自平衡锚配重断桩迫降纠倾方法
【专利摘要】本发明自平衡锚配重断桩迫降纠倾方法是在拟截断的基桩上钻锚杆孔，以拟截断部位为界，下部桩体为锚固段，上部锚孔为自由段，需要纠倾的承台为外锚座，形成一种自平衡锚，配合现有各种直接断桩技术加载，或采用在桩端人为设置基桩截面削弱段，在上部荷载自重及自平衡锚配重的共同作用下压曲截面削弱段的桩身砼来实现断桩，实现配重断桩迫降纠倾，纠正因桩基不均匀沉降导致的建构筑物倾斜。本发明用来辅助配重的自平衡锚直接利用基桩的下部桩体为锚杆锚固段提供锚固反力，以经济巧妙的手段，解决了断桩迫降的配重问题，使断桩迫降更加安全可控；本发明避免了对建构筑物结构受力体系及地基的改变和扰动，使建构筑物纠倾后使用更安全。
【专利说明】自平衡锚配重断粧迫降纠倾方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种建筑物纠倾方法技术领城，特别适用于一种采用桩基础，由于地质与水文条件的复杂性及勘察、设计、施工、监理、监测等方面的失误，因桩基不均匀沉降发生建构筑物倾斜病害时，所采用的一种建构筑物纠倾方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着建设项目规模日益扩大，建构筑物越来越高，单体规模越来越大，采用桩基础的建构筑物越来越多，由于岩土工程固有的地质与水文条件的复杂性，及勘察、设计、施工、监理、监测等方面容易出现人为失误，以及桩基工程本身具有的隐蔽特性，桩基工程出现不均匀沉降而导致建构筑物在建设后期或使用阶段发现倾斜超标的问题时有发生。此时要拆除重建不但社会负面影响巨大，而且往往耗费巨资。因此只要建构筑物上部结构基本完好，一般采用技术手段纠倾往往是最为经济且负面影响最小的选择。
[0003]目前常见的纠倾方法不外分为两类:迫降法与顶升法，当然实际工作中往往需要采用多种方法组合使用。例如ZL201010125050.4公开了“一种可控精确组合纠倾方法”，是将预应力锚索加载控制与水平钻孔掏土迫降结合用于建(构)筑物纠倾，具体是在建构筑物少沉侧基础上进行锚索施工，锚索穿过基础并深入地基稳定层中，纠倾过程通过对锚索分级加载张拉加载配重促沉，完成纠倾后对锚索施加预应力锁定，防止建构筑物复倾。这是首次将预应力锚索技术应用到纠倾控制领域的巧妙创新。但由于预应力锚索长期受荷必然存在的预应力损失现象，将使预应力锚索永久用于防止建构筑物的复倾缺存在一定的技术缺陷和风险；另外由于该预应力锚索的设置变相加大了上部结构荷重，减小了地基承载能力的安全度；另外深部稳定地基在永久锚索锚固段拉应力的长期作用下有可能出现失稳，致抗倾锚索失效，由此可能造成建构筑物的二次复倾。有鉴于此，有必要设计一种不改变建构筑物结构受力体系，且对建构筑物使用环境造成任何扰动，又能进行简便配重加载的技术。
【发明内容】
[0004]本发明自平衡锚配重断桩迫降纠倾方法的是锚杆(索)应用于纠倾工程的另一种方法，就是利用在桩身中形成的自平衡锚配重加载，与现有各种直接断桩技术配合，或采用在桩端人为设置基桩截面削弱段，在上部荷载自重及自平衡锚配重的共同作用下压曲截面削弱段的桩身砼来实现断桩，从而实现迫降纠倾，纠正因桩基不均匀沉降导致的建构筑物倾斜，有效挽救濒危建构筑物，使其转危为安，减少国家及社会的财产损失。
[0005]本发明自平衡锚配重断桩迫降纠倾方法，其实施步骤如下:
(1)纠倾应在建构筑物尚处于安全的前提下进行，否则应先暂停一切上部结构施工，进行初步抢险加固后方可实施纠倾措施；
(2)开挖施工工作面，出露原基础承台或承台连梁及原已施工的基桩上部桩段，桩段上部出露高度约1.5-2.0m，便于人工在承台下操作，其下的地基土应采取措施尽量避免扰动，宜先浇筑素砼垫层；若因基础埋深较大时尚应按照常规进行基坑边坡支护设计，确保坑槽侧壁安全；
(3)根据加固补强设计进行补强桩的施工，各桩在浇筑施工时依据迫降后承台底标高控制桩顶砼面，使桩顶放置顶托千斤顶的托罩后，顶面标高与纠倾后的设计标高持平或略低，方便砍桩施工过程中顶托千斤顶的就位、承力和移出。若补桩顶设置钢梁或钢筋砼托梁时，也应保证梁顶面标高处于纠倾后设计的承台底标高或略低；当采用钢筋砼梁时，梁顶应预留与建构筑物承台连接的锚固钢筋；若经验算原基础承台连梁或底板无法承受补桩荷载时，应先对基础承台连梁及底板进行加强；
(4)对于地下室墙或柱不是直接位于桩正上方，或桩径较大时，可在基础承台顶面开始向桩内钻锚杆孔，基桩的检测孔及空心桩的中心孔均可利用做为锚杆孔，设置自平衡配重锚杆，锚杆可采用锚杆或锚索，锚固段应位于计划的断桩位置下部至少50cm以下。单桩上的锚杆孔应居中或对称设置；对于对称设置的自平衡配重锚杆，为了避免锚杆受力时导致锚固段桩身破坏，锚杆孔距离桩边的净距离不宜小于150mm，锚杆孔间的净间距不宜小于250mm ；
(5)待补强加固桩施工完成达到一定强度时，设置好可移动式千斤顶垫托承台后，安设好千斤顶托罩及顶托千斤顶后，即可着手对原基础基桩进行断桩前的处理，处理顺序从需要迫降最多的基桩开始，以沉降最大处的桩顶标高为基准面，在与承台结合面附近的桩顶圆周人为预先剥离混凝土一定深度设置桩截面削弱段，出露但不截断桩受理主筋；桩截面削弱段剥离砼的开口高度宜比该桩需下降的距离上下各大5cm以上，便于二次掏挖清理压碎的砼碎块；
(6)自平衡配重锚的设计锚固力及锚固段长度根据需要按照岩石锚杆进行设计，自平衡配重锚杆芯杆可采用精轧螺纹钢、钢绞线及其它高拉伸强度材料，设计锚固力较大时，应设计成分多锚固单元型锚杆，避免锚固段应力过于集中导致桩体破坏；
(7)待系统设置完成后，对承台顶锚杆张拉，同时对加固补强桩顶或桩顶托梁顶的千斤顶泄压，建构筑物在自重及自平衡锚提供的锚拉力的合力下，需截断的各桩截面削弱段的砼被压碎，建构筑物慢慢复位，对补强桩或桩顶托梁与原倾斜的承台底部的缝隙一般采用钢板垫片楔紧，并上下焊牢；
(8)按照处理砼施工缝的方法清除压碎部位的疏松砼，将老桩钢筋接长并锚入承台底或与承台底主筋焊接，支模，采用高标号细石砼或环氧砂浆或高标号微膨胀水泥砂浆，将承台下至工作面垫层间的基桩沿桩周扩大桩径20cm-30cm ；
(9)卸掉补强桩桩顶或桩顶托梁上的顶托千斤顶，将补强桩或桩顶托梁预留锚固钢筋剥出来，与新旧承台连接钢筋网绑扎或焊接在一起，支模，浇筑高标号细石砼，将新老承台连成整体；
(10)基底及周边回填夯实，必要时采用注浆填充空隙；
(11)本发明的自平衡配重锚属于临时工程，可优先采用可回收锚进行配重加载施工，纠倾完成后回收锚杆，不但节约成本，且部分锚杆孔尚可用作基桩扩径胶凝材料的浇注孔，待基桩扩径施工完成后再用高标号细石砼或环氧砂浆或高标号微膨胀水泥砂浆填充锚杆孔；
(12)本发明中可以设置自平衡锚的基桩类型包括各类灌注桩、预制实心桩、预应力管桩等桩型； (13)本发明自平衡配重锚同样也可与其它断桩方法或其它截面削弱方法合用进行断桩迫降纠倾，或者在其它综合纠倾方法中作为配重辅助措施进行纠倾施工，均在本专利保护之列。
[0006]本发明自平衡锚配重断桩迫降纠倾方法，其优点如下:
1.锚杆(索)完全利用下部砼桩体作为锚固段，可以提供良好的锚固力，完全避免了其它类型锚索利用下部地基做反力可能对本就薄弱的地基土的扰动，增加了纠倾施工的安全度；
2.纠倾配重用自平衡锚可利用基桩测试孔或基桩中心空孔，且多只需利用基桩上半段，钻孔工作量比利用地基岩土的锚杆(索)少很多，节约纠倾投资；
3.采用自平衡锚配重纠倾因保留有旧桩部分承载力，相当于减少了断桩数量，相应减少了加强基础及托换用的加固桩数量，可以大大减少纠倾费用及纠倾工程风险；
4.由于纠倾配重属于临时性工程，特别适合采用回收锚杆技术，有利于环境保护；
5.由于锚杆加载方便，加载大小可控性强，不但节约普通配重大量的搬运费用，而且纠倾过程完全可控可调，极大降低了纠倾的风险程度；
6.可以部分利用锚杆孔作为浇筑砼的浇注孔，降低了承台下基桩扩径浇筑难度，更易保证基桩扩径包覆质量；
7.自平衡配重锚完全不参与后期结构受力，可消除永久锚杆对建构筑物本身及深部地基的不利影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为倾斜的基桩承台与加固桩、托梁示意图。
[0008]图2为桩端截面削弱段及自平衡锚杆示意图。
[0009]图3为自平衡配重锚杆结构大样。
[0010]图4为纠倾完成后承台大样。
[0011]图中:1-原已经施工的基桩，2-原承台，3-加固补强桩，4-托梁，5-顶托千斤顶，6-支档措施，7-原状地基土，8-桩截面削弱段，9-自平衡配重锚锚杆孔，10-自平衡配重锚锚杆锚固段，11-自平衡配重锚杆，12-张拉千斤顶，13-原基桩受力主筋，14-基桩扩径段，15-扩径段螺旋主筋及竖向锚固主筋，16-新旧承台连接植筋及分布筋，17-高强胶凝材料，18-高标号砼，19-钢板垫片，20-承台锚固钢筋。
【具体实施方式】
[0012]本发明自平衡锚配重断桩迫降纠倾方法是这样实现的:
(O开挖施工工作面，出露原基础承台或承台连梁2及原已施工的灌注桩I上部桩段，桩段上部出露高度约1.5-2.0m，便于人工在承台2下操作，其下的原状地基土 7应采取措施尽量避免扰动，宜先浇筑素砼垫层。若因基础埋深较大时尚应按照常规进行基坑边坡支护设计，坑槽壁设置可靠的支挡措施6，确保坑槽侧壁安全；
(2)根据加固补强设计需要进行补强桩3的施工，各桩在浇筑施工时依据迫降后承台底标高控制桩顶砼面，使桩顶放置顶托千斤顶5的托罩后，顶面标高与纠倾后的设计标高持平或略低，方便砍桩施工过程中顶托千斤顶5的就位、承力和移出。若补桩顶设置桩顶托梁4时，也应保证桩顶托梁4顶面标高与纠倾后设计的承台底标高持平或略低；当桩顶托梁4采用钢筋砼梁时，梁顶应预留与建构筑物承台连接的锚固钢筋20 ;若经验算原基础承台连梁2或承台2间的底板无法承受补桩荷载时，应先对基础梁及底板进行加强；
(3)选择地下室墙或柱不是直接位于基桩正上方或桩径较大不影响锚杆设置的基桩，从基础承台顶面开始向桩内钻自平衡配重锚杆孔9，孔径Φ90-150πιπι，也可利用桩检测时的抽芯孔，设置自平衡配重锚杆11，可采用锚杆或锚索。自平衡配重锚杆锚固段10应位于拟截桩位置下部至少50cm以下。单桩上的自平衡配重锚杆孔9应居中或对称设置；为了避免锚杆受力时导致桩身破坏，锚杆孔9距离桩边的净距离不宜小于150mm，锚杆孔9间的净间距不宜小于250mm ；
(4)待加固补强桩3施工完成达到一定强度时，一般至少达到设计强度的75%左右，并安设好千斤顶托罩及顶托千斤顶5后，即可着手对原基础桩进行断桩前的处理，处理顺序从需要迫降最多的基桩开始，以沉降最大处的桩顶标高为基准面，在与承台结合面附近的桩顶圆周人为预先剥离混凝土一定深度设置桩截面削弱段8，出露但不截断原基桩受力主筋13，桩截面削弱段8剥离砼的开口高度比该桩需迫降的距离上下各大10cm，便于二次掏挖清理压碎的砼碎块及承台2复位后锚杆孔9在结合面仍有空洞；
(5)自平衡配重锚的锚固力及锚固段10的长度，依据可以设置自平衡配重锚11的锚孔数量及单根锚杆设计锚固力计算确定，按照岩石锚杆进行设计；本实施例中自平衡配重锚杆11采用无粘结钢绞线，设计成压力型锚索，有单段或两段锚固单元体系；
(6)待系统设置完成后，用张拉千斤顶12对承台2顶部的自平衡配重锚杆11分级张拉锁定，同时对加固补强桩3顶部或桩顶托梁4顶部的顶托千斤顶5分级泄压，建构筑物在自重及自平衡锚提供的锚拉力的合力下，需截断的各桩在截面削弱处的砼被压碎，建构筑物慢慢复位，此时需要在补强桩3或桩顶托梁4与原倾斜的承台2底部采用钢板垫片19楔紧，并上下焊牢；
(7)按照处理砼施工缝的方法清除压碎部位的疏松砼，将原已经施工灌注桩I受力主筋13接长并锚入原有承台2内或与原有承台2底的主筋焊接，设置扩径段螺旋主筋及竖向锚固主筋15，支模，采用C35以上级细石砼或环氧砂浆或高标号微膨胀水泥砂浆等高强胶凝材料17，将承台下至工作面垫层间的基桩沿桩周扩大桩径20cm-30cm ；
(8)卸掉补强桩3桩顶或桩顶托梁4上的顶托千斤顶5，将补强桩3或桩顶托梁4预留的承台锚固钢筋20与新旧承台连接植筋及分布筋16绑扎，支模，浇筑高标号砼18，将新老承台连成整体；
(9)基底及周边回填夯实，必要时采用注浆填充空隙；
(10)因配重工作属于临时工程，因而可优先采用可回收锚进行配重加载施工，纠倾完成后回收锚杆11，不但节约成本，且部分锚杆孔9尚可用作基桩扩径高强胶凝材料17的浇注孔。
【权利要求】
1.一种自平衡锚配重断桩迫降纠倾方法，其特征在于:其实施步骤如下: (1)纠倾应在建构筑物尚处于安全的前提下进行，否则应先暂停一切上部结构施工，进行初步抢险加固后方可实施纠倾措施； (2)开挖施工工作面，出露原基础承台或承台连梁及原已施工的基桩上部桩段，桩段上部出露高度约1.5-2.0m，便于人工在承台下操作，其下的地基土应采取措施尽量避免扰动，宜先浇筑素砼垫层；若因基础埋深较大时尚应按照常规进行基坑边坡支护设计，确保坑槽侧壁安全； (3)根据加固补强设计进行补强桩的施工，各桩在浇筑施工时依据迫降后承台底标高控制桩顶砼面，使桩顶放置顶托千斤顶的托罩后，顶面标高与纠倾后的设计标高持平或略低，方便砍桩施工过程中顶托千斤顶的就位、承力和移出；若补桩顶设置钢梁或钢筋砼托梁时，也应保证梁顶面标高处于纠倾后设计的承台底标高或略低；当采用钢筋砼梁时，梁顶应预留与建构筑物承台连接的锚固钢筋；若经验算原基础承台连梁或底板无法承受补桩荷载时，应先对基础承台连梁及底板进行加强； (4)对于地下室墙或柱不是直接位于桩正上方，或桩径较大时，可在基础承台顶面开始向桩内钻锚杆孔，基桩的检测孔及空心桩的中心孔均可利用做为锚杆孔，设置自平衡配重锚杆，锚杆可采用锚杆或锚 索，锚固段应位于拟截桩位置下部至少50cm以下，单桩上的锚杆孔应居中或对称设置；对于对称设置的自平衡配重锚杆，为了避免锚杆受力时导致锚固段桩身破坏，锚杆孔距离桩边的净距离不宜小于150mm，锚杆孔间的净间距不宜小于250mm ； (5)待补强加固桩施工完成达到一定强度时，设置好可移动式千斤顶垫托承台后，安设好千斤顶托罩及顶托千斤顶后，即可着手对原基础基桩进行断桩前的处理，处理顺序从需要迫降最多的基桩开始，以沉降最大处的桩顶标高为基准面，在与承台结合面附近的桩顶圆周人为预先剥离混凝土一定深度设置桩截面削弱段，出露但不截断桩受力主筋；桩截面削弱段剥离砼的开口高度宜比该桩需下降的距离上下各大5cm以上，便于二次掏挖清理压碎的砼碎块； (6)自平衡配重锚的设计锚固力及锚固段长度根据需要按照岩石锚杆进行设计，自平衡配重锚杆芯杆可采用精轧螺纹钢、钢绞线及其它高拉伸强度材料，设计锚固力较大时，应设计成多锚固单元型锚杆，避免锚固段应力过于集中导致桩体破坏； (7)待系统设置完成后，对承台顶锚杆张拉，同时对加固补强桩顶或桩顶托梁顶的千斤顶泄压，建构筑物在自重及自平衡锚提供的锚拉力的合力下，需截断的各桩截面削弱段的砼被压碎，建构筑物慢慢复位，对补强桩或桩顶托梁与原倾斜的承台底部的缝隙一般采用钢板垫片楔紧，并上下焊牢； (8)按照处理砼施工缝的方法清除压碎部位的疏松砼，将老桩钢筋接长并锚入承台底或与承台底主筋焊接，支模，采用高标号细石砼或环氧砂浆或高标号微膨胀水泥砂浆等高强胶凝材料，将承台下至工作面垫层间的基桩沿桩周扩大桩径20cm-30cm ； (9)卸掉补强桩桩顶或桩顶托梁上的顶托千斤顶，将补强桩或桩顶托梁预留锚固钢筋剥出来，与新旧承台连接钢筋网绑扎或焊接在一起，支模，浇筑高标号细石砼，将新老承台连成整体； (10)基底及周边回填夯实，必要时采用注浆填充空隙；(11)本发明的自平衡配重锚属于临时工程，可优先采用可回收锚进行配重加载施工，纠倾完成后回收锚杆，不但节约成本，且部分锚杆孔尚可用作基桩扩径胶凝材料的浇注孔，待基桩扩径施工完成后再用高标号细石砼或环氧砂浆或高标号微膨胀水泥砂浆填充锚杆孔； (12)本发明中可以设置自平衡锚的基桩类型包括各类灌注桩、预制实心桩、预应力管桩等桩型； (13)本发明自平衡配重锚同样也可与其它断桩方法或其它截面削弱方法合用进行断桩迫降纠倾，或者在其它综合纠倾方法中作为配重辅助措施进行纠倾施工，均在本专利保护之 列。
【文档编号】E02D35/00GK103452147SQ201310364647
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】肖玉成, 张艳军, 占仲国, 李梦云, 吕文志, 万凯军, 刘耀峰 申请人:中冶集团武汉勘察研究院有限公司