歷史建筑基礎(chǔ)加固及糾偏研究

奚江琳 史新剛 吳 迪

歷史建筑是一個(gè)綜合的概念,要跳出舊有“文物保護(hù)”的單一概念,走向包括文物古跡、古建筑、近現(xiàn)代優(yōu)秀建筑及歷史街區(qū)在內(nèi)的一切具有歷史文化價(jià)值和在特定歷史階段具有一定影響的、反映民族和地方特色的建筑[1]。歷史建筑是不可再生資源,一旦毀壞將造成不可估量的損失,因此對(duì)歷史建筑的保護(hù)是歷史賦予我們的責(zé)任,也是社會(huì)發(fā)展的需要。面對(duì)城市化建設(shè)加快的步伐,帶來(lái)的是對(duì)歷史建筑建設(shè)性破壞,歷史建筑保護(hù)現(xiàn)狀堪憂,因此如何保護(hù)好歷史建筑是建筑工程專(zhuān)業(yè)面臨的重大課題。因此本文將針對(duì)歷史建筑的基礎(chǔ)問(wèn)題進(jìn)行分析研究。

1 歷史建筑出現(xiàn)的基礎(chǔ)問(wèn)題

從歷史建筑的概念來(lái)看,這類(lèi)建筑都是建成有一定年限,隨著時(shí)間的推移,會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。基礎(chǔ)是一棟樓的根本,“萬(wàn)丈高樓平地起”人們只看到建筑光鮮的外表,但是沒(méi)有建筑下部基礎(chǔ)的堅(jiān)實(shí)支撐建筑物是不能“高聳入云”的。當(dāng)建筑物基礎(chǔ)沉降過(guò)大或沉降差過(guò)大,會(huì)影響建筑正常使用,本身歷史建筑都已使用多年,安全問(wèn)題是建筑壽命面臨的重大挑戰(zhàn)。

2 對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題的歷史建筑的勘察

1)建筑物地基工程勘察資料。分析已有建筑物地基工程勘察資料,如原有工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料不能滿(mǎn)足分析要求,或應(yīng)用原有工程勘察資料難以解釋建筑物沉降情況時(shí),應(yīng)對(duì)地基進(jìn)行補(bǔ)勘。2)沉降和不均勻沉降觀測(cè)資料。力求了解建筑物沉降和不均勻沉降發(fā)展過(guò)程。應(yīng)對(duì)近期沉降資料,包括沉降和不均勻沉降值,特別是沉降速率要有正確的了解。3)建筑物上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料。詳細(xì)分析建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況,對(duì)加層改建工程,應(yīng)詳細(xì)了解加層改建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況,對(duì)地基中修建地下工程應(yīng)詳細(xì)了解地下工程設(shè)計(jì)資料。4)周?chē)h(huán)境情況。掌握建(構(gòu))筑物周?chē)h(huán)境情況,包括地下管線等市政設(shè)施、鄰近建筑物結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)情況等。分析其對(duì)加固建筑物的影響,以及建筑物地基加固對(duì)鄰近建(構(gòu))筑物的影響。5)建筑物施工資料。要了解建筑物地基基礎(chǔ)施工資料,特別是由施工質(zhì)量不良造成工程事故的尤其重要。對(duì)加層改建和地基中修建地下工程情況要詳細(xì)了解施工組織設(shè)計(jì)。

3 歷史建筑基礎(chǔ)加固糾偏原因分析及技術(shù)研究

3.1 房屋沉降及傾斜的主要原因分析

根據(jù)上步的勘察結(jié)果,具體分析產(chǎn)生問(wèn)題的原因,有由于上步結(jié)構(gòu)變化、當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)就沒(méi)有滿(mǎn)足荷載要求、選址不合理、地基土層不滿(mǎn)足要求等等,要以嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度去具體問(wèn)題具體分析,不可只憑經(jīng)驗(yàn)。

3.2 糾偏技術(shù)研究

3.2.1 迫降糾偏技術(shù)

1)加載糾偏技術(shù)。通過(guò)在建筑物沉降較少的一側(cè)加載,迫使地基土變形產(chǎn)生沉降,達(dá)到糾偏目的稱(chēng)為加載糾偏。最常用的加載手段是堆載,在沉降較少一側(cè)堆放重物,如鋼錠、砂石及其他重物。加載糾偏又稱(chēng)為堆載加壓糾偏法。該法較適用于建(構(gòu))筑物剛度較好,跨度不大,地基為深厚軟黏土地基情況。對(duì)于由于相鄰建筑物荷載影響產(chǎn)生不均勻沉降和由于加載速度偏快,土體側(cè)向位移過(guò)大造成沉降偏大的情況具有較好的效果。糾偏過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè),嚴(yán)格控制加載速率。加載糾偏也可通過(guò)錨樁加壓實(shí)現(xiàn)。2)基礎(chǔ)底地基中掏土糾偏。直接在基礎(chǔ)下地基中掏土對(duì)建筑物沉降反應(yīng)敏感,一定要嚴(yán)密監(jiān)測(cè),利用監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整掏土施工順序及掏土數(shù)量。掏土又可分為鉆孔取土、人工直接掏挖和水沖掏土方法。若建筑物底面積較大,可在基礎(chǔ)底板上鉆孔埋套管取土。取土后采用人工掏土和鉆孔取土兩種。人工掏土套管深度即為掏土深度,鉆孔取土套管深度為開(kāi)始取土深度,取土深度由鉆孔深度決定。3)基礎(chǔ)側(cè)地基中掏土糾偏。在建筑物沉降較小的一面外側(cè)地基中設(shè)置一排密集的鉆孔,在靠近地面處用套管保護(hù),在適當(dāng)深度通過(guò)鉆孔取土,使地基土發(fā)生側(cè)向位移,增大該側(cè)沉降量,達(dá)到糾偏目的。如需要,也可加密鉆孔,使之形成深溝。基礎(chǔ)外側(cè)地基中掏土糾偏施工過(guò)程中大致可分為定孔位、鉆孔、下套管、掏土、孔內(nèi)作必要排水和最終拔管回填等階段。孔位(孔距)按樓房平面形式、傾斜方向和傾斜率、房屋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及地基土層情況確定。鉆孔直徑一般采用400 mm,孔深和套管長(zhǎng)度根據(jù)掏土部位確定。掏土使用大型麻花鉆或大鍋錐。掏土順序、深度、次數(shù)、間隔時(shí)間根據(jù)監(jiān)測(cè)資料和傾斜情況分析確定。孔內(nèi)排水采用潛水泵,通過(guò)降水可促進(jìn)土體傾向移動(dòng)。拔管也應(yīng)間隔進(jìn)行,并及時(shí)回填土料。

3.2.2 頂升糾偏技術(shù)

頂升糾偏技術(shù)是將建筑物基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)沿某一特定位置進(jìn)行分離,在分離區(qū)設(shè)置若干個(gè)支承點(diǎn),通過(guò)安裝在支承點(diǎn)的頂升設(shè)備,使建筑物沿某一直線(點(diǎn))作平面轉(zhuǎn)動(dòng),使傾斜建筑物得到糾正。為確保上部分離體的整體性和剛度,采用鋼筋混凝土加固,通過(guò)分級(jí)托換,形成全封閉的頂升支承梁(柱)體系。對(duì)已傾斜建筑物進(jìn)行頂升糾偏,需對(duì)頂升支承梁體系、施工平面、頂升量和頂升頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 歷史建筑基礎(chǔ)加固糾偏的主要設(shè)計(jì)思路和方法

一般采用先加固再糾偏的方法。

第一步采用錨桿靜壓樁對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理,然后在傾斜的部位采取分區(qū)段封樁的辦法,即在沉降量較大的一側(cè)先封閉樁孔,使錨桿靜壓樁提供的樁基反力首先作用在沉降量較大一側(cè)的基礎(chǔ)上,通過(guò)房屋的沉降觀測(cè),待糾偏完成后再封閉另一側(cè)樁頭,使整個(gè)樁體共同受力。

第二步采用適宜的糾偏方法進(jìn)行糾偏。

5 結(jié)語(yǔ)

歷史建筑加固及糾偏的研究可為歷史建筑的保護(hù)提供技術(shù)支持,延長(zhǎng)歷史建筑的壽命,在今后的工程建設(shè)中要綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí),使基礎(chǔ)加固糾偏工程能發(fā)揮最大的效益。

[1] 汝軍紅.歷史建筑保護(hù)導(dǎo)則與保護(hù)技術(shù)研究——沈陽(yáng)近代建筑保護(hù)利用的理論與實(shí)踐[D].天津:天津大學(xué),2007.

[2] 龍 衛(wèi).巖土工程與路基[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2006.[3] 陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)[M].第4版.北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[4] 龔曉南.地基處理新技術(shù)[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2006.