17既有建筑地基基础加固解析.pptx

1 117 既有建筑地基基础加固既有建筑地基基础加固17.1概述概述一、一、加固要求加固要求既有建筑地基基础加固既有建筑地基基础加固是指解决对原有建筑物的地基基础安全问题的是指解决对原有建筑物的地基基础安全问题的技术总称。当已建成的建筑物（包括构筑物）出现下述情况时，需要对建技术总称。当已建成的建筑物（包括构筑物）出现下述情况时，需要对建筑物的地基基础进行加固。筑物的地基基础进行加固。（1）沉降或沉降差超过有关规定，出现裂缝、倾斜，影响正常使用。）沉降或沉降差超过有关规定，出现裂缝、倾斜，影响正常使用。（2）需要增层改造；或其使用功能发生改变，或因增加荷载，原地基）需要增层改造；或其使用功能发生改变，或因增加荷载，原地基承载力和变形不能满足要求。承载力和变形不能满足要求。（3）因周围环境改变而需要进行地基基础加固，在既有建筑物或相邻）因周围环境改变而需要进行地基基础加固，在既有建筑物或相邻地基中修建地下工程，如修建地下铁道、地下车库，或临近深基坑开挖等。地基中修建地下工程，如修建地下铁道、地下车库，或临近深基坑开挖等。（4）古建构筑物加固工程，地基或基础需要补强加固。）古建构筑物加固工程，地基或基础需要补强加固。2 2二、二、加固技术分类加固技术分类既有建筑地基基础加固技术也称为托换技术。托换技术可分为基础加宽既有建筑地基基础加固技术也称为托换技术。托换技术可分为基础加宽技术、墩式托换技术、桩式托换技术、地基加固技术和综合加固技术等。技术、墩式托换技术、桩式托换技术、地基加固技术和综合加固技术等。可采用综合的加固方法，如注浆法与高压喷射注浆法组合加固方案；基可采用综合的加固方法，如注浆法与高压喷射注浆法组合加固方案；基础减压和加强刚度托换相组合的加固方案等。础减压和加强刚度托换相组合的加固方案等。三、三、加固技术应用与发展加固技术应用与发展我国自改革开放以来，托换技术的数量和规模不断扩大，如锚桩加压我国自改革开放以来，托换技术的数量和规模不断扩大，如锚桩加压纠偏、锚杆静压桩、基础减压和加强刚度法、碱液加固、浸水纠偏、抽土纠纠偏、锚杆静压桩、基础减压和加强刚度法、碱液加固、浸水纠偏、抽土纠偏、千斤顶整体顶升等多种托换方法都取得了成功的应用和发展。偏、千斤顶整体顶升等多种托换方法都取得了成功的应用和发展。苏州虎丘塔采用了苏州虎丘塔采用了“加固地基、补作基础，修缮塔体、恢复台基加固地基、补作基础，修缮塔体、恢复台基”的整的整修方案，采取了修方案，采取了“围、灌、盖、调、换围、灌、盖、调、换”五项加固措施，取得了较好效果。五项加固措施，取得了较好效果。3 317.2基础加宽技术基础加宽技术一、一、采用钢筋混凝土套加大基础底面积采用钢筋混凝土套加大基础底面积 条形基础的双面加宽条形基础的双面加宽当既有建筑的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求时的加固。当既有建筑的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求时的加固。可采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积。可采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积。4 4对于单独柱基础，可沿基础底面四边扩大加宽。对于单独柱基础，可沿基础底面四边扩大加宽。柱基的四周加宽柱基的四周加宽 条形基础的单面加宽条形基础的单面加宽 5 51 1、加大基础底面积的设计和施工应符合下列规定：、加大基础底面积的设计和施工应符合下列规定：、加大基础底面积的设计和施工应符合下列规定：、加大基础底面积的设计和施工应符合下列规定：基础加大后刚性基础应满足混凝土刚性角要求，柔性基础应满足抗弯要求。基础加大后刚性基础应满足混凝土刚性角要求，柔性基础应满足抗弯要求。基础加大后刚性基础应满足混凝土刚性角要求，柔性基础应满足抗弯要求。基础加大后刚性基础应满足混凝土刚性角要求，柔性基础应满足抗弯要求。2 2、为时新旧基础牢固联结，在灌注混凝土前应将原基础凿毛并刷洗干净，、为时新旧基础牢固联结，在灌注混凝土前应将原基础凿毛并刷洗干净，、为时新旧基础牢固联结，在灌注混凝土前应将原基础凿毛并刷洗干净，、为时新旧基础牢固联结，在灌注混凝土前应将原基础凿毛并刷洗干净，再涂再涂再涂再涂 一层高标号水泥砂浆，沿基础高度每隔一定距离应设置锚固钢筋一层高标号水泥砂浆，沿基础高度每隔一定距离应设置锚固钢筋一层高标号水泥砂浆，沿基础高度每隔一定距离应设置锚固钢筋一层高标号水泥砂浆，沿基础高度每隔一定距离应设置锚固钢筋；也可以在墙角或圈梁钻孔钢筋，再用环氧树脂填满，穿孔钢筋须与加固筋；也可以在墙角或圈梁钻孔钢筋，再用环氧树脂填满，穿孔钢筋须与加固筋；也可以在墙角或圈梁钻孔钢筋，再用环氧树脂填满，穿孔钢筋须与加固筋；也可以在墙角或圈梁钻孔钢筋，再用环氧树脂填满，穿孔钢筋须与加固筋焊牢。焊牢。焊牢。焊牢。3 3、对对于加宽部分，其地基上应铺设的垫料及其厚度，应与原基础垫层的、对对于加宽部分，其地基上应铺设的垫料及其厚度，应与原基础垫层的、对对于加宽部分，其地基上应铺设的垫料及其厚度，应与原基础垫层的、对对于加宽部分，其地基上应铺设的垫料及其厚度，应与原基础垫层的材料及其厚度相同。时加套后的基础与原基础的基地标高和应力扩散条件相材料及其厚度相同。时加套后的基础与原基础的基地标高和应力扩散条件相材料及其厚度相同。时加套后的基础与原基础的基地标高和应力扩散条件相材料及其厚度相同。时加套后的基础与原基础的基地标高和应力扩散条件相同且变形协调。同且变形协调。同且变形协调。同且变形协调。4 4、对于条形基础应按长度、对于条形基础应按长度、对于条形基础应按长度、对于条形基础应按长度1.5-2.0m1.5-2.0m划分成许多单独区段，分别进行分批、划分成许多单独区段，分别进行分批、划分成许多单独区段，分别进行分批、划分成许多单独区段，分别进行分批、分段、间隔施工，避免地基土浸泡软化，时加固的基础不产生很大的不均匀分段、间隔施工，避免地基土浸泡软化，时加固的基础不产生很大的不均匀分段、间隔施工，避免地基土浸泡软化，时加固的基础不产生很大的不均匀分段、间隔施工，避免地基土浸泡软化，时加固的基础不产生很大的不均匀沉降。沉降。沉降。沉降。6 6二、二、改变浅基础形式加大基础底面积改变浅基础形式加大基础底面积1）抬梁法）抬梁法 在原基础两侧挖坑并做新基础，通过钢筋混凝土梁将墙体荷载部分转移在原基础两侧挖坑并做新基础，通过钢筋混凝土梁将墙体荷载部分转移到新做基础上的一种加大基底面积的方法。到新做基础上的一种加大基底面积的方法。在原基础两侧新增条形基础抬梁扩大基底面积的做法在原基础两侧新增条形基础抬梁扩大基底面积的做法7 7外增独立基础抬梁扩大基底面积外增独立基础抬梁扩大基底面积斜撑法加大基底面积斜撑法加大基底面积 1.整体圈梁或框架整体圈梁或框架2.楼板整体区段楼板整体区段3.附加基础附加基础4.原有基础原有基础5.斜支柱斜支柱2）斜撑法）斜撑法 8 817.3 墩式托换技术墩式托换技术一、墩式托换适用范围就特点墩式托换适用范围就特点 墩式托换对于软弱地基，特别是膨胀土地基的处理是较为有效的。墩式托换对于软弱地基，特别是膨胀土地基的处理是较为有效的。墩体可以是间断的，也可以是连续的，主要取决于墩体可以是间断的，也可以是连续的，主要取决于 原基础的荷载和地基上的承载力。原基础的荷载和地基上的承载力。墩式托换的墩式托换的优点优点是费用低、施施工方便。是费用低、施施工方便。墩式托换的墩式托换的缺点缺点是工期较长。是工期较长。9 9二、墩式托换的设计要点二、墩式托换的设计要点二、墩式托换的设计要点二、墩式托换的设计要点 （1）采用间断式或连续式的混坑式托换要根据被托换加固结构）采用间断式或连续式的混坑式托换要根据被托换加固结构的荷载和坑下地基土的承载力大小确定，在设计上优先考虑间断坑式托的荷载和坑下地基土的承载力大小确定，在设计上优先考虑间断坑式托换，当间断墩的底面积不能对建（构）筑物荷载提供足够支承时，则可换，当间断墩的底面积不能对建（构）筑物荷载提供足够支承时，则可设置连续式基础（相当于基础加深技术），施工时应首先设置间断墩以设置连续式基础（相当于基础加深技术），施工时应首先设置间断墩以提供临时支承，在开挖间断墩间的土，将坑的侧板拆除，在坑内灌注混提供临时支承，在开挖间断墩间的土，将坑的侧板拆除，在坑内灌注混凝土，这样就形成了连续的混凝土墩或基础。凝土，这样就形成了连续的混凝土墩或基础。1010 （2 2）坑式托换技术的坑井间距最好不小于坑井宽度的三倍。）坑式托换技术的坑井间距最好不小于坑井宽度的三倍。）坑式托换技术的坑井间距最好不小于坑井宽度的三倍。）坑式托换技术的坑井间距最好不小于坑井宽度的三倍。（3 3）如基础墙为承重的砖砌体，钢筋混凝土基础梁，对于间断的墩）如基础墙为承重的砖砌体，钢筋混凝土基础梁，对于间断的墩）如基础墙为承重的砖砌体，钢筋混凝土基础梁，对于间断的墩）如基础墙为承重的砖砌体，钢筋混凝土基础梁，对于间断的墩式基础，该墙可以从一墩跨越到另一墩。式基础，该墙可以从一墩跨越到另一墩。式基础，该墙可以从一墩跨越到另一墩。式基础，该墙可以从一墩跨越到另一墩。1111a）导坑开挖剖面图）导坑开挖剖面图b）浇灌混凝土墩）浇灌混凝土墩墩式托换加深基础开挖示意图墩式托换加深基础开挖示意图三、三、墩式托换施工步骤墩式托换施工步骤1212一、一、锚杆静压桩托换技术锚杆静压桩托换技术 锚杆静压桩装置示意图锚杆静压桩装置示意图1.天车天车2.反力架反力架3.液压油缸液压油缸4.锚杆锚杆5.基础基础6.桩桩7.压桩孔压桩孔 锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术结合一种桩基施工新工艺。技术结合一种桩基施工新工艺。在既有建筑物基础上按设计开凿压桩在既有建筑物基础上按设计开凿压桩孔和锚杆孔，用粘结剂埋好锚杆，然后孔和锚杆孔，用粘结剂埋好锚杆，然后安装压桩架与建筑物基础连为一体，并安装压桩架与建筑物基础连为一体，并利用既有建筑物自重作反力，用千斤顶利用既有建筑物自重作反力，用千斤顶将预制桩段压人土中，桩段间用硫磺胶将预制桩段压人土中，桩段间用硫磺胶泥或焊接连接。泥或焊接连接。当压桩力或压人深度达到设计要求后，当压桩力或压人深度达到设计要求后，将桩与基础用微膨胀混凝土浇注在一起，将桩与基础用微膨胀混凝土浇注在一起，桩即可受力，从而达到提高地基承载力桩即可受力，从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。和控制沉降的目的。17.4桩式托换技术桩式托换技术1313二、二、树根桩托换技术树根桩托换技术树根桩是一种用压浆方法成桩，桩径在树根桩是一种用压浆方法成桩，桩径在100mm300mm的小直径就地的小直径就地钻孔灌注桩（喷灌微型桩。钻孔灌注桩（喷灌微型桩。树根桩法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石、湿陷性树根桩法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石、湿陷性黄土、膨胀土及人工填土等等各种地基土上既有建筑的修复和增层、古建筑黄土、膨胀土及人工填土等等各种地基土上既有建筑的修复和增层、古建筑的整修、地下铁道的穿越等加固工程。的整修、地下铁道的穿越等加固工程。a）建筑物加层树根桩托换）建筑物加层树根桩托换b）建筑物下部地铁树根桩托换）建筑物下部地铁树根桩托换1414c）桥墩基础树根桩托换）桥墩基础树根桩托换d）树根桩用于稳定土坡）树根桩用于稳定土坡 1515三、三、坑式静压桩托换技术坑式静压桩托换技术坑式静压桩是在已开挖的基础下托换坑内，利用建筑物上部结构自重作坑式静压桩是在已开挖的基础下托换坑内，利用建筑物上部结构自重作支承反力，用千斤顶将预制好的钢管桩或钢筋混凝土桩段接长后逐段压人支承反力，用千斤顶将预制好的钢管桩或钢筋混凝土桩段接长后逐段压人土中的托换方法。土中的托换方法。a）剖面图）剖面图b）平面图）平面图坑式静压桩施工导坑开挖示意图坑式静压桩施工导坑开挖示意图161617.5注浆加固技术注浆加固技术一、注浆加固法概念与应用注浆加固法概念与应用基础灌浆加固示意图基础灌浆加固示意图既有建筑地基基础注浆加固既有建筑地基基础注浆加固方法常采用压力灌浆方法常采用压力灌浆法和高压法和高压喷射注浆法。喷射注浆法。1717二、二、注浆加固法的设计注浆加固法的设计注浆设计前宜进行室内浆液配比试验和现场注浆试验。注浆设计前宜进行室内浆液配比试验和现场注浆试验。对软弱土处理，可选用以水泥为主剂浆液，也可选用水泥和水玻璃对软弱土处理，可选用以水泥为主剂浆液，也可选用水泥和水玻璃双液型混合浆液。在有地下水流动的情况下，不应采用单液水泥浆液。双液型混合浆液。在有地下水流动的情况下，不应采用单液水泥浆液。注浆孔间距可取注浆孔间距可取1.02.0m，使被加固土体在平面和深度内连成整体。，使被加固土体在平面和深度内连成整体。浆液的初凝时间应根据地基土质条件和注浆目的确定。在砂土地基浆液的初凝时间应根据地基土质条件和注浆目的确定。在砂土地基中，浆液的初凝时间宜为中，浆液的初凝时间宜为520min；在粘性土地基中，宜为；在粘性土地基中，宜为12h。注浆量和注浆有效范围应通过现场注浆试验确定，在粘性土地基中，注浆量和注浆有效范围应通过现场注浆试验确定，在粘性土地基中，浆液注入率宜为浆液注入率宜为15%-20%。注浆点上的覆盖土厚度应大于。注浆点上的覆盖土厚度应大于2m。对劈裂注浆压力，砂性土，对劈裂注浆压力，砂性土，0.20.5MPa；粘性土，；粘性土，0.20.3MPa。对压密注浆，当采用水泥砂浆时，坍落度宜为对压密注浆，当采用水泥砂浆时，坍落度宜为2575mm，注浆压力为，注浆压力为17MPa。水泥水玻璃双液快凝浆液时，注浆压力应小于。水泥水玻璃双液快凝浆液时，注浆压力应小于1MPa。181817.6增层改造增层改造一、一、直接增层直接增层对沉降稳定的建筑物直接增层时，其地基承载力特征值，可根据增层工对沉降稳定的建筑物直接增层时，其地基承载力特征值，可根据增层工程的要求选用试验法（载荷试验、室内土工试验等）和经验法综合确定。程的要求选用试验法（载荷试验、室内土工试验等）和经验法综合确定。1）地基承载力确定）地基承载力确定2）新基础宽度计算）新基础宽度计算1919二、外套结构增层二、外套结构增层（1）当采用外套结构增层时，可根据土质、地下水位、新增结构类）当采用外套结构增层时，可根据土质、地下水位、新增结构类型及荷载大小选用合理的基础型式。型及荷载大小选用合理的基础型式。（2）位于岩层上的外套增层工程，其基础类型与埋深可与原基础不）位于岩层上的外套增层工程，其基础类型与埋深可与原基础不同，新旧基础可相连在一起，也可分开单设。同，新旧基础可相连在一起，也可分开单设。（3）当天然地基上采用外套结构增层时，应考虑新设基础对原基础）当天然地基上采用外套结构增层时，应考虑新设基础对原基础的影响，并按规范要求与邻近建筑保持一定距离；对于软弱地基，严禁新的影响，并按规范要求与邻近建筑保持一定距离；对于软弱地基，严禁新旧建筑相距过小及基底应力叠加。旧建筑相距过小及基底应力叠加。（4）当外套结构增层采用天然地基或由旋喷桩、搅拌桩、石灰桩等）当外套结构增层采用天然地基或由旋喷桩、搅拌桩、石灰桩等构成的复合地基时，应考虑地基受荷后的变形，避免增层后新旧结构产生构成的复合地基时，应考虑地基受荷后的变形，避免增层后新旧结构产生标高差异。标高差异。（5）当既有建筑有地下室，外套增层结构采用桩基础时，桩位布置）当既有建筑有地下室，外套增层结构采用桩基础时，桩位布置应避开原地下室挑出的底板襟边；如不能避开，而需凿除部分底板襟边时，应避开原地下室挑出的底板襟边；如不能避开，而需凿除部分底板襟边时，应通过验算确定。新旧基础不得相连。应通过验算确定。新旧基础不得相连。2020一、倾斜原因分析一、倾斜原因分析 高压缩性地基厚薄不均，建筑物向高压缩土层分布厚的方向高压缩性地基厚薄不均，建筑物向高压缩土层分布厚的方向倾斜；倾斜；软土上相邻建筑物净距太小，地基中附加应力扩散叠加，出现软土上相邻建筑物净距太小，地基中附加应力扩散叠加，出现相向倾斜；相向倾斜；在既有建筑物附近开挖基坑，缺乏有效支撑，或降低地下水后，在既有建筑物附近开挖基坑，缺乏有效支撑，或降低地下水后，形成排水固结，引起倾斜；形成排水固结，引起倾斜；由于勘察原因，未能查明饱和软黏土的分布；由于勘察原因，未能查明饱和软黏土的分布；由于设计原因，未能采取合理的地基加固方案；由于设计原因，未能采取合理的地基加固方案；改变建（构）筑物的使用功能，如对地基未加处理，就进行增改变建（构）筑物的使用功能，如对地基未加处理，就进行增层、增加荷载等活动；层、增加荷载等活动；17.7 纠倾加固和移位纠倾加固和移位2121二、纠倾加固原则二、纠倾加固原则二、纠倾加固原则二、纠倾加固原则 进行建筑物纠偏时，应遵循下列原则进行建筑物纠偏时，应遵循下列原则:制定纠偏方案前，应对纠偏工程的沉降、倾斜、开裂、结构、制定纠偏方案前，应对纠偏工程的沉降、倾斜、开裂、结构、地基基础、周围环境等情况作周密的调查。地基基础、周围环境等情况作周密的调查。应结合原始资料，配合补勘、补查、补测，搞清地基基础和上应结合原始资料，配合补勘、补查、补测，搞清地基基础和上部结构的实际情况及状态，分析倾斜原因；确定合适的纠倾方法和纠部结构的实际情况及状态，分析倾斜原因；确定合适的纠倾方法和纠倾目标。倾目标。拟纠偏建筑物的整体刚度要好。如果刚度不满足纠偏要求，应拟纠偏建筑物的整体刚度要好。如果刚度不满足纠偏要求，应对其作临时加固。加固重点应放在底层，加固措施有增设拉杆、砌筑对其作临时加固。加固重点应放在底层，加固措施有增设拉杆、砌筑横墙、砌实门窗洞口、增设圈梁和构造柱等。横墙、砌实门窗洞口、增设圈梁和构造柱等。加强观测是搞好纠偏的重要环节，应在建筑物上多设测点。在加强观测是搞好纠偏的重要环节，应在建筑物上多设测点。在纠偏过程中，要做到勤观测，多分析，及时调整纠偏方案，并用垂球、纠偏过程中，要做到勤观测，多分析，及时调整纠偏方案，并用垂球、经纬仪、水准仪、倾角仪等进行观测。经纬仪、水准仪、倾角仪等进行观测。若地基土尚未完全稳定，应在纠偏的另一侧采用锚杆静压桩制若地基土尚未完全稳定，应在纠偏的另一侧采用锚杆静压桩制止建筑物进一步沉降。止建筑物进一步沉降。应充分考虑地基土的剩余变形，以及因纠偏致使不同形式的基应充分考虑地基土的剩余变形，以及因纠偏致使不同形式的基础对沉降的影响。础对沉降的影响。2222a）顶升纠倾）顶升纠倾b)迫降纠倾迫降纠倾c)综合纠倾综合纠倾既有建筑物的纠倾方法既有建筑物的纠倾方法建筑物纠倾是指既有建筑物偏离垂直位置发生倾斜而影响正常使用时建筑物纠倾是指既有建筑物偏离垂直位置发生倾斜而影响正常使用时所采取的托换措施。所采取的托换措施。纠倾是利用地基的新不均匀沉降来调整建筑物已存在的不均匀沉降。纠倾是利用地基的新不均匀沉降来调整建筑物已存在的不均匀沉降。三、纠倾加固方法分类纠倾加固方法分类2323a）剖面图）剖面图b）平面图）平面图射水井式纠倾法工作原理图射水井式纠倾法工作原理图井式纠倾法井式纠倾法 2424钻孔取土纠倾法钻孔取土纠倾法a）剖面图）剖面图b）平面图）平面图基底钻孔掏土纠倾法基底钻孔掏土纠倾法 基础外侧斜孔掏土纠倾法基础外侧斜孔掏土纠倾法 取土深度应大于取土深度应大于3m，钻孔直径不应小于，钻孔直径不应小于300mm。2525堆载加压纠倾示意图堆载加压纠倾示意图锚桩加压纠倾示意图锚桩加压纠倾示意图堆载纠倾法堆载纠倾法 2626顶升纠倾工作原理示意图顶升纠倾工作原理示意图 顶升纠倾顶升纠倾2727浸水纠倾法浸水纠倾法浸水纠倾法浸水纠倾法 浸水纠倾应符合下列规定：浸水纠倾应符合下列规定：根据建筑结构类型和场地条件，可选用注水孔、坑或槽等方式根据建筑结构类型和场地条件，可选用注水孔、坑或槽等方式注水。注水孔、坑或槽应布置在建筑物沉降较小的一侧。注水。注水孔、坑或槽应布置在建筑物沉降较小的一侧。当采用注水孔（坑）浸水时，应确定注水孔（坑）布置、孔径当采用注水孔（坑）浸水时，应确定注水孔（坑）布置、孔径或坑的平面尺寸、孔（坑）深度、孔（坑）间距及注水量；当采用注或坑的平面尺寸、孔（坑）深度、孔（坑）间距及注水量；当采用注水槽浸水时，应确定槽宽、槽深及分隔段的注水量。水槽浸水时，应确定槽宽、槽深及分隔段的注水量。注水时严禁水流入沉降较大一侧的地基中。注水时严禁水流入沉降较大一侧的地基中。浸水纠倾前，应设置严密的监测系统及必要的防护措施。有条浸水纠倾前，应设置严密的监测系统及必要的防护措施。有条件时可设置限位桩。件时可设置限位桩。当浸水纠倾的速率过快时，应立即停止注水，并回填生石灰料当浸水纠倾的速率过快时，应立即停止注水，并回填生石灰料或采取其它有效的措施；当浸水纠倾速率较慢时，可与其它纠倾方法或采取其它有效的措施；当浸水纠倾速率较慢时，可与其它纠倾方法联合使用。联合使用。浸水纠倾结束后，应及时用不渗水材料夯填注水孔、坑或槽，浸水纠倾结束后，应及时用不渗水材料夯填注水孔、坑或槽，修复原地面和室外散水。修复原地面和室外散水。2828四、移位四、移位四、移位四、移位移位设计的内容移位设计的内容 （1）结构设计）结构设计 结构设计主要是指承托既有建筑移位的整体结构的托换梁系，包结构设计主要是指承托既有建筑移位的整体结构的托换梁系，包括移位建筑的上轨道梁系及承担整体结构行走过程中的基础，即下轨括移位建筑的上轨道梁系及承担整体结构行走过程中的基础，即下轨道梁系，道梁系，计算砌体结构的线荷载或框架结构的轴力、弯矩和剪力。计算砌体结构的线荷载或框架结构的轴力、弯矩和剪力。结构托换梁系截面及配筋设计。结构托换梁系截面及配筋设计。移位过程中基础的受力验算及补强设计。移位过程中基础的受力验算及补强设计。新旧基础的承载力和变形验算及补强设计。新旧基础的承载力和变形验算及补强设计。（2）地基设计）地基设计 移位路线的地基设计，按永久性工程进行设计，地基承载力设移位路线的地基设计，按永久性工程进行设计，地基承载力设计值可提高计值可提高1.25倍。倍。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压密效应造成新旧基础间地基变形的差异，必要时应进行地建筑地基压密效应造成新旧基础间地基变形的差异，必要时应进行地基基础加固。基基础加固。2929 （3 3）滚动支座的设计）滚动支座的设计）滚动支座的设计）滚动支座的设计 滚动支座可采用不小于滚动支座可采用不小于滚动支座可采用不小于滚动支座可采用不小于6060的实心钢棒或的实心钢棒或的实心钢棒或的实心钢棒或100100150150的钢管混凝土，并的钢管混凝土，并的钢管混凝土，并的钢管混凝土，并应通过试压确定，支座上下采用应通过试压确定，支座上下采用应通过试压确定，支座上下采用应通过试压确定，支座上下采用20mm20mm厚的钢板作为上下轨道面，或采用厚的钢板作为上下轨道面，或采用厚的钢板作为上下轨道面，或采用厚的钢板作为上下轨道面，或采用工具式轨道梁，以利应力扩散及减少滚动摩擦力。工具式轨道梁，以利应力扩散及减少滚动摩擦力。工具式轨道梁，以利应力扩散及减少滚动摩擦力。工具式轨道梁，以利应力扩散及减少滚动摩擦力。滚动支座的间距及数量应根据支承力的大小设计。滚动支座的间距及数量应根据支承力的大小设计。滚动支座的间距及数量应根据支承力的大小设计。滚动支座的间距及数量应根据支承力的大小设计。（4 4）移动装置的设计）移动装置的设计）移动装置的设计）移动装置的设计 移动装置有牵引式及推顶式两种，牵引式宜用于荷载较小的小型建移动装置有牵引式及推顶式两种，牵引式宜用于荷载较小的小型建移动装置有牵引式及推顶式两种，牵引式宜用于荷载较小的小型建移动装置有牵引式及推顶式两种，牵引式宜用于荷载较小的小型建筑物，推顶式宜用于较大型的建筑物，必要时可两种方式并用。移位时应筑物，推顶式宜用于较大型的建筑物，必要时可两种方式并用。移位时应筑物，推顶式宜用于较大型的建筑物，必要时可两种方式并用。移位时应筑物，推顶式宜用于较大型的建筑物，必要时可两种方式并用。移位时应控制滚动速率不大于控制滚动速率不大于控制滚动速率不大于控制滚动速率不大于50mm/min50mm/min。托换梁系作为移动的上轨道梁，基础作为下轨道梁，移位前下轨道托换梁系作为移动的上轨道梁，基础作为下轨道梁，移位前下轨道托换梁系作为移动的上轨道梁，基础作为下轨道梁，移位前下轨道托换梁系作为移动的上轨道梁，基础作为下轨道梁，移位前下轨道梁应进行验算、加固、修整和找平。梁应进行验算、加固、修整和找平。梁应进行验算、加固、修整和找平。梁应进行验算、加固、修整和找平。上下轨道梁系的设计应同时考虑移位荷载的移动及滚动过程局部压上下轨道梁系的设计应同时考虑移位荷载的移动及滚动过程局部压上下轨道梁系的设计应同时考虑移位荷载的移动及滚动过程局部压上下轨道梁系的设计应同时考虑移位荷载的移动及滚动过程局部压力的位置改变。力的位置改变。力的位置改变。力的位置改变。303017.8工程应用实例工程应用实例【例例1】意大利比萨斜塔纠倾工程意大利比萨斜塔纠倾工程 1）工程简介）工程简介意大利比萨斜塔是中世纪欧洲最重要的遗迹之一。意大利比萨斜塔是中世纪欧洲最重要的遗迹之一。1990年，因害怕其年，因害怕其安全性，塔对公众关闭，组建专家科学委员会来实施塔的稳定措施。安全性，塔对公众关闭，组建专家科学委员会来实施塔的稳定措施。透过塔的垂直剖面透过塔的垂直剖面 3131斜塔地面以上斜塔地面以上8层，高层，高53.3m，重，重14500吨。塔的砖石地基的直径为吨。塔的砖石地基的直径为19.6m，最大深度，最大深度5.5m。塔基向南倾斜，与地面成。塔基向南倾斜，与地面成5.5，第七层南面突出，第七层南面突出4.5m。塔是用柱廊围成一个空心的圆柱体的形式建的，圆柱体的内表面。塔是用柱廊围成一个空心的圆柱体的形式建的，圆柱体的内表面和外表面用密缝的白色大理石复面，但复面嵌缝的材料是由灰浆和石头和外表面用密缝的白色大理石复面，但复面嵌缝的材料是由灰浆和石头构成，发现其中有大量的空隙。在塔的墙内盘绕着螺旋形的楼梯。第二构成，发现其中有大量的空隙。在塔的墙内盘绕着螺旋形的楼梯。第二层南边砖石结构的稳定性是问题的关键。层南边砖石结构的稳定性是问题的关键。铺底部分由三个独立层构成。铺底部分由三个独立层构成。A层厚约层厚约10m，由，由10000年前的浅水区年前的浅水区（环礁湖、河流和港湾）沉积的各种软质粉土沉淀物构成。（环礁湖、河流和港湾）沉积的各种软质粉土沉淀物构成。B层由层由30000年前沉积的非常软的灵敏海相粘土组成，厚度达年前沉积的非常软的灵敏海相粘土组成，厚度达40m。此断层横向非常。此断层横向非常均匀。均匀。C层是密实甚深的砂石。层是密实甚深的砂石。A层的地下水位深在层的地下水位深在1m和和2m之间。之间。塔四周勘察钻孔显示，由于塔的重量作用，塔四周勘察钻孔显示，由于塔的重量作用，B层的表面是盆形的。推层的表面是盆形的。推断出塔的平均沉降为断出塔的平均沉降为2.5m3.0m，铺底的土壤是高压缩性粘土。，铺底的土壤是高压缩性粘土。3232 2）建筑历史建筑历史塔的建造始于塔的建造始于1137年年8月，约到月，约到1178年工程停止时，已造了四层，完成了年工程停止时，已造了四层，完成了1/4。再继续建造下去，。再继续建造下去，B层的土壤难以承重，塔可能会倒塌。约在层的土壤难以承重，塔可能会倒塌。约在1272年，年，建议继续建造。那时，粘土由于在塔的重压下发生固结沉降。约在建议继续建造。那时，粘土由于在塔的重压下发生固结沉降。约在1278年，年，再次停止建造，建筑已造了七层。毫无疑问，如果在此阶段将塔完工，塔再次停止建造，建筑已造了七层。毫无疑问，如果在此阶段将塔完工，塔会倒塌。约在会倒塌。约在1360年，铺底的粘土再次固结时，开始钟房的建造。约到年，铺底的粘土再次固结时，开始钟房的建造。约到1370年完成（距开始建造约年完成（距开始建造约200年）。年）。3）倾斜历史倾斜历史在第一阶段结束时，塔实际上已向北倾斜约在第一阶段结束时，塔实际上已向北倾斜约1/4，然后随着第四层以上，然后随着第四层以上的楼层的建造，开始向南移并慢慢增加，到的楼层的建造，开始向南移并慢慢增加，到1278年，第七层造好后，向南年，第七层造好后，向南倾斜了约倾斜了约0.6。1360年开始建造钟房时，已增加到了年开始建造钟房时，已增加到了1.6。1817年，二位年，二位英国建筑师用一铅垂线测量倾斜，那时已经是英国建筑师用一铅垂线测量倾斜，那时已经是5了。这样，钟房的建造对了。这样，钟房的建造对倾斜引起了显著的增加。倾斜引起了显著的增加。从从1911年开始的精确的测量结果显示在年开始的精确的测量结果显示在20世纪期间，塔的倾斜每年都世纪期间，塔的倾斜每年都在不可抗拒的增加。从在不可抗拒的增加。从1930年中期，倾斜率成倍增长。年中期，倾斜率成倍增长。1990年，倾斜率相年，倾斜率相当于每年顶部水平移动约当于每年顶部水平移动约1.5mm，加上一些对塔的干扰也导致了倾斜的明，加上一些对塔的干扰也导致了倾斜的明显增加。例如，显增加。例如，1934年用灌浆方法来加固地基，结果突然向南移动了约年用灌浆方法来加固地基，结果突然向南移动了约10mm；1970年从低处的砂石中抽地下水，结果使移动增加了约年从低处的砂石中抽地下水，结果使移动增加了约12mm。33334）纠偏设计与施工）纠偏设计与施工（采取堆载与抽土联合纠偏）（采取堆载与抽土联合纠偏）（1）堆载）堆载1993年下半年，通过浇筑在塔基周围可移动的后应力式混凝土环将年下半年，通过浇筑在塔基周围可移动的后应力式混凝土环将600t的铅重放在地基的北边使地基暂时稳定。这使倾斜减小了的铅重放在地基的北边使地基暂时稳定。这使倾斜减小了1弧分，更重要的弧分，更重要的是减小了约是减小了约10%的倾覆力矩。的倾覆力矩。1995年年9月，在企图用临时的土锚来替换难看月，在企图用临时的土锚来替换难看的铅重结果不成功时，为了控制塔的移动，负载增加到了的铅重结果不成功时，为了控制塔的移动，负载增加到了900t。（2）建筑物的加固）建筑物的加固1992年着手解决砖石问题，在第一个檐口和到第二层的间隔，在塔的周年着手解决砖石问题，在第一个檐口和到第二层的间隔，在塔的周围绑了一些轻微预应力的钢索。围绑了一些轻微预应力的钢索。（3）抽土）抽土为观测抽土纠偏效果，首先进行抽土试验。抽土钻进系统为带套筒的螺为观测抽土纠偏效果，首先进行抽土试验。抽土钻进系统为带套筒的螺旋钻。当螺旋钻杆退出，留在孔内的空心钻杆处的测量探针留在适当的位置旋钻。当螺旋钻杆退出，留在孔内的空心钻杆处的测量探针留在适当的位置测量洞的密合性。测量洞的密合性。2000年年2月月21日开始全面抽土，共安装了间隔为日开始全面抽土，共安装了间隔为0.5m的的41个抽土孔，每个抽土孔，每个孔装有专用的引钻器和套筒。每天抽土约个孔装有专用的引钻器和套筒。每天抽土约120升，造成每天平均约升，造成每天平均约6弧秒转弧秒转动。塔有一向东移动的趋势，为了控制这个趋势就必须从西边抽取比东边多动。塔有一向东移动的趋势，为了控制这个趋势就必须从西边抽取比东边多20%的土。让人满意的是地基的南边发生了明显的上升。的土。让人满意的是地基的南边发生了明显的上升。3434抽土试验：抽土试验：3535 大规模试验的主要目的是提大规模试验的主要目的是提高抽土的钻探技术。钻进系统高抽土的钻探技术。钻进系统为带套筒的螺旋钻。当螺旋钻为带套筒的螺旋钻。当螺旋钻杆退出，留在孔内的空心钻杆杆退出，留在孔内的空心钻杆处的测量探针留在适当的位置处的测量探针留在适当的位置测量洞的密合性。测量洞的密合性。3636全面抽土施工现场全面抽土施工现场3737到到2000年年5月底，开始逐渐地移走铅锭。开始是每周月底，开始逐渐地移走铅锭。开始是每周2个（约个（约18t），），2000年年9月增加到每周月增加到每周3个，个，2000年年10月是每周月是每周4个。取走铅锭，倾覆显著个。取走铅锭，倾覆显著增加，但抽土继续有效地进行。增加，但抽土继续有效地进行。2001年年1月月16日，最后一个从后应力混凝土环中取出。接下去进行限定日，最后一个从后应力混凝土环中取出。接下去进行限定土的抽取。在土的抽取。在2月中旬，混凝土块本身也移去。月中旬，混凝土块本身也移去。3月初，开始逐渐移去引钻月初，开始逐渐移去引钻器和套筒。孔用膨润土泥浆填满。最后，在器和套筒。孔用膨润土泥浆填满。最后，在5月中旬，从塔上拆除防护钢月中旬，从塔上拆除防护钢索，产生了几弧秒的向南移动。反制这个倾向，进行最后的抽土，抽取另索，产生了几弧秒的向南移动。反制这个倾向，进行最后的抽土，抽取另外的少量土。外的少量土。2001年年6月月6日除去引钻器。日除去引钻器。最后一个铅锭取走最后一个铅锭取走 3838 为使塔倾斜减小为使塔倾斜减小0.5，在砖石地基的最高压应力部位进行了局部加固，包，在砖石地基的最高压应力部位进行了局部加固，包括在大石块的空隙处灌浆，使用不锈钢加强筋加固覆盖砖面外覆层有向外弯曲括在大石块的空隙处灌浆，使用不锈钢加强筋加固覆盖砖面外覆层有向外弯曲危险地方。危险地方。走道钻孔插入加强钢棒紧系砖石地基和老的混凝土环走道钻孔插入加强钢棒紧系砖石地基和老的混凝土环 39395）结论）结论该塔建造在薄弱的高可压缩性的土层上，且倾斜年复一年不可抗拒地该塔建造在薄弱的高可压缩性的土层上，且倾斜年复一年不可抗拒地增加，快达到一个不稳定的倾斜状态。对南边土地有任何的扰动是非常增加，快达到一个不稳定的倾斜状态。对南边土地有任何的扰动是非常危险的，这就排除了常规的岩土工程的处理，如加固地基和灌浆。而且危险的，这就排除了常规的岩土工程的处理，如加固地基和灌浆。而且砖石在高度受压下，有倒塌的危险。比萨塔加固方案要符合国际上公认砖石在高度受压下，有倒塌的危险。比萨塔加固方案要符合国际上公认的保护珍贵历史遗迹的惯例，即要求保留塔原有的特性、历史、工艺和的保护珍贵历史遗迹的惯例，即要求保留塔原有的特性、历史、工艺和迷惑性。因此对塔的侵入或可见的干扰要控制在最低范围。迷惑性。因此对塔的侵入或可见的干扰要控制在最低范围。抽土是一个增加塔稳定性极为柔和的方法，又完全符合建筑保护要求。抽土是一个增加塔稳定性极为柔和的方法，又完全符合建筑保护要求。抽土实施时要借助先进的计算机模型、大量的试验、监测手段和监测水抽土实施时要借助先进的计算机模型、大量的试验、监测手段和监测水平等。平等。2001年年6月月16日，比萨塔加固取得成功之后，把塔交回市政当局时日，比萨塔加固取得成功之后，把塔交回市政当局时举行了一个正式的仪式。举行了一个正式的仪式。2001年年12月月15日，塔正式向公众开放。日，塔正式向公众开放。通过监测分析，该塔将在保持一段时间的相对稳定之后，还会以一个通过监测分析，该塔将在保持一段时间的相对稳定之后，还会以一个较小速率继续向南转动。对此，加固专家推测，再过较小速率继续向南转动。对此，加固专家推测，再过300年左右时间，比年左右时间，比萨塔地基将面临再次加固问题。萨塔地基将面临再次加固问题。4040移交仪式时的庆典移交仪式时的庆典 2001年年1月月16日拍摄的塔的照片日拍摄的塔的照片 4141【例例2 2】苏州虎丘塔纠偏工程苏州虎丘塔纠偏工程1）建筑简介）建筑简介 虎丘塔现状虎丘塔现状濒临险境的虎丘塔濒临险境的虎丘塔(1956年年)4242虎丘塔位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元虎丘塔位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔年）。全塔7层，高层，高47.5m。平面呈八角形，青砖砌筑。平面呈八角形，青砖砌筑。该塔是八角形楼阁式砖塔中现存年代最早、规模宏大而结构精巧实物。该塔是八角形楼阁式砖塔中现存年代最早、规模宏大而结构精巧实物。1961年年3月月4日，虎丘塔由国务院公布为全国第一批重点文物保护单位。日，虎丘塔由国务院公布为全国第一批重点文物保护单位。据考证，虎丘塔自建造时，塔基即产生不均匀沉并