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1、10申请公布号43申请公布日21申请号201410787672122申请日20141217E02D35/0020060171申请人青岛理工大学地址266033山东省青岛市市北区抚顺路11号72发明人贺可强孙林娜潘信梅74专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人赵妍54发明名称一种房屋地基钻孔取土纠偏治理方法57摘要本发明公开了一种房屋地基钻孔取土纠偏治理方法，包括以下步骤步骤1测量和计算纠偏建筑物的沉降量；步骤2根据侧限条件土样受压前后的横截面面积不变的原则，确定地基土孔隙比改变量；步骤3设定掏土后的地基中的孔隙全部由气体填充，根据孔隙比确定房屋纠偏过程中的掏土量；步骤4确定地。
2、基土掏土参数；步骤5建筑物纠偏前，布置监测点，将监测点监测的数据形成一个数据网，各数据彼此相互联系，根据沉降观测结果及在掏土过程中随时观测建筑物的回倾情况及裂缝发展情况，适时调整掏土时间；当达到建筑物要求的纠偏效果时，停止掏土，并用中粗砂回填掏土孔，纠偏工作结束。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书8页附图3页10申请公布号CN104499515A43申请公布日20150408CN104499515A1/3页21一种房屋地基钻孔取土纠偏治理方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1测量和计算纠偏建筑物的沉降量S；步骤2根据侧限条件土样受压前后的横截面面积。
3、不变的原则，确定地基土孔隙比改变量；步骤3设定掏土后的地基中的孔隙全部由气体填充，根据孔隙比确定房屋纠偏过程中的掏土量；步骤4确定地基土掏土参数；步骤5建筑物纠偏前，布置监测点，将监测点监测的数据形成一个数据网，各数据彼此相互联系，根据沉降观测结果及在掏土过程中随时观测建筑物的回倾情况及裂缝发展情况，依据建筑物倾斜纠偏技术规程，严格控制掏土量、沉降量及纠偏时间；当达到建筑物要求的纠偏效果时，停止掏土，并用中粗砂回填掏土孔，纠偏工作结束。2如权利要求1所述的房屋地基钻孔取土纠偏治理方法，其特征在于，所述的步骤1的确定方法如下步骤11建筑物在倾斜方向上的沉降量S0为预留倾斜值B00003H，纠偏过。
4、程中建筑物应向倾斜相反方向的沉降量S为式中S为建筑物的沉降量，H为建筑物的高度，L为建筑物的宽度，B为建筑物的倾斜值，B0为预留倾斜值。3如权利要求1所述的房屋地基钻孔取土纠偏治理方法，其特征在于，所述的步骤2的地基土孔隙比改变量的确定方法如下21设定软土地基上的建筑物基础为矩形片筏基础，上部荷载均匀分布，土质均匀，基底下沉计算深度内的土体无侧向变形；22设定土粒体积VS不变，令土粒体积为1，根据土的孔隙比的定义，则孔隙体积在受压前等于初始孔隙比E0，受压后为孔隙比E1；23根据侧限条件土样受压前后的横截面面积不变，即求得建筑物施工完后的孔隙比E1为同理建筑物纠偏后孔隙比的改变量为式中E1为建。
5、筑物施工完成后的孔隙比，E0为未建建筑物之前场地土的初始孔隙比，H0为地基沉降计算深度，S为建筑物两侧沉降的平均值，S为建筑物的沉降量，H1为掏土层的厚度。权利要求书CN104499515A2/3页34如权利要求1所述的房屋地基钻孔取土纠偏治理方法，其特征在于，所述的步骤3的房屋纠偏设计中掏土量的确定方法如下设定掏土后的地基中的孔隙全部由气体填充，根据孔隙比的定义可得其中VVVN，VSV1N，代入式5得将式4代入式6得式中Q为总掏土量，V为总地基土体积，E2为掏土后的孔隙比，N为掏土前的孔隙率，VV为孔隙体积，VS为土颗粒体积，其余符号同上。5如权利要求1所述的房屋地基钻孔取土纠偏治理方法，其。
6、特征在于，所述的步骤4的地基土掏土参数的确定方法如下41总掏土孔数的确定根据步骤2计算出总的掏土量，具体计算出房屋纠偏需要布置的总掏土孔数为每个掏土孔在纠偏过程中提供的沉降量沿建筑物宽度方向上每对观测点的日沉降平均速度V10MM/D；式中D为钻孔的直径，S为每个掏土孔在纠偏过程中提供的沉降量,M为钻杆的长度即孔深，钻孔末端一般不超过基础宽度的一半，一般取其余符号同上；42掏土孔水平间距的确定根据建筑物纠倾技术规程，钻孔掏土孔的垂直距离在距离基础底面以下约30CM处，垂直于掏土沟方向进行水平钻孔掏土；式中D为掏土孔水平间距，D1000MM，D为钻孔直径，D250MM，N为地基矫正系数，取值081。
7、0，其余符号同上；43每一批掏土孔数量的确定44纠偏施工过程中的掏土总批次数权利要求书CN104499515A3/3页4即掏土过程分F批进行，第一批孔水平间距为D，布设N0个掏土孔，第二批孔在第一批孔每两孔之间等距离D插入一个孔，第三批孔在第一批和第二批孔中间等距离插入一个孔；以此类推；式中F为总批次数，N0为每一批掏土孔的个数，L为建筑物基础长度MM，其余符号同上。6如权利要求1所述的房屋地基钻孔取土纠偏治理方法，其特征在于，其特征在于，还包括步骤5纠偏工程中的监测与掏土纠偏效果评价，具体步骤如下步骤51建筑物纠偏前，布置监测点，对关键性要求监测点设在建筑物的关键部位，即主要受力部位；步骤5。
8、2将监测数据形成一个数据网，各数据彼此相互联系；步骤53每一批掏土施工过程完毕后，根据沉降观测结果及在掏土过程中随时观测建筑物的回倾情况及裂缝发展情况，依据建筑物倾斜纠偏技术规程，严格控制掏土量、沉降量及纠偏时间；当掏土孔数达到设计数N时，建筑物向倾斜相反方向的回倾量达到了设计值S；建筑物倾斜率达到规定的倾斜率90天后，倾斜率仍在规定范围内，则停止掏土，并用中粗砂回填掏土孔，纠偏工作结束。权利要求书CN104499515A1/8页5一种房屋地基钻孔取土纠偏治理方法技术领域0001本发明属于建筑物地基不均匀变形与倾斜纠偏技术领域，具体涉及房屋基础纠偏加固处理中运用锚杆静压桩对建筑物进行合理有效的。
9、掏土纠偏治理设计方法。技术背景0002随着国民经济的快速发展和基础设施建设工程增加,各种各样的建筑物形式不断涌现,建筑规模也越来越大,一些建筑物不得不坐落于地质条件差的场地土,这对建筑物的设计和施工的要求也就越来越高。由于上部结构的多样性以及地基土层变形的不均匀性等常常会导致建筑物地基基础的不均匀变形与沉陷，致使建筑物受力构件破坏甚至整体倾覆,造成严重的经济损失或人员伤亡。近年来建筑物倾斜事故时有发生。因此建筑物纠倾加固技术在当前建筑地基基础变形防治领域具有重要的实用价值和应用前景。0003纠倾加固是一项综合性技术,与许多学科有关，目前纠偏技术的发展水平还不尽如人意，一些技术在理论和实践上还都。
10、不十分成熟，导致一些建筑物的纠倾与加固工程相继出现事故或者越纠越偏，造成较大的经济损失与人员伤亡。现在主要纠倾失败的原因主要有片面强调加固，认为只要加固了，就算有点倾斜也没有大碍；忽视了施工所产生的附加沉降的危害，而且不重视对其控制，结果是越纠越倾、纠过头或对上部结构造成不利影响；更多地着眼于地基承载力足够与否的问题，对建筑物变形不均匀问题分析不够。0004长期以来，软土地基建筑物的倾斜一直是建筑工程中颇受关注的重大质量问题。一些发达国家基本实现了全过程的计算机分析和设计参数的统计验证。虽然国外有关工程实例也很多，但国外软土地基上建筑纠偏加固的理论水平也没有形成独立的体系。我国的建筑物纠偏扶正。
11、与加固技术起步较晚，对既有建筑物的加固纠倾改造技术的全面研究虽然还处于方兴未艾的阶段，但已取得了一些成果，且发展异常迅速，涌现出许多纠倾加固的新工艺，新技术，新方法。其中包括一些国家重点工程改造项目，以较小的费用支出挽救倾斜建筑物，取得了可观的经济效益和社会效益。建筑物纠倾加固技术已成为当前颇受欢迎与重视的新颖技术领域。0005锚杆静压桩掏土纠偏法作为一种新的纠偏技术，该纠偏方法的基本作法是根据建筑物不均匀沉降的状况，在建筑物基础下浅硬土层内，用干法成孔和湿法成孔两种方法进行掏土，实现对建筑物的纠偏。但目前还没有与之对应的成熟设计理论与施工方法，虽然国内外对掏土纠偏进行了一些研究，取得了一些成。
12、果，但大多数情况下，我们着眼于选择合适的纠倾方案、高效的施工方法和适时的变形监测。现在没有一套完整而准确的方法来指导现场的纠倾工程，这远远不能满足工程实践对方法发展的要求。0006建筑物纠倾技术是在实践中产生，在实践中不断发展，完善，但从工程应用的角度看，愈多纠倾方法在大多数情况下能够达到预期的目的，但从理论性分析的角度看，这种方法以纯经验处理为基础，缺乏相应的方法体系指导，以定性分析作为技术处理的主要依据，缺少精密定量计算的方法体系与步骤，存在一定的盲目性。目前对纠偏技术的理论研究中大多数单纯的着眼于土体在应力释放后自身的变形状况，而较少考虑到结构和基础变说明书CN104499515A2/8。
13、页6形及上部荷载变化与土体变形的相互影响。在设计方面，正在国内外涉及本学科的规范和标准中，公式的缺点集中反映为实用性较差。譬如我国既有建筑地基基础加固技术规范JGJ1232012所规定的掏土量，基底附加应力就没有能够成为纠偏过程的关键数据和可控制的工程标量。目前缺少的主要是机理分析，计算公式和经验的技术边界值。正是这些，制约着地基纠偏方法的发展和适用范围。0007目前，建筑物纠偏共有三十余种方法，根据其处理方式可归结为迫降法和抬升法两种。我国岩土工程人员引进吸收了世界各国许多先进的纠倾扶正措施和手段，并因地制宜的提出不少适合我国国情特点的纠倾处理方法，使纠倾效果得到不断改善。然而每一种纠偏加固。
14、技术都不是万能的，都有其适用范围和局限性，盲目的套用，不仅难以取得预期的纠偏效果，造成大量浪费，甚至可能导致工程失败。良好的纠偏处理方案不仅要求技术上可行，更要求经济上合理。因此，纠偏时应该根据不同的水文地质状况，灵活的选择一种或几种合理的纠偏加固手段对倾斜建筑物进行纠偏加固。0008综上所述，在现有的纠偏工程中，理论分析远远落后于实践，以纯经验处理为基础，缺乏相应的理论指导，以定性分析作为技术处理的主要依据，缺少定量计算的理论，存在一定的不足。纠偏所需要的掏土量并没有一个具体的数值，在设计时，掏土量一般是根据经验公式估算，但是经验公式所计算的掏土量并不是真正的实际掏土量往往实际值要小于经验值。
15、。若掏土量不合理，就很容易造成建筑物沉降过大或是造成回倾速度过快或是沉降不明显影响工期等问题。有时设计不当会出现越纠越偏的现象，严重的会造成巨大的经济损失和人身的安全问题。发明内容0009本发明针对上述的不足，主要针对利用锚杆静压桩掏土纠偏这一方法，从地基土物理指标变化的角度，深入分析研究天然软土地基下房屋倾斜原因，提出相应的合理，经济，有效的处理方法，运用土力学和弹性力学的方法，从理论上推导出在运用锚杆静压桩掏土纠偏过程中，房屋倾斜量与地基土物理指标，掏土量之间存在的相应关系，从理论上建立并推导出差异沉降与掏土量之间的定量关系。明确确定纠偏设计中的各个计算指标，打破了以往的荷载大小及掏土量公。
16、式估算的这一局限，具有较好的适用性与实用价值，从而为科学有效的完成纠偏治理工程设计及施工具有显著的经济效益与实际应用价值。0010为实现上述目的，本发明采用下述技术方案0011一种房屋地基钻孔取土纠偏治理方法，包括以下步骤0012步骤1测量和计算纠偏建筑物的沉降量；0013步骤2根据侧限条件土样受压前后的横截面面积不变的原则，确定地基土孔隙比改变量；0014步骤3设定掏土后的地基中的孔隙全部由气体填充，根据孔隙比确定房屋纠偏过程中的掏土量；0015步骤4确定地基土掏土参数；0016步骤5建筑物纠偏前，布置监测点，将监测点监测的数据形成一个数据网，各数据彼此相互联系，根据沉降观测结果及在掏土过程。
17、中随时观测建筑物的回倾情况及裂缝发展情况，依据建筑物倾斜纠偏技术规程JGJ2702012，严格控制掏土量、沉降量及纠偏时间；说明书CN104499515A3/8页7当达到建筑物要求的纠偏效果时，停止掏土，并用中粗砂回填掏土孔，纠偏工作结束。0017步骤1中测量计算纠偏建筑物的沉降量S，具体0018建筑物在倾斜方向上的沉降量S0为00190020为了保证建筑物纠偏施工过程中安全，需预留倾斜值B00003H，因此，纠偏过程中建筑物应向倾斜相反方向的沉降量S为00210022式中S为建筑物的沉降量，H为建筑物的高度，B为建筑物的基础宽度，L为建筑物的宽度，B为建筑物的倾斜值，B0为预留倾斜值。002。
18、3步骤2中地基土孔隙比改变量的确定方法如下0024假设软土地基上的建筑物基础为矩形片筏基础，上部荷载均匀分布，土质均匀，基底下沉计算深度内的土体无侧向变形，假定土粒体积VS不变，令土粒体积为1，根据土的孔隙比的定义，则孔隙体积在受压前等于初始孔隙比E0，受压后为孔隙比E1。又根据侧限条件土样受压前后的横截面面积不变，由图3可知式中H1为荷载作用下产生的沉降值，即可求得建筑物施工完后的孔隙比E1为00250026同理可得建筑物纠偏后孔隙比的改变量为00270028式中E1为建筑物施工完成后的孔隙比，E0为未建建筑物之前场地土的初始孔隙比，H0为地基沉降计算深度，S为建筑物两侧沉降的平均值，S为建。
19、筑物的沉降量，H1为掏土层的厚度。0029所述的步骤3中房屋纠偏设计中掏土量的确定方法如下0030设定掏土后的地基中的孔隙全部由气体填充，根据孔隙比的定义可得00310032其中VVVN，VSV1N，代入式5得00330034将式4代入式6得0035说明书CN104499515A4/8页80036式中Q为总掏土量，V为总地基土体积，E2为掏土后的孔隙比，N为掏土前的孔隙率，VV为孔隙体积，VS为土颗粒体积，其余符号同上。0037步骤4中地基土掏土参数的确定00381总掏土孔数的确定0039根据步骤二计算出总的掏土量，可具体计算出房屋纠偏需要布置的总掏土孔数为00400041每个掏土孔在纠偏过程。
20、中提供的沉降量为保证安全，要保证沿建筑物宽度方向上每对观测点的日沉降平均速度V10MM/D。0042式中D为钻孔的直径，S为每个掏土孔在纠偏过程中提供的沉降量,M为钻杆的长度即孔深，钻孔末端一般不超过基础宽度的一半，一般取，其余符号同上。00432掏土孔水平间距的确定00440045根据建筑物纠倾技术规程，钻孔掏土孔的垂直距离一般在距离基础底面以下约30CM处，垂直于掏土沟方向进行水平钻孔掏土。0046式中D为掏土孔水平间距，D1000MM，D为钻孔直径，D250MM，N为地基矫正系数，取值0810，其余符号同上。00473每一批掏土孔数量的确定004800494纠偏施工过程中的掏土总批次数0。
21、0500051即掏土过程分F批进行，第一批孔水平间距为D，布设N0个掏土孔，第二批孔在第一批孔每两孔之间等距离D插入一个孔，第三批孔在第一批和第二批孔中间等距离插入一个孔。以此类推。0052式中F为总批次数，N0为每一批掏土孔的个数，L为建筑物基础长度MM，其余符号同上。0053步骤5中纠偏工程中的监测与掏土纠偏效果评价0054建筑物纠偏前，布置监测点，对关键性要求监测点设在建筑物的关键部位，即主要受力部位，关键部位监测数据，更加真实，客观的反映建筑物的受力状态和变形情况。将监说明书CN104499515A5/8页9测数据形成一个数据网，各数据彼此相互联系，不会因为个别数据的失效造成全面监测数。
22、据退出工作，尽量减少监测与施工之间的相互干扰，同时要求监测数据便于分析。每一批掏土施工过程完毕后，根据沉降观测结果及在掏土过程中随时观测建筑物的回倾情况及裂缝发展情况，依据建筑物倾斜纠偏技术规程JGJ2702012，严格控制掏土量、沉降量及纠偏时间。当掏土孔数达到设计数N时，建筑物向倾斜相反方向的回倾量达到了设计值S。建筑物倾斜率达到建筑地基基础设计规范GB500072011规定的倾斜率。90天后，倾斜率仍在规定范围内，则停止掏土，并用中粗砂回填掏土孔。纠偏工作结束。0055本发明的原理及效果如下0056掏土纠偏法是从建筑物沉降较小一侧的基底以下或基础外侧掏出适量的土，以达到纠偏的目的。005。
23、7钻孔取土和沉井深层掏土有着类似的机理，当孔中的土被取出后，在基础下面形成一定的空间，孔壁应力被解除，基础以下的深层土朝孔内挤出，在建筑物荷载和地基自重作用下，建筑物随地基向倾斜相反的方向沉降。由于取土是在沉降较小的一侧进行，在纠偏过程中地基内的附加应力不断调整，基础中心部位应力增大，更有利于软土的侧向挤出。而随着纠偏的进行和荷载偏心的减少，地基的变形模量趋于均化，附加应力则更接近中心荷载下的值。水平钻孔掏土纠偏原理简而言之，即在沉降小的一侧，通过设置若干水平孔洞，消弱该侧土体的一部分承力面积，以增大其附加应力，从而使基底应力重新分布，加大沉降较小一侧的基底附加应力，使之加速沉降，以达纠偏的目。
24、的。附图说明0058图1本发明流程图；0059图2沉降与倾斜关系的横剖面图及纠偏前后图；0060图31图32侧限条件下土样孔隙比的变化示意图；0061图4监测设备布置示意图；0062图中1建筑物，2基础，3桩，L倾斜值，S沉降量。具体实施方式0063为了更好地阐述本发明一种房屋地基钻孔取土纠偏治理方法，下面以无锡市某银行营业楼为实施例进一步详细说明。该银行营业楼，房屋平面呈矩形，建筑总高度为1860M，基础长度为160M。基础宽度为1464M。该建筑物为五层框架结构，基础为片筏基础，筏板厚04M，基础埋深080M，外墙基础外扩2M。该楼建于1994年，2001年在装修过程中发现建筑物有不均匀沉。
25、降现象，并且沉降尚未稳定。房屋总体向北倾斜，倾斜率为570，需进行加固纠偏处理。0064各地层基础设计主要参数00650066说明书CN104499515A6/8页100067表中PS为基础底面处平均附加压力，FK相应于作用的标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值，ES0102压力间隔为0102MPA时土的压缩模量0068其具体实施方案步骤操作与过程如下0069步骤一测量计算纠偏建筑物的沉降量S0070建筑物在倾斜方向上的沉降量S0代入式1得00710072为了保证建筑物纠偏施工过程中安全，需预留倾斜值B00003H0056M，因此，纠偏过程中建筑物应向倾斜相反方向的沉降量S为007300。
26、74式中S为建筑物的沉降量，H为建筑物的高度，B为建筑物的基础宽度，B为建筑物的倾斜值，B0为预留倾斜值，如图2。0075步骤二地基土孔隙比改变量的确定0076将已知数据代入式3可得00770078建筑物纠偏后孔隙比的改变量为00790080式中E1为建筑物施工完成后的孔隙比，E0为未建建筑物之前场地土的初始孔隙比，H0为地基沉降计算深度，S为建筑物两侧沉降的平均值，H1为掏土层的厚度。0081步骤三房屋纠偏设计中掏土量的确定说明书CN104499515A7/8页110082假定掏土仅在第二层淤泥质土中进行，将已知数据S0040M，E1147，H132M，代入式7，可求出掏土量Q值为00830。
27、084此计算与工程竣工报告中的4M2左右基本吻合。由于在公式7中假定掏土至完全水平状态，而在实际工程中则是掏土至倾斜允许范围内即可，因此实际掏土量比计算值小。0085步骤四地基土掏土参数的确定00861总掏土孔数的确定0087根据步骤三计算出总的掏土量，已知数据代入式8得出纠偏过程中需要布置的总掏土孔数为00880089式中D为钻孔的直径，M为钻杆的长度即孔深，根据纠倾建筑物转动轴位置确定，钻孔末端一般不超过基础宽度的一半，一般取在此取5M，其余符号同上。00902掏土孔水平间距的确定00910092根据建筑物纠倾技术规程，钻孔掏土孔的垂直距离一般在距离基础底面以下约30CM处，垂直于掏土沟方。
28、向进行水平钻孔掏土。0093式中D为掏土孔水平间距，D1000MM，D为钻孔直径，D250MM，N为地基矫正系数，取值0810，其余符号同上。00943每一批掏土孔数量的确定009500964纠偏施工过程中的掏土总批次数00970098即掏土过程分2批进行，第一批孔水平间距为100M，布设16个掏土孔，第二批孔在第一批孔每两孔之间等距离D插入一个孔，第三批孔在第一批和第二批孔中间等距离插入一个孔。以此类推。0099式中F为总批次数，N0为每一批掏土孔的个数，B为建筑物基础长度MM，其余符号同上。0100步骤五纠偏工程中的监测与掏土纠偏效果评价说明书CN104499515A8/8页120101建。
29、筑物纠偏前，布置监测点，对关键性要求监测点设在建筑物的关键部位，即主要受力部位，关键部位监测数据，更加真实，客观的反映建筑物的受力状态和变形情况。将监测数据形成一个数据网，各数据彼此相互联系，不会因为个别数据的失效造成全面监测数据退出工作，尽量减少监测与施工之间的相互干扰，同时要求监测数据便于分析。每一批掏土施工过程完毕后，根据沉降观测结果及在掏土过程中随时观测建筑物的回倾情况及裂缝发展情况，适时调整掏土时间。当掏土孔数达到设计数N时，建筑物向倾斜相反方向的回倾量达到了设计值S。建筑物倾斜率达到建筑地基基础设计规范GB500072011规定的倾斜率。90天后，倾斜率仍在规定范围内，则停止掏土，。
30、并用中粗砂回填掏土孔。纠偏工作结束。0102采用二等精度闭合导线的水准测量，并采用全站仪对房屋进行倾斜测量。掏土侧在掏土期间的沉降速率控制在10MM/天以内。同步监测，反馈信息，指导施工。施工如有异常，及时分析，适时调整，优化施工，做到信息化施工。该建筑物设置了9个水准点19和6个倾斜测点A1A6，具体布置见附图30103通过纠偏加固施工，建筑物的倾斜得到了治理，当掏土孔达到设计值32个时，建筑物向倾斜相反方向沉降量达到了设计值040M。倾斜率也由纠偏前的570减小至107A1测点变化情况。90天后，倾斜率仍在规范之内。同时，建筑物北侧的沉降也得到了有效的控制，沉降速率已小于01MM/D，基本趋于稳定。各测点沉降或倾斜变化均达到规范允许范围之内。0104通过以上分析即可明确解释本发明的主要步骤，为一种房屋地基钻取土纠偏治理方法，指导实际房屋纠偏工程治理工作。0105上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。说明书CN104499515A1/3页13图1说明书附图CN104499515A2/3页14图2图31图32说明书附图CN104499515A3/3页15图4说明书附图CN104499515A。