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7.3 顶升纠倾


7.3.1 顶升纠倾适用于建筑物的整体沉降及不均匀沉降较大,以及倾斜建筑物基础为桩基础等不适用采用迫降纠倾的建筑纠倾。
7.3.2 顶升纠倾,可根据建筑物基础类型和纠倾要求,选用整体顶升纠倾、局部顶升纠倾。顶升纠倾的最大顶升高度不宜超过800mm;采用局部顶升纠倾,应进行顶升过程结构的内力分析,对结构产生裂缝等损伤,应采取结构加固措施。
7.3.3 顶升纠倾的设计,应符合下列规定:
    1 通过上部钢筋混凝土顶升梁与下部基础梁组成上、下受力梁系,中间采用千斤顶顶升,受力梁系平面上应连续闭合,且应进行承载力及变形等验算(图7.3.3-1)。
    2 顶升梁应通过托换加固形成,顶升托换梁宜设置在地面以上500mm位置,当基础梁埋深较大时,可在基础梁上增设钢筋混凝土千斤顶底座,并与基础连成整体。顶升梁、千斤顶、底座应形成稳固的整体(图7.3.3-2)。
    3 对砌体结构建筑,可根据墙体线荷载分布布置顶升点,顶升点间距不宜大于1.5m,且应避开门窗洞及薄弱承重构件位置;对框架结构建筑,应根据柱荷载大小布置。单片墙或单柱下顶升点数量,可按下式估算:

图7.3.3-1 千斤顶平面布置图

图7.3.3-1 千斤顶平面布置图
1—基础;2—千斤顶;3—托换梁;4—连系梁;5—后置牛腿

图7.3.3-2 顶升梁、千斤顶、底座布置

图7.3.3-2 顶升梁、千斤顶、底座布置
1—墙体;2—钢筋混凝土顶升梁;3—钢垫板;4—千斤顶;5—钢筋混凝土基础梁;
6—垫块(底座);7—框架梁;8—框架柱;9—托换牛腿;10—连系梁;11—原基础

       (7.3.3)

式中:n——顶升点数(个);
     Q——相应于作用的标准组合时,单片墙总荷载或单柱集中荷载(kN);
     Na——顶升支承点千斤顶的工作荷载设计值(kN),可取千斤顶额定工作荷载的0.8;
     K——安全系数,可取2.0。
    4 顶升量可根据建筑物的倾斜值、使用要求以及设计过纠量确定。纠倾后,倾斜值应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的要求。
7.3.4 砌体结构建筑的顶升梁系,可按倒置在弹性地基上的墙梁设计,并应符合下列规定:
    1 顶升梁设计时,计算跨度应取相邻三个支承点中两边缘支点间的距离,并进行顶升梁的截面承载力及配筋设计。
    2 当既有建筑的墙体承载力验算不能满足墙梁的要求时,可调整支承点的间距或对墙体进行加固补强。
7.3.5 框架结构建筑的顶升梁系的设置,应为有效支承结构荷载和约束框架柱的体系。顶升梁系包含顶升牛腿及连系梁两个部分,牛腿应按后设置牛腿设计,并应符合下列规定:
    1 计算分析截断前、后柱端的抗压,抗弯和抗剪承载力是否满足顶升要求。
    2 后设置牛腿,应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定,并验算牛腿的正截面受弯承载力,局部受压承载力及斜截面的受剪承载力。
    3 后设置牛腿设计时,钢筋的布置、焊接长度及(植筋)锚固应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010和《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的有关规定。
7.3.6 顶升纠倾的施工,应按下列步骤进行:
    1 顶升梁系的托换施工。
    2 设置千斤顶底座及顶升标尺,确定各点顶升值。
    3 对每个千斤顶进行检验,安放千斤顶。
    4 顶升前两天内,应设置完成监测测量系统,对尚存在连接的墙、柱等结构,以及水、电、暖气和燃气等进行截断处理。
    5 实施顶升施工。 
    6 顶升到位后,应及时进行结构连接和回填。
7.3.7 顶升纠倾的施工,应符合下列规定:
    1 砌体结构建筑的顶升梁应分段施工,梁分段长度不应大于1.5m,且不应大于开间墙段的1/3,并应间隔进行施工。主筋应预留搭接或焊接长度,相邻分段混凝土接头处,应按混凝土施工缝做法进行处理。当上部砌体无法满足托换施工要求,可在各段设置支承芯垫,其间距应视实际情况确定。
    2 框架结构建筑的顶升梁、牛腿施工,宜按柱间隔进行,并应设置必要的辅助措施(如支撑等)。当在原柱中钻孔植筋时,应分批(次)进行,每批(次)钻孔削弱后的柱净截面,应满足柱承载力计算要求。
    3 顶升的千斤顶上、下应设置应力扩散的钢垫块,顶升过程应均匀分布,且应有不少于30%的千斤顶保持与顶升梁、垫块、基础梁连成一体。
    4 顶升前,应对顶升点进行承载力试验。试验荷载应为设计荷载的1.5倍,试验数量不应少于总数的20%,试验合格后,方可正式顶升。
    5 顶升时,应设置水准仪和经纬仪观测站。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。
    6 顶升应设统一的监测系统,并应保证千斤顶按设计要求同步顶升和稳固。
    7 千斤顶回程时,相邻千斤顶不得同时进行;回程前,应先用楔形垫块进行保护,或采用备用千斤顶支顶进行保护,并保证千斤顶底座平稳。楔形垫块及千斤顶底座垫块,应采用外包钢板的混凝土垫块或钢垫块。垫块使用前,应进行强度检验。
    8 顶升达到设计高度后,应立即在墙体交叉点或主要受力部位增设垫块支承,并迅速进行结构连接。顶升高度较大时,应设置安全保护措施。千斤顶应待结构连接达到设计强度后,方可分批分期拆除。
    9 结构的连接处应不低于原结构的强度,纠倾施工受到削弱时,应进行结构加固补强。


条文说明

7.3 顶升纠倾

7.3.1 顶升纠倾是通过钢筋混凝土或砌体的结构托换加固技术,将建筑物的基础和上部结构沿某一特定的位置进行分离,采用钢筋混凝土进行加固、分段托换、形成全封闭的顶升托换梁(柱)体系。设置能支承整个建筑物的若干个支承点,通过这些支承点的顶升设备的启动,使建筑物沿某一直线(点)作平面转动,即可使倾斜建筑物得到纠正。若大幅度调整各支承点的顶高量,即可提高建筑物的标高。
    顶升纠倾过程是一种基础沉降差异快速逆补偿过程,当地基土的固结度达80%以上,基础沉降接近稳定时,可通过顶升纠倾来调整剩余不均匀沉降。
    顶升纠倾法仅对沉降较大处顶升,而沉降小处则仅作分离及同步转动,其目的是将已倾斜的建筑物纠正,该法适用于各类倾斜建筑物。
7.3.2 顶升纠倾早期在福建、浙江、广东等省应用较多,现在国内应用已较普遍,这足以证明顶升纠倾技术是一种可靠的技术,但如何正确使用却是问题的关键。某工程公司承接了一栋三层住宅的顶升纠倾,由于施工未能遵循一般的规律,顶升施工作用与反作用力,即基础梁与托换梁这对关系不具备,顶升机具没有足够的安全储备和承托垫块无法提供稳定性等原因造成重大的工程事故。从理论上顶升高度是没有限值的,但为确保顶升的稳定性,本规范规定顶升纠倾最大顶升高度不宜超过80cm。因为当一次顶升高度达到80cm时,其顶升的建筑物整体稳定性存在较大风险,目前国内虽已有顶升240cm的成功例子,但实际是分多次顶升施工的。
    整体顶升也可应用于建筑物竖向抬升,提高其空间使用功能。
7.3.3 顶升纠倾设计必须遵循下列原则:
    1 顶升应通过钢筋混凝土组成的一对上、下受力梁系实施,虽然在实际工程中已出现类似利用锚杆静压桩、原有基础或地基作为反力基座来进行顶升纠倾,其应用主要为较小型建筑物,且实际工程不多,尚缺乏普遍性,并存在一定的不确定因素和危险性,因此规范仍强调应由上、下梁系受力。
    2 原规范采用荷载设计值,荷载分项系数约为1.35,本次修订改为采用荷载标准组合值,安全系数调整为2.0,以保持安全储备与原规范一致。
    3 托换梁(柱)体系应是一套封闭式的钢筋混凝土结构体系。
    4 顶升是在钢筋混凝土梁柱之间进行,因此顶升梁及底座都应该是钢筋混凝土的整体结构。
    5 顶升的支托垫块必须是钢板混凝土块或钢垫块,具有足够的承载力及平整度,且是组合装配的工具式垫块,可抵抗水平力。顶升过程中保证上下顶升梁及千斤顶、垫块有不少于30%支点可连成一整体。
    顶升量的确定应包括三个方面:
        1)纠正建筑物倾斜所需各点的顶升量,可根据不同倾斜率及距离计算。
        2)使用要求需要的整体顶升量。
        3)过纠量。考虑纠正以后建筑物沉降尚未稳定还有少量的倾斜,则可通过超量的纠正来调整最终的垂直度。这个量应通过沉降计算确定,要求超过的纠倾量或最终稳定的倾斜值应满足现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的要求,当计算不能满足时,则应进行地基基础加固。
7.3.4 砌体结构建筑的荷载是通过砌体传递的。根据顶升的技术特点,顶升时砌体结构的受力特点相当于墙梁作用体系或将托换梁上的墙体视为弹性地基,托换梁按支座反力作用下的弹性地基梁设计。考虑协同工作的差异,顶升梁的支座计算距离可按图5所示选取。有地区经验时也可加大顶升梁的刚度,不考虑墙体的刚度,按连续梁进行顶升梁设计。

图5 计算跨度示意

图5 计算跨度示意

7.3.5 框架结构荷载是通过框架柱传递的,顶升力应作用于框架柱下,但是要将框架柱切断,首先必须增设一个能支承整体框架柱的结构体系,这个结构托换体系就是后设置的牛腿及连系梁共同组成的。连系梁应能约束框架柱间的变位及调整差异顶升量。
    纠倾前建筑已出现倾斜,结构的内力有不同程度的变化,断柱时结构的内力又将发生改变,因此设计时应对各种状态下的结构内力进行验算。
7.3.6 顶升纠倾一般分为顶升梁系托换,千斤顶设置与检验,测量监测系统设置,统一指挥系统设置、整体顶升、结构连接修复等步骤。
7.3.7 砌体结构进行顶升托换梁施工前,必须对墙体按平面进行分段,其分段长度不应大于1.5m,应根据砌体质量考虑在分段长度内每0.5m~0.6m先开凿一个竖槽,设置一个芯垫(芯垫埋入托换梁不取出,应不影响托换梁的承载力、钢筋绑扎及混凝土浇筑施工),用高强度等级水泥砂浆塞紧。预留搭接钢筋向两边凿槽外伸,且相邻墙段应间隔进行,并每段长不超过开间段的1/3,门窗洞口位置保证连续不得中断。
    框架结构建筑的施工应先进行后设置牛腿、连系梁及千斤顶下支座的施工。由于凿除结构柱的保护层,露出部分主筋,因此一定要间隔进行,待托换梁(柱)体系达到强度后再进行相邻柱施工。当全部托换完成并经过试顶后确定承载力满足设计要求,方可进行断柱施工。
    顶升前应对顶升点进行试顶试验,试验的抽检数量不少于20%,试验荷载为设计值的1.5倍,可分五级施工,每级历时1min~2min并观测顶升梁的变形情况。
    每次顶升最大值不超过10mm,主要考虑到位置的先后对结构的影响,按结构允许变形(0.003~0.005)l来限制顶升量。
    若千斤顶的最大间距为1.2m,则结构允许变形差为(0.003~0.005)×1200=3.6mm~6.0mm。
    当顶升到位的先后误差为30%时,变形差3mm<3.6mm。
    基于上述原因,力求协调一致,因此强调统一指挥系统,千斤顶同步工作。当有条件采用电气自动化控制全液压机械顶升,则可靠度更高。
    顶升到位后应立即进行连接,因为此时整体建筑靠支承点支承着,若是有地震等的影响会出现危险,所以应尽量缩短这种不利时间。

  • 上一节:7.2 迫降纠倾
  • 下一节:8 移位加固
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