填土、粉 砂、细砂等 6加筋土工合成材料加筋， 锚固，树根桩，加筋 土 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， 使地基能承
