既有建筑冲孔取土纠倾的理论与应用研究

摘要

随着城市不断发展，基础设施建设也不断增加，建设过程中对建筑物的地基处理不当等因素导致房屋倾斜的事故屡见不鲜。本文基于利川市某土层房屋加固纠倾工程，申请并授权实用新型专利《房屋纠倾的冲孔取土装置》及申请发明专利《既有建筑纠倾加固方法》，探讨了几个关键的问题，包括既有建筑纠倾加固方法的分析；新型冲孔取土装置下掏土孔的应力状态分析；水平冲孔纠倾与竖向钻孔纠倾效果的比较；不同掏土孔深度下水平冲孔纠倾效果的比较等。 本文的创新点在于： ①提出一项发明专利，既有建筑综合纠倾加固方法； ②提出一种新型水平冲孔取土装置，严格控制建筑物的沉降上限，有效解决房屋不均匀沉降引起的倾斜； ③运用弹性力学和断裂力学简化新型掏土孔模型，求解新型掏土孔的应力状态，得出其影响因素并运用实例计算； ④用有限元分析软件对新型掏土孔模型计算并模拟工程实例水平冲孔纠倾的计算，通过对比分析总结出不同掏土孔深度下纠倾的效果。 通过分析总结，得到以下结论及成果： （1）结合实际工程，提出一种新型既有建筑纠倾加固方法，前期在倾斜建筑物较大沉降区钻垂直小孔注浆加固，再在沉降较小一侧基础外垂直钻孔深层掏土；沉降较小一侧的基础承台边开挖工作面，在各承台底部采用人工冲孔和压力水枪实施基底水平掏土纠倾，扶正后用整板加固基础，防止沉降加剧。 （2）沉降较小一侧水平冲孔取土时，设计出一种冲孔取土装置，采用简易的掏土装置，孔端头边缘设计成尖角钢筋焊接，水平成孔时，采用在承台开挖工作面，边人工冲孔边压力水冲孔，孔内土体随泥浆流出，反复掏土从而实现纠倾。 （3）提出一种新型掏土孔并对掏土孔尖端进行应力分析，对孔的模型进行简化后运用弹性力学和断裂力学理论分析掏土孔的最大应力状态，推导出掏土孔尖端的应力值公式，并运用有限元比较圆孔和新型掏土孔的数值模型，分析掏土孔尖端的应力状态，得出圆孔掏土孔周围的应力值与孔径无关，而新型掏土孔尖点的最大应力与大圆孔和小圆孔的比值有关，r/R越小，掏土孔尖点的最大应力值也越大，并用实例计算验证该结论。 （4）采用三维有限元分析，并与实际工程的监测数据进行比较，选取掏土孔的深度尤为重要，深度不够，可能达不到理想的纠倾效果，若深入建筑物过多，可能会对沉降量较大一侧土体发生扰动，导致两边同时沉降，一般选取三分之二建筑物纠倾方向的长度比较理想。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状与发展

1.3 建筑物纠倾的方法

1.4 建筑物加固的方法

1.5 本文的主要研究内容

第二章 冲孔取土纠倾方法及基本理论

2.1 冲孔取土纠倾特点

2.2 纠倾机理

2.3 纠倾的施工要点

2.4 纠倾沉降量计算

2.5 掏土孔间距计算

2.6 应力解除法的力学原理

2.7 冲孔取土纠倾基本理论

2.8本章小结

第三章 冲孔取土纠倾方法的应用

3.1 工程概况

3.2 倾斜原因分析

3.3 纠倾加固方法

3.4 掏土孔的应力分析

3.5 掏土孔的变形计算

3.6 水平冲孔取土纠倾与基础外竖向钻孔纠倾的比较

3.7 水平冲孔取土纠倾实例计算

3.8 本章小结

第四章 冲孔取土纠倾的数值分析

4.1 引言

4.2 MIDAS GTS 软件简介

4.3掏土孔数值分析的比较

4.4 工程模型概况

4.5 数值分析计算

4.6 沉降效果方案设计与比较

4.7 数值计算结果与监测数据的对比分析

4.8 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

作者攻读硕士学位期间取得的学术成果