頂升糾偏技術在重慶地區的應用

王超，李成芳

(重慶市建筑科學研究院，重慶 400016)

頂升糾偏技術在重慶地區的應用

王超，李成芳

(重慶市建筑科學研究院，重慶 400016)

該文根據重慶地區砌體房屋的實際情況，利用幾何學知識推導出了砌體房屋頂升法糾傾設計時頂升點頂升量的計算公式。經過實際工程的實踐檢驗，該計算公式可以用來進行頂升法頂升量的計算，計算結果滿足實際工程需要。

砌體房屋；頂升法；計算公式；頂升量

0 前言

重慶地區屬典型的山區城市，淺基礎中土巖組合地基較為常見，深基礎以樁基礎為主，近年來高填方地基也逐漸增多。土巖地基、填土地基的主要特征是地基土分布的均勻性差，在上部結構荷載作用下，常造成壓縮層土變形差異大而產生不均勻沉降；另外，近年來機械成孔樁也在大量使用，該項工藝存在的主要問題是清渣效果差，樁端沉渣較厚。上部荷載作用下，樁端變形差異大時，也會造成房屋傾斜問題。

目前在重慶地區房屋糾偏技術尚未得到廣泛地應用，在重慶地區房屋發生超過規范的傾斜后，大多數情況下都是進行了拆除重建，造成極大的資源浪費和經濟損失。故對傾斜房屋進行有效的糾傾加固處理是比較經濟合理的解決方式。而在眾多的房屋糾傾方法中，頂升法無疑是最常用、最經濟、和最易控制一種方法。

下面以一個房屋糾傾成功案例為基礎，介紹頂升糾偏技術在重慶地區的應用情況，希望該種技術對類似工程起到借鑒作用。

1 工程概況

重慶市某小學職工宿舍為6層磚混結構房屋，建筑面積約為1200m2。該房屋基礎為墻下條形基礎，墻體為混合砂漿砌燒結頁巖磚，樓屋面均為預應力空心板，設置了圈梁和構造柱。該建筑物于1997年開工建設，1998年完工后投入使用。由于該建筑物部分基礎持力層較軟弱，且位于滑坡帶上，目前雖已對滑坡帶進行了治理，但該樓已產生一定的沉降變形，根據傾斜觀測資料，該樓向西傾斜率約為12.3‰，向北傾斜率為10.3‰，整幢樓呈由東南向西北方向的整體雙向傾斜狀態。為保建筑物的安全使用，需要對其進行糾傾處理。如圖1、圖2所示。

圖1 擬糾傾房屋外立面圖

圖2 擬糾傾房屋平面圖

2 方案比選

在該工程論證階段提出來兩種解決方案。第一種方案是直接將該棟建筑拆除并安置樓上居民方案；第二種方案是對該樓房進行糾傾加固處理，使其滿足使用要求。

經過分析由于所涉及的住戶較多，拆除該棟建筑既要賠償居民購買新樓房的費用，還要賠償居民的臨時居住費，拆遷費用太大；更何況拆除樓房社會影響較大。綜合兩方面的原因，排除了拆遷方案，確定了對樓房糾傾加固的方案。

3 糾傾方案設計

3.1 糾傾原理及方法

頂升糾傾法[1]是在建筑物的基礎沉降較大部位，利用千斤頂頂升辦法，通過調整建筑物各個部位的沉降量來達到糾傾房屋的目的。頂升糾傾有可以不降低原建筑物標高、對地基擾動小的優點。最終使具有過大傾斜率（即建筑的傾斜率超過規范限值）的建筑調整到較小傾斜率（傾斜率在規范要求范圍之內）的過程，如圖3所示。

圖3 頂升前后房屋狀態

頂升法涉及內容主要包括以下幾項。

（1）頂升系統設計，即設計一個托換體系。一般對于砌體結構在地面一定高度處，沿著承重墻設置一圈封閉的鋼筋混凝土托換梁，并在其底部安放千斤頂作為頂升體系。

（2）確定頂升點，即確定千斤頂的數量和擱放位置。千斤頂的數量應根據建筑的總質量和千斤頂的量程綜合確定。在千斤頂數量確定后，應均勻布置于托換梁以下。

（3）確定頂升量，等到千斤頂的數量和安放點確定以后，應該通過計算確定各個點頂升量數值。

（4）在以上四步準備完成以后，應嚴格按照頂升量進行頂升施工。

（5）頂升施工完成以后，應該進行構造柱的連接，托換梁底磚墻砌筑等收尾工作。

（6）在施工過程中對房屋進行監控，隨時了解房屋的狀態，實現動態施工。

3.2 頂升體系設計

砌體房屋頂升糾偏時相當于上部荷載通過新設托換梁和墻體組成的墻梁傳遞到支撐點上，再由支點傳到基礎上。那么托換梁、千斤頂支點以及底座需要構成穩固的整體，實現力的傳遞，達到頂升的目的。如圖4所示。

圖4 房屋頂升糾傾設計示意圖頂升前后房屋狀態

房屋糾傾設計時，頂升梁可以按照倒置的彈性地基梁進行設計計算，計算寬度為相鄰三個支撐點的兩邊緣支點間距[2]。當梁或墻體的承載力驗算不能滿足時，可以通過調整支承點的跨度或采取增大梁截面或加強墻體的方式進行處理。

3.3 頂升點設計

應該根據建筑的實際情況，包括建筑外形、建筑門窗位置和所采用千斤頂的技術指標等確定千斤頂的擱放位置。其數量應根據建筑上部結構的總重量和千斤頂量程倍數關系確定，并留有一定的富余量，如圖5所示。

在千斤頂的數量及其擱放位置確定后，就需要精確計算各個頂升點的具體頂升量，來指導施工。本文著重闡述頂升量的確定。

3.4 頂升量計算

3.4.1 影響頂升量的因素

砌體房屋糾傾設計對于頂升量的確定應考慮多種因素影響，總結起來影響頂升量數值的因素主要有以下幾點。

（1）房屋傾斜率

圖5 千斤頂布置平面圖

房屋的傾斜率分為兩個方向，即X向和Y向傾斜率。如果房屋僅在一個方向發生了傾斜，我們稱之為單向傾斜，糾傾設計時僅考慮一個方向即可；如果房屋兩個方向均發生了傾斜，那么我們稱之為雙向傾斜，糾傾設計時要綜合考慮兩個方向的影響。實際工程中，房屋的傾斜一般都是雙向傾斜，鮮見單向傾斜。

房屋傾斜率是影響頂升量的最主要的因素，它決定了頂升量的絕對值大小。即傾斜率越大，需要頂升高度就越大，反之亦然。

老福無可奈何地說：“好，這次就聽您的，等您出院了吧。以后別再給我找這種事了，我不是心理醫生，沒工夫老陪他們聊天。”

故在糾傾設計以前，首先需要準確測量房屋兩個方向的傾斜，為下一步的工作打好基礎。

（2）頂升點的相對位置

在計算確定頂升量之前，應該首先按照本文第3.3節的內容確定好頂升支撐點，也就是擱放千斤頂的位置。再次應該尋找一個合適的坐標原點，也就是頂升點相對位置的起算點。一般情況下這個坐標原點應選在房屋四大角沉降量最小的那個角點處，這樣選擇的優點是概念比較清楚。換言之，距離這個點越遠則需要頂升的高度就越大，距離這個點越近則需要頂升的高度就越小。這樣在設計或施工前，對各個點的頂升量就會有一個清晰的認識和判斷。

（3）頂升總高度

首先明確頂升總高度h的概念，就是說在所有的頂升點中，頂升高度最大的那個點的頂升高度。而對應的這個頂升點稱之為頂升高度控制點。

房屋糾傾設計時，對房屋整體的頂升量越大，則對于房屋糾偏越有利。因為在這一過程中可以調整的余地比較充分。比如說某幾個頂升點的頂升量由于計算失誤、或者是操作失誤、亦或是讀數誤差而導致房屋糾傾出現偏差，則可以在頂升總高度到達之前進行調整。

但是從另一個角度分析，頂升總高度越大則對房屋的安全性越不利，因為頂升過程中上部結構在托換梁處以點支撐的方式站立，相對于和地圈梁的全接觸狀態相比較處于相對不穩定的狀態，因此頂升總高度不宜過高，頂升的時間越短越好，一般要求頂升總高度不超過600mm。

（4）基礎沉降的影響

3.4.2 頂升點頂升量公式推導

（1） 假設條件

在推導計算公式以前我們假設（如圖6、圖7所示）：

圖6 糾傾房屋外立面圖

圖7 擬糾傾房屋平面圖

①假設需要糾偏的砌體房屋外形為矩形，不妨假設長度為L、寬度為B；

②假設需要糾偏的砌體房屋僅發生了單向傾斜，不妨假設為長度方向發生了傾斜，進一步假設傾斜率為α%；

③假設坐標原點為O點，并且假設其絕對標高為±0.000。

（2） 公式推導

如前所述，圖5中h表示的是M支撐點的頂升量，在M點升高h距離的情況下，其絕對標高將與坐標原點O的絕對標高相等。依次類推,如果房屋所有頂升點的絕對標高均達到±0.000標高時，房屋底盤將達到水平狀態，傾斜率也將達到0%，使得房屋傾斜率滿足規范要求。根據幾何學知識可以得到單向傾斜時，房屋各個頂升點的頂升量計算公式為：

式（1）中：h-表示頂升點的頂升量；

a-表示頂升點在x方向距離坐標原點的距離；

α%-表示x方向房屋的傾斜率。

式(1)僅表示房屋在x方向單向傾斜時頂升點的頂升量計算公式。下面就討論當房屋在x方向發生α%傾斜的同時，y方向也發生了β%的傾斜。此時，頂升點M的頂升量計算公式，同樣根據幾何學知識M點在雙向傾斜情況下的頂升量計算公式為：

按照式（1）和式（2）計算所得頂升量進行頂升施工后，房屋底盤各頂升點絕對標高將均達到±0.000。但是考慮到在施工過程中便于操作和對頂升量有一定的控制余量，將房屋的整體標高提供一個數值h',h'可根據工程實際情況確定。則最終雙向傾斜砌體房屋頂升點頂升量的計算公式為：

式（3）同樣適用于圓形平面建筑及其他任何形狀的建筑頂升糾偏設計頂升點頂升量的計算。

3.4.3 頂升量計算

該工程設計時首先對地基進行了灌漿處理，以保證地基不再繼續沉降，為后續的糾傾設計提供前提條件。因為工程東南角拐點（即：1軸/F軸交點）的沉降量最小，以該點作為坐標原點進行沉降量計算。計算參數如表1所示。

表1 既有建筑傾斜率統計表

根據各個頂升點相對于坐標原點的坐標，按照公式（3）進行計算，可以得到各個點的頂升量數值。現將各個點的數值標注到圖8中。

圖8 擬糾傾房屋頂升點頂升量標注圖

4 糾傾施工

（1）由于糾偏建筑物緊鄰另一棟建筑物，且中間伸縮縫處有連結鋼筋，在頂升施工前應將兩建筑物伸縮縫內清除干凈并將連結鋼筋斷開，以免頂升時另一棟建筑物阻礙頂升。

（2）應在托換梁施工完成且混凝土達到強度后，方可在托換梁下掏設頂升洞口。做法詳見圖9所示。

圖9 千斤頂擱放位置圖

（3）千斤頂頂升及托換:千斤頂的最大行程為120mm。一個行程到位后需要替換行程,千斤頂替換行程時，應先在千斤頂旁用備用千斤頂支頂牢靠方可卸載回程。在千斤頂下墊放事先準備好的鋼墊塊,千斤頂頂好后方可撤除備用千斤頂。樓房上升后及時使用快硬砂漿將磚墻砌在樓房上升后的空隙中。

（4）頂升的千斤頂上下應設置應力擴散的鋼墊塊，以防頂升時結構構件的局部破壞。

（5）頂升標尺應設置在每個支承點上，每次頂升量不宜超過10mm。各點頂升量的偏差應小于結構的允許變形。

5 結構修復設計

糾傾施工完成以后，需要對截斷的砌體結構構造柱[4]以及磚墻進行修復。該工程主要的修復節點如圖10、圖11所示。

圖11 就位后構造柱連接修復做法

6 施工過程監測

（1）建筑物四角掛線垂并采用全站儀進行實時監測，以便及時了解樓房傾斜度的變化。

（2）根據建筑平面設置頂升監測點網格，頂升前預先計算各頂升監測點的頂升量及每次頂升量控制值 (控制點的位移量見頂升監測點布置平面圖即圖8)，設置位移監測儀器進行實時監測，以便及時了解建筑物糾傾情況,實現平穩上升轉動。

（3）監測點應該進行位移監測,其位移監測儀器測量精度應不低于0.5mm，宜優先采用數據自動采集監測系統。

7 結語

該文以房屋傾斜率為基礎，總結推導出了房屋頂升糾傾頂升點頂升量的計算公式，并且將公式應用到實際工程中，得到了較好房屋糾傾效果，使其傾斜率滿足規范要求。到目前為止該工程已經竣工三年多，在使用中沒有再次出現傾斜，說明該次糾傾設計和施工取得了成功。

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ123-2012既有建筑地基基礎加固技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]葉書麟.地基處理工程實例應用手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2000：212-386.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ79-2012建筑地基處理技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[4]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50702-2011砌體結構加固設計規范 [S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

責任編輯：孫蘇，李紅

區縣建設

重慶市大足區提前完成棚戶區改造年度目標任務

一是成立了區棚戶區改造工作領導小組，建立了部門聯席會議機制，召開棚改工作例會5次，梳理解決征地拆遷、項目融資等重大問題6個。二是對轄區內棚戶區及城中村情況進行了全面調查摸底，并針對發現的問題制定了解決措施。三是根據實際情況，調整棚改計劃，將龍崗街道等39個片區棚戶區改造項目納入重慶市2018-2020年棚戶區改造規劃范圍。四是落實責任，明確了棚戶區改造實施單位、融資方式、政府購買服務的購買主體、承接主體及項目經費預算。五是2015年至今，發行項目收益債12億元，銀行融資18億元，為項目建設提供了有力的支持。截止9月，累計完成投資30500萬元，實施拆遷728戶，9.66萬m2，提前完成全年目標任務。（來源：大足區城鄉建委）

Application of Jacking Rectification Technology in Chongqing

Based on the actual situation of masonry buildings in Chongqing,the computation formulasfor jacking point and jacking amount required in jacking rectification for these buildings are deduced with geometric knowledge,and proved to be feasible through actual cases,with the calculation resultsproved to meet theactual engineering requirements.

masonry buildings;jacking method;computation formulas;jacking amount

TU36

A

1671-9107（2017）10-0023-05

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.10.023

2017-04-11

王超（1985-），男，山東臨沂人，研究生，工程師，主要從事建筑結構加固及檢測工作。