深层掏土和截桩纠偏方法的应用研究

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1、深层掏土和截桩纠偏法的应用研究软土地基上建（构）筑物由于各种原因发生倾斜，将严重影响建筑物的正常使用功能甚至危及结构安全，建（构）筑物纠偏技术就是为了避免建筑物倒塌、改善已经倾斜建筑物工作状态而产生的。但由于纠偏是一项风险工程，难度大、计算理论不成熟；目前虽然出现了多种纠偏技术，但大多依赖于技术人员的经验，因此，还有必要深入研究。对于桩基础的纠偏方法，有以下几种：（1）常规纠偏方法；采用深层掏土或降水等浅基础常用纠偏方法，使沉降较小一侧的桩侧摩阻力部分解除，且因为地基的下沉必然使作用在承台底的抗

2、力减小，从而达到纠偏目的。（2）截桩纠偏法；将原建筑物沉降较小一侧桩体横断面的部分甚至全部凿除，当桩体横断面减小后，因桩的刚度减小，所以原先作用在被截桩上的荷载必然转移至邻近桩上，从而使沉降较小一侧的桩接近或达到极限荷载，迫使承台及上部建筑物下沉；当全部桩体被截除以后，则可以直接控制承台和上部结构下沉来使建筑物得到纠正。（3）桩基冲水纠偏法；采用高压水喷射建筑物沉降较小一侧桩身或冲松桩底土层，暂时破坏桩基的承载力，促使桩基础产生下沉来达到纠偏要求；待达到纠偏目的后，再采取措施恢复桩的承载力。（4

3、）承台底卸荷法；对于承台分担荷载较大的桩基础，可通过承台下射水或掏土等办法，破坏承台下的土层，使沉降较小侧由承台分担的荷载转移到桩上，迫使桩基础沉降。以上几种桩基础纠偏方法中，常规纠偏法由于受土层的力学特性限制，纠偏措施的影响深度也受土层力学性质限制，对桩的承载力的改变很有限，因此，对于桩所承受的荷载与极限承载力相比较小的情况下，特别是端承桩，其效果可能会不明显；对于桩基冲水纠偏法，纠倾后桩侧和桩端承载力恢复是一个值得研究的课题，这也限制了它的应用；截桩纠偏法具有效果明显，对摩擦桩和端承桩都适用

4、的优点，但一些人员怀疑桩截断以后建筑物的安全和桩的承载力的恢复问题，因此在纠偏方案中总是避免对结构物的破坏，所以采用较少。本文将主要探讨深层钻孔掏土纠偏法、截桩纠偏法的工作原理及其在桩基础中的应用。一深层掏土纠偏法及其在桩基础中的应用1.1深层掏土纠偏法工作原理深层掏土纠偏法是在倾斜建筑物原沉降较小的一侧布设钻孔排，有计划、有次序、分期分批地从钻孔内适当深度处掏出适量的流塑状软土，并配合各种促沉措施，促使软土向该侧孔内移动，从而增大该侧地基沉降量。与此同时，在原沉降较大一侧则严格保护地基土不受扰

5、动，避免纠偏过程中发生较大附加沉降，最终达到预期纠偏目标。深层掏土纠偏法有两种：大直径竖孔和小直径斜孔。到目前为止，武汉大学土力学教研室运用该项技术已成功地进行了多栋建筑物的纠偏活动，实践证明它是一种十分有效的纠偏方法。但用该方法纠偏的建筑物大多数是筏板、条形基础等浅基础形式的建筑物，应用于桩基础的实例很少。深层掏土纠偏法与浅层掏土纠偏法的工作原理是完全不同的，刘祖德教授把深层掏土纠偏法称为应力解除法，并把应力解除法纠偏的工作原理概括为“五解除、二均化”。如图1所示的筏板基础，“五解除”可以表述

6、为：在建筑物原沉降较小的一侧布置大直径掏土孔（孔径一般为30～50cm），则孔周土体的径向应力必然得到释放，孔被挤压而变形从而带动周围的土体下沉；沿孔排上，因建筑物底部的应力高于掏土孔排外侧，掏土孔排减小了竖向抗剪阻力，从而有利于建筑物底部的土体下沉；当掏土部位的土层为软弱流塑状土体时，在螺旋钻的牵引作用下，孔内产生真空更有利于土体向孔内流动；由于孔周土体向孔内挤淤，原沉降较大一侧的地基必然下沉，作用在基础上的抗力势必减小；随之而出现的“跷跷板效应”使中心部位的软土竖向应力短暂增大，沿水平方向由

7、中心向四周的竖向应力梯度也增高，促使软土的变形和位移都能较温和地产生，有利于基础和建筑物结构的安全。图1掏土法纠偏示意图所谓“二均化”就是：第一，基土变形模量的均化，使沉降较小一侧较硬的土产生一定的剪切变形，而切线变形模量有所降低，使其接近于另一侧未被扰动软土的初始变形模量，从而整个建筑物下两侧基土变形模量趋于均匀化；第二纠偏过程使基底压力均匀化，硬侧加载，软侧卸载。桩基础与浅基础不同，因为它是靠桩侧和桩端的土体来承担上部结构荷载的，桩侧所分担的荷载最终也要扩散到桩端以下。根据群桩承载力计算的等

8、代墩基础法，上部荷载是靠群桩外围所组成的实体深基础周边的极限抗剪力和底端的极限承载力来分担，且极限抗剪力以某一扩散角向深部土层扩散（见图1）。所以，在群桩基础沉降较小一侧深开孔，则该侧的侧阻力必然得到部分解除；且钻孔越深，解除的阻力越大。此外，当深层土体向孔内挤淤时，钻孔周围的土体必然下沉，作用在桩侧的摩阻力必然有一部分转换为负摩阻力，桩的抗力减小，而负摩阻力又增加了作用在桩上的荷载。对于摩擦桩，如果掏土以后桩的承载力改变较多，单桩所分担的荷载接近极限承载力时，其桩顶沉降必然加大，从而使建筑物倾