顶升纠偏技术在重庆地区的应用

王超，李成芳

(重庆市建筑科学研究院，重庆 400016)

顶升纠偏技术在重庆地区的应用

王超，李成芳

(重庆市建筑科学研究院，重庆 400016)

该文根据重庆地区砌体房屋的实际情况，利用几何学知识推导出了砌体房屋顶升法纠倾设计时顶升点顶升量的计算公式。经过实际工程的实践检验，该计算公式可以用来进行顶升法顶升量的计算，计算结果满足实际工程需要。

砌体房屋；顶升法；计算公式；顶升量

0 前言

重庆地区属典型的山区城市，浅基础中土岩组合地基较为常见，深基础以桩基础为主，近年来高填方地基也逐渐增多。土岩地基、填土地基的主要特征是地基土分布的均匀性差，在上部结构荷载作用下，常造成压缩层土变形差异大而产生不均匀沉降；另外，近年来机械成孔桩也在大量使用，该项工艺存在的主要问题是清渣效果差，桩端沉渣较厚。上部荷载作用下，桩端变形差异大时，也会造成房屋倾斜问题。

目前在重庆地区房屋纠偏技术尚未得到广泛地应用，在重庆地区房屋发生超过规范的倾斜后，大多数情况下都是进行了拆除重建，造成极大的资源浪费和经济损失。故对倾斜房屋进行有效的纠倾加固处理是比较经济合理的解决方式。而在众多的房屋纠倾方法中，顶升法无疑是最常用、最经济、和最易控制一种方法。

下面以一个房屋纠倾成功案例为基础，介绍顶升纠偏技术在重庆地区的应用情况，希望该种技术对类似工程起到借鉴作用。

1 工程概况

重庆市某小学职工宿舍为6层砖混结构房屋，建筑面积约为1200m2。该房屋基础为墙下条形基础，墙体为混合砂浆砌烧结页岩砖，楼屋面均为预应力空心板，设置了圈梁和构造柱。该建筑物于1997年开工建设，1998年完工后投入使用。由于该建筑物部分基础持力层较软弱，且位于滑坡带上，目前虽已对滑坡带进行了治理，但该楼已产生一定的沉降变形，根据倾斜观测资料，该楼向西倾斜率约为12.3‰，向北倾斜率为10.3‰，整幢楼呈由东南向西北方向的整体双向倾斜状态。为保建筑物的安全使用，需要对其进行纠倾处理。如图1、图2所示。

图1 拟纠倾房屋外立面图

图2 拟纠倾房屋平面图

2 方案比选

在该工程论证阶段提出来两种解决方案。第一种方案是直接将该栋建筑拆除并安置楼上居民方案；第二种方案是对该楼房进行纠倾加固处理，使其满足使用要求。

经过分析由于所涉及的住户较多，拆除该栋建筑既要赔偿居民购买新楼房的费用，还要赔偿居民的临时居住费，拆迁费用太大；更何况拆除楼房社会影响较大。综合两方面的原因，排除了拆迁方案，确定了对楼房纠倾加固的方案。

3 纠倾方案设计

3.1 纠倾原理及方法

顶升纠倾法[1]是在建筑物的基础沉降较大部位，利用千斤顶顶升办法，通过调整建筑物各个部位的沉降量来达到纠倾房屋的目的。顶升纠倾有可以不降低原建筑物标高、对地基扰动小的优点。最终使具有过大倾斜率（即建筑的倾斜率超过规范限值）的建筑调整到较小倾斜率（倾斜率在规范要求范围之内）的过程，如图3所示。

图3 顶升前后房屋状态

顶升法涉及内容主要包括以下几项。

（1）顶升系统设计，即设计一个托换体系。一般对于砌体结构在地面一定高度处，沿着承重墙设置一圈封闭的钢筋混凝土托换梁，并在其底部安放千斤顶作为顶升体系。

（2）确定顶升点，即确定千斤顶的数量和搁放位置。千斤顶的数量应根据建筑的总质量和千斤顶的量程综合确定。在千斤顶数量确定后，应均匀布置于托换梁以下。

（3）确定顶升量，等到千斤顶的数量和安放点确定以后，应该通过计算确定各个点顶升量数值。

（4）在以上四步准备完成以后，应严格按照顶升量进行顶升施工。

（5）顶升施工完成以后，应该进行构造柱的连接，托换梁底砖墙砌筑等收尾工作。

（6）在施工过程中对房屋进行监控，随时了解房屋的状态，实现动态施工。

3.2 顶升体系设计

砌体房屋顶升纠偏时相当于上部荷载通过新设托换梁和墙体组成的墙梁传递到支撑点上，再由支点传到基础上。那么托换梁、千斤顶支点以及底座需要构成稳固的整体，实现力的传递，达到顶升的目的。如图4所示。

图4 房屋顶升纠倾设计示意图顶升前后房屋状态

房屋纠倾设计时，顶升梁可以按照倒置的弹性地基梁进行设计计算，计算宽度为相邻三个支撑点的两边缘支点间距[2]。当梁或墙体的承载力验算不能满足时，可以通过调整支承点的跨度或采取增大梁截面或加强墙体的方式进行处理。

3.3 顶升点设计

应该根据建筑的实际情况，包括建筑外形、建筑门窗位置和所采用千斤顶的技术指标等确定千斤顶的搁放位置。其数量应根据建筑上部结构的总重量和千斤顶量程倍数关系确定，并留有一定的富余量，如图5所示。

在千斤顶的数量及其搁放位置确定后，就需要精确计算各个顶升点的具体顶升量，来指导施工。本文着重阐述顶升量的确定。

3.4 顶升量计算

3.4.1 影响顶升量的因素

砌体房屋纠倾设计对于顶升量的确定应考虑多种因素影响，总结起来影响顶升量数值的因素主要有以下几点。

（1）房屋倾斜率

图5 千斤顶布置平面图

房屋的倾斜率分为两个方向，即X向和Y向倾斜率。如果房屋仅在一个方向发生了倾斜，我们称之为单向倾斜，纠倾设计时仅考虑一个方向即可；如果房屋两个方向均发生了倾斜，那么我们称之为双向倾斜，纠倾设计时要综合考虑两个方向的影响。实际工程中，房屋的倾斜一般都是双向倾斜，鲜见单向倾斜。

房屋倾斜率是影响顶升量的最主要的因素，它决定了顶升量的绝对值大小。即倾斜率越大，需要顶升高度就越大，反之亦然。

老福无可奈何地说：“好，这次就听您的，等您出院了吧。以后别再给我找这种事了，我不是心理医生，没工夫老陪他们聊天。”

故在纠倾设计以前，首先需要准确测量房屋两个方向的倾斜，为下一步的工作打好基础。

（2）顶升点的相对位置

在计算确定顶升量之前，应该首先按照本文第3.3节的内容确定好顶升支撑点，也就是搁放千斤顶的位置。再次应该寻找一个合适的坐标原点，也就是顶升点相对位置的起算点。一般情况下这个坐标原点应选在房屋四大角沉降量最小的那个角点处，这样选择的优点是概念比较清楚。换言之，距离这个点越远则需要顶升的高度就越大，距离这个点越近则需要顶升的高度就越小。这样在设计或施工前，对各个点的顶升量就会有一个清晰的认识和判断。

（3）顶升总高度

首先明确顶升总高度h的概念，就是说在所有的顶升点中，顶升高度最大的那个点的顶升高度。而对应的这个顶升点称之为顶升高度控制点。

房屋纠倾设计时，对房屋整体的顶升量越大，则对于房屋纠偏越有利。因为在这一过程中可以调整的余地比较充分。比如说某几个顶升点的顶升量由于计算失误、或者是操作失误、亦或是读数误差而导致房屋纠倾出现偏差，则可以在顶升总高度到达之前进行调整。

但是从另一个角度分析，顶升总高度越大则对房屋的安全性越不利，因为顶升过程中上部结构在托换梁处以点支撑的方式站立，相对于和地圈梁的全接触状态相比较处于相对不稳定的状态，因此顶升总高度不宜过高，顶升的时间越短越好，一般要求顶升总高度不超过600mm。

（4）基础沉降的影响

3.4.2 顶升点顶升量公式推导

（1） 假设条件

在推导计算公式以前我们假设（如图6、图7所示）：

图6 纠倾房屋外立面图

图7 拟纠倾房屋平面图

①假设需要纠偏的砌体房屋外形为矩形，不妨假设长度为L、宽度为B；

②假设需要纠偏的砌体房屋仅发生了单向倾斜，不妨假设为长度方向发生了倾斜，进一步假设倾斜率为α%；

③假设坐标原点为O点，并且假设其绝对标高为±0.000。

（2） 公式推导

如前所述，图5中h表示的是M支撑点的顶升量，在M点升高h距离的情况下，其绝对标高将与坐标原点O的绝对标高相等。依次类推,如果房屋所有顶升点的绝对标高均达到±0.000标高时，房屋底盘将达到水平状态，倾斜率也将达到0%，使得房屋倾斜率满足规范要求。根据几何学知识可以得到单向倾斜时，房屋各个顶升点的顶升量计算公式为：

式（1）中：h-表示顶升点的顶升量；

a-表示顶升点在x方向距离坐标原点的距离；

α%-表示x方向房屋的倾斜率。

式(1)仅表示房屋在x方向单向倾斜时顶升点的顶升量计算公式。下面就讨论当房屋在x方向发生α%倾斜的同时，y方向也发生了β%的倾斜。此时，顶升点M的顶升量计算公式，同样根据几何学知识M点在双向倾斜情况下的顶升量计算公式为：

按照式（1）和式（2）计算所得顶升量进行顶升施工后，房屋底盘各顶升点绝对标高将均达到±0.000。但是考虑到在施工过程中便于操作和对顶升量有一定的控制余量，将房屋的整体标高提供一个数值h',h'可根据工程实际情况确定。则最终双向倾斜砌体房屋顶升点顶升量的计算公式为：

式（3）同样适用于圆形平面建筑及其他任何形状的建筑顶升纠偏设计顶升点顶升量的计算。

3.4.3 顶升量计算

该工程设计时首先对地基进行了灌浆处理，以保证地基不再继续沉降，为后续的纠倾设计提供前提条件。因为工程东南角拐点（即：1轴/F轴交点）的沉降量最小，以该点作为坐标原点进行沉降量计算。计算参数如表1所示。

表1 既有建筑倾斜率统计表

根据各个顶升点相对于坐标原点的坐标，按照公式（3）进行计算，可以得到各个点的顶升量数值。现将各个点的数值标注到图8中。

图8 拟纠倾房屋顶升点顶升量标注图

4 纠倾施工

（1）由于纠偏建筑物紧邻另一栋建筑物，且中间伸缩缝处有连结钢筋，在顶升施工前应将两建筑物伸缩缝内清除干净并将连结钢筋断开，以免顶升时另一栋建筑物阻碍顶升。

（2）应在托换梁施工完成且混凝土达到强度后，方可在托换梁下掏设顶升洞口。做法详见图9所示。

图9 千斤顶搁放位置图

（3）千斤顶顶升及托换:千斤顶的最大行程为120mm。一个行程到位后需要替换行程,千斤顶替换行程时，应先在千斤顶旁用备用千斤顶支顶牢靠方可卸载回程。在千斤顶下垫放事先准备好的钢垫块,千斤顶顶好后方可撤除备用千斤顶。楼房上升后及时使用快硬砂浆将砖墙砌在楼房上升后的空隙中。

（4）顶升的千斤顶上下应设置应力扩散的钢垫块，以防顶升时结构构件的局部破坏。

（5）顶升标尺应设置在每个支承点上，每次顶升量不宜超过10mm。各点顶升量的偏差应小于结构的允许变形。

5 结构修复设计

纠倾施工完成以后，需要对截断的砌体结构构造柱[4]以及砖墙进行修复。该工程主要的修复节点如图10、图11所示。

图11 就位后构造柱连接修复做法

6 施工过程监测

（1）建筑物四角挂线垂并采用全站仪进行实时监测，以便及时了解楼房倾斜度的变化。

（2）根据建筑平面设置顶升监测点网格，顶升前预先计算各顶升监测点的顶升量及每次顶升量控制值 (控制点的位移量见顶升监测点布置平面图即图8)，设置位移监测仪器进行实时监测，以便及时了解建筑物纠倾情况,实现平稳上升转动。

（3）监测点应该进行位移监测,其位移监测仪器测量精度应不低于0.5mm，宜优先采用数据自动采集监测系统。

7 结语

该文以房屋倾斜率为基础，总结推导出了房屋顶升纠倾顶升点顶升量的计算公式，并且将公式应用到实际工程中，得到了较好房屋纠倾效果，使其倾斜率满足规范要求。到目前为止该工程已经竣工三年多，在使用中没有再次出现倾斜，说明该次纠倾设计和施工取得了成功。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ123-2012既有建筑地基基础加固技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]叶书麟.地基处理工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000：212-386.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50702-2011砌体结构加固设计规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

责任编辑：孙苏，李红

区县建设

重庆市大足区提前完成棚户区改造年度目标任务

一是成立了区棚户区改造工作领导小组，建立了部门联席会议机制，召开棚改工作例会5次，梳理解决征地拆迁、项目融资等重大问题6个。二是对辖区内棚户区及城中村情况进行了全面调查摸底，并针对发现的问题制定了解决措施。三是根据实际情况，调整棚改计划，将龙岗街道等39个片区棚户区改造项目纳入重庆市2018-2020年棚户区改造规划范围。四是落实责任，明确了棚户区改造实施单位、融资方式、政府购买服务的购买主体、承接主体及项目经费预算。五是2015年至今，发行项目收益债12亿元，银行融资18亿元，为项目建设提供了有力的支持。截止9月，累计完成投资30500万元，实施拆迁728户，9.66万m2，提前完成全年目标任务。（来源：大足区城乡建委）

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，山东临沂人，研究生，工程师，主要从事建筑结构加固及检测工作。