结构加固改造之地基基础加固讲义

1、第六节 地基基础加固改造理论与技术 同济大学 土木工程学院 结构加固改造理论与技术第六节 地基基础加固改造 基础加固的原因 地基基础受力特点 增层工程 纠倾工程 移位工程 基础加固和托换2022/7/182倾斜、不均匀沉降上部荷载增加2022/7/1831 基础加固的原因2013.3.4俄罗斯索契一幢因隧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2 既有建筑地基基础受力特点2022/7/184地基计算模型忽略上部影响、考虑基础刚度考虑地基强度图8.6.2 基底反力分布线性分布假定：反力按线性分布，由静力平衡条件

2、来确定。适用：基础刚度大地基软且均匀文克勒假定：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）弹性半空间假定：弹性半空间连续体适用：抗剪强度较高的地基2022/7/185浅基础的类型 独立基础 条形基础(十字交叉条形基础)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)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2 既有建筑地基基础受力特点2022/7/186独立基础柱下基础图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 2 既有建筑地基基础受力特点2022/7/187（a

3、）不带肋 （b）带肋图8.6.2 条形基础条形基础墙下基础柱下基础重叠图8.6.2 十字交叉条形基础 （8.6-3）2 既有建筑地基基础受力特点2022/7/188（a）（b）平板式）（c）（d）梁板式图8.6.2 筏板基础筏板基础高层建筑平板式施工快、梁板式省材料2 既有建筑地基基础受力特点2022/7/189（a）常规式 （b）套箱式图8.6.2 箱型基础箱型基础-补偿基础 增加刚度减小沉降差分类向上增层室内增层地下增层可分为向上增层、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

4、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：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）剖面示意图图

5、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分类向上增层室内增层地下增层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4 纠倾工程 纠倾设计步骤确定沉降量倾斜验算地基承载力纠倾方案，如迫降，顶升位置和机具数量优化纠倾沉降速率、回倾速率、回倾时间等防复倾加固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

6、.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（23）2图 浸水纠倾法示意图抬升法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

7、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迫降法：污水外排障碍、地表水倒灌顶升法：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5 移位工程上海音

8、乐厅移位工程占地面积1254m2，为框架-排架混合结构。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 平移过程中的结构加固原则先进行地基调查鉴定2022/7/18256 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试验加固原则先进行基础调查鉴定2022/7/18266 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

9、钢筋桩基检测加固原则2022/7/18276 基础加固和托换挖掘挖掘地基潜力-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。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。改善结构整体刚度加强墙体刚度，加强纵横墙的连接等尽量简易施工、运输、周边环境先进行地基基础调查鉴定图 素混凝土加固套6 基础加固和托换基础加固基础补强注浆加大基础底面积-加宽、加筏板式基础图 基础补强注浆6 基础加固和托换基础加固基础补强注浆加大基础底面积-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6 基础加固和托换基础加固基础补强注浆加大基础底面

10、积-加宽、加筏板式基础图 桥墩下桩式基础加固左-新加打入桩 中-新加钻孔桩 3-新加静压桩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13 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地基加固作用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

11、，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，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

12、，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，使地基能承受拉力，防止断裂，保持整体性，提高刚度，改变地基土体的应力场和应变场，从而提高地基的承载力，改善地基