崔立邦关键词:建筑;特种专业工程;平移;纠倾;加固前 言:在城镇化建设日益完善的今天,错综复杂的城市环境出现了一些与传统建筑工程不一样的专业工程。建筑平移技术 近年来,随着国家城镇化建设步伐的加快,在城区内有一小部分的建筑需要使用到平移技术。我国在建筑平移技术上一直处于领先的地位,但是其先进的部分主要体现在实际操作,而对其的有关的理论研究事实上还落后于实践层面。 (一)建筑平移简介顾名思义,建筑平移就是将建筑移动到另一个地方。这其中需要将平移建筑托起到一个托架上,再利用托架下布置的轨道和滚轮,将托架和建筑物一起移动到我们的目的地的操作。在实际生活中,对建筑进行平移操作的原因可大致分为两种:有较大价值(如历史人文价值或经济价值)的建筑物与城市的建设规划发生冲突,而拆除会产生较大的损失或根本无法重建。这时就需要我们将原有建筑平移到其他位置。第二种则是在建筑原定位置上因为各种原因无法进行原地建造,因此就需要在其他地方将建筑建好,再利用平移技术将其移动到指定位置[1]常见的平移可分为平移变换、旋转变换以及平移旋转变换,见图一建筑平移的方案设计在准备阶段需要完成建筑的信息收集,对建筑的结构进行分析评估和加固等。可以通过寻找该建筑的建筑图以及施工图和附近的岩土勘察报告等方式再结合施工技术人员的现场实地考察对平移建筑的结构,地基情况,以及移动目的地周围的地基情况等信息做出分析。还需要对平移建筑本身结构的安全性做出评估,若评估的结果不符合要求,则需要对其进行补强和加固,以保证在平移的过程中建筑的完好性。特别是一些年代久远的历史文物性建筑,其结构基本是砖木结构,且年限久远,若不进行相应的加固处理,则极易损坏建筑[2]。在方案的设计部分需要考虑到上下道梁的结构、地基、轨道和滚轴,牵引动力等因素。在设计轨道梁时要注意尽量使移动建筑的重量通过墙柱和支撑梁直接作用在轨道梁上面。在进行有关计算时要注意到滚动制作反力是移动时的荷载。此外,对于动态和静态这两种承载状态都需要考虑并进行相应的计算。设计地基时不仅要考虑到目的地的地基强度,也要关注在移动过程中的地基是否有足够的强度,以免在移动过程中发生地基的沉降,造成移动建筑或者附近建筑的损坏。滚轴通常选择实心钢管或钢管加混凝土,后者因为造价更低,力学性能也较为优秀而被采用的更多。滚轴的直径通常为4-10cm,间隔通常为200mm左右[3]。在进行承力计算时一般默认所有的滚轴均匀地分担上方的总重量,但在实际情况中,由于上方建筑的载荷分布本身就不均匀以及各個滚轴的大小不是完全一致,所以每个滚轴的承力情况是不相同的。因此,在设计时要预估到可能会有的情况,避免造成不必要的损失。在建筑的平移过程中,移动的动力通常有牵引式、顶推式、以及前推后拉这三种方式。对于结构较为稳定,整体性良好的建筑可选用前两种方式,若建筑的重量较大,则选择顶推式。动力通常由液压千斤顶提供,若建筑规则和重量较小,也可以选用卷扬机等。也可在轨道和滚轴上涂抹润滑油来有效减小摩檫力,达到省力的目的。(三)平移施工和平移建筑物的基础连接在建筑的平移过程中要保证各个施力点的同步,让建筑能稳定均匀地受力。移动过程中的速度不要太快,通常在5cm/min左右就行。移动时还要实时进行监控,出现偏移情况时要及时纠正[4]。在移动前建筑就以及与原有地基分离,因此在移动到目的地后就要考虑如何与新地基紧密相连,也保证其在新地方后拥有较好的稳定性和抗震能力。对于砖混结构的建筑,其承重的主体为墙体,在连接时就要强化新墙体的强度。而对于框架结构的建筑,就要将承力的框架柱内部的钢筋与地基中的钢筋牢固地焊接在一起。如果未能达到相应的国家要求,则需要对其进行加固处理,以保证连接的稳定性。建筑的纠倾技术随着国家的不断发展,越来越多的建筑拔地而起。但是其中也有部分建筑由于各种不同的原因发生了倾斜。建筑倾斜轻者使建筑无法正常投入使用,重者可能会引起地区整体的平衡造成更大的损失。因此,对于仍需要继续投入使用的建筑,纠倾措施是必不可少的。建筑倾斜的原因 许多原因都能导致建筑倾斜,我们可以大致将其分成一下几类:(1)高压缩地基土的厚薄分布不一,导致建筑的倾斜;(2)地基土过软,而上方的建筑间距过小;(3)在原有建筑的情况下,在附近挖土,使其支撑不足;(4)前期勘察不充分,对地基土情况不了解;(5)在设计阶段未对地基做加强加固处理;(6)建筑的使用功能改变却未对其地基做相应的处理。常见建筑倾斜可见图二建筑纠倾实施原则 在纠倾施工的过程中,主要考察和分析对象实际应该是建筑下的地基。而地基的情况比较复杂多变,在实际考察分析过程中要注意以下问题:(1)确定建筑的倾斜率和倾斜方向,分析其对建筑可能造成的影响;(2)对地基的土地进行考察,分析出发生倾斜的原因(3)考察分析建筑的基本信息,如使用荷载,结构强度,基础强度等等;(4)分析周围环境,考虑环境对工程的影响以及工程对环境的影响;(5)综合考虑多方因素,确定最终方案;(6)采用信息化施工,对施工过程中的实时数据做好记录和分析,紧跟工程情况,随时做好应对突发情况的准备。纠倾技术分析 现在比较常见的纠倾方法主要分为两大类:迫降纠倾法和抬升纠倾法。迫降纠倾法主要是利用土力学的有关知识,采用相应的措施让沉降较小的一边的沉降程度加大,由此来实现纠倾的目的。而相应的抬升纠倾法则是在倾斜较大一方通过改变上方建筑的的受力情况,或使其位移的方法来达到纠倾的目的。本文将简单介绍几种常见的纠倾方法。掏土纠倾法:这种方法属于迫降纠倾法的一种,即从建筑沉降程度更低的一方的地基中往外掏出一定量的土,以此达到两边沉降程度相同的目的。而又可以根据掏土孔的方向的不同将其分为水平掏土法,倾斜掏土法以及垂直掏土法三种方法。操作见图见图三水处理法:水处理法主要是通过在发生倾斜的建筑下方通过注水或抽水,改变其地下水的水位。地下水位的变化可以让地基土的力学能力发生改变。如往沉降程度较小的一侧下方抽水,就可以使该方向的地基土发生团结沉降,以此达到纠倾的目的。当然也可以向沉降较小的一侧下方注水,使其地基土变软,同样也可以起到纠倾的效果[5]。加压纠倾法:加压纠倾法可分为堆载加压纠倾法和卸荷加压与增程加压纠倾法。其原理在于往沉降比较小的那一侧增加负载,使其加大沉降的程度。或者对沉降较大的那一侧较小负载,以此来减小其侧的沉降程度。以此来达到纠倾的目的。桩基卸载纠倾法:这种方法的原理在于人为的使沉降较小的那一侧的桩基或者承台继续往下沉降,以此来达到纠倾的目的。具体可以根据桩柱的具体情况采用桩顶、桩身、桩尖、承台卸载法等几种具体的方法。总体而言,纠倾是一项难度技术大,风险也比较高的工程。在具体实施纠倾工程时,一定要严谨地勘察、制定详细的方案、灵活使用各种手段,达到最终的目的。在国家发展至今天,早年修建的各种基础设施建设与建筑到如今已经经历了长久的时间,许多建筑和设施都出现了老化和损伤。而完全拆除以建造新的建筑也并不现实。因此,对于许多建筑设施等,改造和加固的工程是它们更需要的。建筑物改造加固的材料与技术我们长期使用的加固材料有碳纤维布、玻璃纤维布、结构胶、芳纶纤维布、化学灌浆料、锚固料、碳纤维配套树脂等。由于我国化学工业的起步相对较晚,因此国外的各种化学建筑材料占比更大。而其市场仍有继续扩大的倾向。而加固技术也有许多的类别,如:地基基础加固技术、混凝土结构加固技术、砌体结构加固技术钢、木结构加固技术等等。针对不同的建筑不同的材料,所采用的加固技术也不尽量同,具体选择的材料以及技术需要根据工程具体的对象而选择不同的方案[6]。常用加固技术碳纤维加固技术:利用碳纤维增强材料的强度,再用相应的结构胶对建筑的构件进行加固处理。常用的两类分别为聚丙烯腈(PAN)基炭纤维和沥青基炭纤维。其中PAN基碳纤维的强度较高,而沥青基碳纤维的弹性更好。采用的碳纤维布强度可以达到一般二级钢的十倍左右,并且质量更轻,抗腐蚀性和耐久性也有不错的表现。由于碳纤维布的厚度只有2mm左右,因此不会增加构件的的厚度,这也让碳纤维布和原构件能够较好地相互作用。而碳纤维布也凭借其质轻、强度高、抗腐蚀性强、使用年限长等优点被广泛使用。结构粘钢加固技术:使用胶黏剂把钢板粘连在构建外部,利用钢板的强度以达到加固的目的。此法更常用于建筑、桥梁的加固修复。因为此种方法施工很快、经济使用、简单易操作等优点也是加固常用的方法之一[7]。化学植筋技术:此种方法主要是利用强度较大的的粘合剂将建材与混凝土相互粘连产生相互力。进行化学植筋后能有效提高其负载能力,而且不容易发生形变位移、由于粘合剂有较强的密着性,因此其防水能力也较强,对建材不会有损伤。此种方法有着承载力高、施工快捷简单、不损伤建材等优点。在實际工程中可根据加固建筑的类型以及构件特点灵活选用合适的加固技术,以达到加强的目的。结束语在如今城市化建设日益城市的今天,也出现了许多有特殊要求的特殊专业工程。正如文章里所提及的平移、纠倾、改造加固等技术。它们的出现都是为了满足一定的建筑要求。不出意外,在未来这些工程不会消失,甚至会有更大的发挥空间和发展。参考文献:[1]王旗. 浅谈建筑物整体平移及纠倾技术[J]. 2019.[2]张小兵, and 牛文庆. "某高层建筑倾斜原因分析与纠倾加固技术研究." 第十二届建筑物建设改造与病害处理学术会议 2018.[3]李尔佳, 林鹏. 浅谈建筑结构加固改造的技术研究[J]. 民营科技, 2016(7):1.[4]张亮, 任振国. 钢筋混凝土建筑结构加固改造技术研究[J]. 2019.[5]王旗. 浅谈建筑物整体平移及纠倾技术[J]. 2019.[6]梁玉国, 张玉星, and 田朝阳. "高层剪力墙住宅楼加固纠倾施工实例." 建筑技术 48.12(2017):3.[7]张鑫, and 闫凯. "建筑物加固改造工程新技术." 工程建设标准化 10(2016):2.
崔立邦
关键词:建筑;特种专业工程;平移;纠倾;加固
前 言:在城镇化建设日益完善的今天,错综复杂的城市环境出现了一些与传统建筑工程不一样的专业工程。
建筑平移技术
近年来,随着国家城镇化建设步伐的加快,在城区内有一小部分的建筑需要使用到平移技术。我国在建筑平移技术上一直处于领先的地位,但是其先进的部分主要体现在实际操作,而对其的有关的理论研究事实上还落后于实践层面。
(一)建筑平移简介
顾名思义,建筑平移就是将建筑移动到另一个地方。这其中需要将平移建筑托起到一个托架上,再利用托架下布置的轨道和滚轮,将托架和建筑物一起移动到我们的目的地的操作。在实际生活中,对建筑进行平移操作的原因可大致分为两种:有较大价值(如历史人文价值或经济价值)的建筑物与城市的建设规划发生冲突,而拆除会产生较大的损失或根本无法重建。这时就需要我们将原有建筑平移到其他位置。第二种则是在建筑原定位置上因为各种原因无法进行原地建造,因此就需要在其他地方将建筑建好,再利用平移技术将其移动到指定位置[1]常见的平移可分为平移变换、旋转变换以及平移旋转变换,见图一
建筑平移的方案设计
在准备阶段需要完成建筑的信息收集,对建筑的结构进行分析评估和加固等。可以通过寻找该建筑的建筑图以及施工图和附近的岩土勘察报告等方式再结合施工技术人员的现场实地考察对平移建筑的结构,地基情况,以及移动目的地周围的地基情况等信息做出分析。还需要对平移建筑本身结构的安全性做出评估,若评估的结果不符合要求,则需要对其进行补强和加固,以保证在平移的过程中建筑的完好性。特别是一些年代久远的历史文物性建筑,其结构基本是砖木结构,且年限久远,若不进行相应的加固处理,则极易损坏建筑[2]。
在方案的设计部分需要考虑到上下道梁的结构、地基、轨道和滚轴,牵引动力等因素。在设计轨道梁时要注意尽量使移动建筑的重量通过墙柱和支撑梁直接作用在轨道梁上面。在进行有关计算时要注意到滚动制作反力是移动时的荷载。此外,对于动态和静态这两种承载状态都需要考虑并进行相应的计算。设计地基时不仅要考虑到目的地的地基强度,也要关注在移动过程中的地基是否有足够的强度,以免在移动过程中发生地基的沉降,造成移动建筑或者附近建筑的损坏。
滚轴通常选择实心钢管或钢管加混凝土,后者因为造价更低,力学性能也较为优秀而被采用的更多。滚轴的直径通常为4-10cm,间隔通常为200mm左右[3]。在进行承力计算时一般默认所有的滚轴均匀地分担上方的总重量,但在实际情况中,由于上方建筑的载荷分布本身就不均匀以及各個滚轴的大小不是完全一致,所以每个滚轴的承力情况是不相同的。因此,在设计时要预估到可能会有的情况,避免造成不必要的损失。
在建筑的平移过程中,移动的动力通常有牵引式、顶推式、以及前推后拉这三种方式。对于结构较为稳定,整体性良好的建筑可选用前两种方式,若建筑的重量较大,则选择顶推式。动力通常由液压千斤顶提供,若建筑规则和重量较小,也可以选用卷扬机等。也可在轨道和滚轴上涂抹润滑油来有效减小摩檫力,达到省力的目的。
(三)平移施工和平移建筑物的基础连接
在建筑的平移过程中要保证各个施力点的同步,让建筑能稳定均匀地受力。移动过程中的速度不要太快,通常在5cm/min左右就行。移动时还要实时进行监控,出现偏移情况时要及时纠正[4]。
在移动前建筑就以及与原有地基分离,因此在移动到目的地后就要考虑如何与新地基紧密相连,也保证其在新地方后拥有较好的稳定性和抗震能力。对于砖混结构的建筑,其承重的主体为墙体,在连接时就要强化新墙体的强度。而对于框架结构的建筑,就要将承力的框架柱内部的钢筋与地基中的钢筋牢固地焊接在一起。如果未能达到相应的国家要求,则需要对其进行加固处理,以保证连接的稳定性。
建筑的纠倾技术
随着国家的不断发展,越来越多的建筑拔地而起。但是其中也有部分建筑由于各种不同的原因发生了倾斜。建筑倾斜轻者使建筑无法正常投入使用,重者可能会引起地区整体的平衡造成更大的损失。因此,对于仍需要继续投入使用的建筑,纠倾措施是必不可少的。
建筑倾斜的原因
许多原因都能导致建筑倾斜,我们可以大致将其分成一下几类:(1)高压缩地基土的厚薄分布不一,导致建筑的倾斜;(2)地基土过软,而上方的建筑间距过小;(3)在原有建筑的情况下,在附近挖土,使其支撑不足;(4)前期勘察不充分,对地基土情况不了解;(5)在设计阶段未对地基做加强加固处理;(6)建筑的使用功能改变却未对其地基做相应的处理。常见建筑倾斜可见图二
建筑纠倾实施原则
在纠倾施工的过程中,主要考察和分析对象实际应该是建筑下的地基。而地基的情况比较复杂多变,在实际考察分析过程中要注意以下问题:(1)确定建筑的倾斜率和倾斜方向,分析其对建筑可能造成的影响;(2)对地基的土地进行考察,分析出发生倾斜的原因(3)考察分析建筑的基本信息,如使用荷载,结构强度,基础强度等等;(4)分析周围环境,考虑环境对工程的影响以及工程对环境的影响;(5)综合考虑多方因素,确定最终方案;(6)采用信息化施工,对施工过程中的实时数据做好记录和分析,紧跟工程情况,随时做好应对突发情况的准备。
纠倾技术分析
现在比较常见的纠倾方法主要分为两大类:迫降纠倾法和抬升纠倾法。迫降纠倾法主要是利用土力学的有关知识,采用相应的措施让沉降较小的一边的沉降程度加大,由此来实现纠倾的目的。而相应的抬升纠倾法则是在倾斜较大一方通过改变上方建筑的的受力情况,或使其位移的方法来达到纠倾的目的。本文将简单介绍几种常见的纠倾方法。
掏土纠倾法:这种方法属于迫降纠倾法的一种,即从建筑沉降程度更低的一方的地基中往外掏出一定量的土,以此达到两边沉降程度相同的目的。而又可以根据掏土孔的方向的不同将其分为水平掏土法,倾斜掏土法以及垂直掏土法三种方法。操作见图见图三
水处理法:水处理法主要是通过在发生倾斜的建筑下方通过注水或抽水,改变其地下水的水位。地下水位的变化可以让地基土的力学能力发生改变。如往沉降程度较小的一侧下方抽水,就可以使该方向的地基土发生团结沉降,以此达到纠倾的目的。当然也可以向沉降较小的一侧下方注水,使其地基土变软,同样也可以起到纠倾的效果[5]。
加压纠倾法:加压纠倾法可分为堆载加压纠倾法和卸荷加压与增程加压纠倾法。其原理在于往沉降比较小的那一侧增加负载,使其加大沉降的程度。或者对沉降较大的那一侧较小负载,以此来减小其侧的沉降程度。以此来达到纠倾的目的。
桩基卸载纠倾法:这种方法的原理在于人为的使沉降较小的那一侧的桩基或者承台继续往下沉降,以此来达到纠倾的目的。具体可以根据桩柱的具体情况采用桩顶、桩身、桩尖、承台卸载法等几种具体的方法。
总体而言,纠倾是一项难度技术大,风险也比较高的工程。在具体实施纠倾工程时,一定要严谨地勘察、制定详细的方案、灵活使用各种手段,达到最终的目的。
在国家发展至今天,早年修建的各种基础设施建设与建筑到如今已经经历了长久的时间,许多建筑和设施都出现了老化和损伤。而完全拆除以建造新的建筑也并不现实。因此,对于许多建筑设施等,改造和加固的工程是它们更需要的。
建筑物改造加固的材料与技术
我们长期使用的加固材料有碳纤维布、玻璃纤维布、结构胶、芳纶纤维布、化学灌浆料、锚固料、碳纤维配套树脂等。由于我国化学工业的起步相对较晚,因此国外的各种化学建筑材料占比更大。而其市场仍有继续扩大的倾向。
而加固技术也有许多的类别,如:地基基础加固技术、混凝土结构加固技术、砌体结构加固技术钢、木结构加固技术等等。针对不同的建筑不同的材料,所采用的加固技术也不尽量同,具体选择的材料以及技术需要根据工程具体的对象而选择不同的方案[6]。
常用加固技术
碳纤维加固技术:利用碳纤维增强材料的强度,再用相应的结构胶对建筑的构件进行加固处理。常用的两类分别为聚丙烯腈(PAN)基炭纤维和沥青基炭纤维。其中PAN基碳纤维的强度较高,而沥青基碳纤维的弹性更好。采用的碳纤维布强度可以达到一般二级钢的十倍左右,并且质量更轻,抗腐蚀性和耐久性也有不错的表现。由于碳纤维布的厚度只有2mm左右,因此不会增加构件的的厚度,这也让碳纤维布和原构件能够较好地相互作用。而碳纤维布也凭借其质轻、强度高、抗腐蚀性强、使用年限长等优点被广泛使用。
结构粘钢加固技术:使用胶黏剂把钢板粘连在构建外部,利用钢板的强度以达到加固的目的。此法更常用于建筑、桥梁的加固修复。因为此种方法施工很快、经济使用、简单易操作等优点也是加固常用的方法之一[7]。
化学植筋技术:此种方法主要是利用强度较大的的粘合剂将建材与混凝土相互粘连产生相互力。进行化学植筋后能有效提高其负载能力,而且不容易发生形变位移、由于粘合剂有较强的密着性,因此其防水能力也较强,对建材不会有损伤。此种方法有着承载力高、施工快捷简单、不损伤建材等优点。
在實际工程中可根据加固建筑的类型以及构件特点灵活选用合适的加固技术,以达到加强的目的。
结束语
在如今城市化建设日益城市的今天,也出现了许多有特殊要求的特殊专业工程。正如文章里所提及的平移、纠倾、改造加固等技术。它们的出现都是为了满足一定的建筑要求。不出意外,在未来这些工程不会消失,甚至会有更大的发挥空间和发展。
参考文献:
[1]王旗. 浅谈建筑物整体平移及纠倾技术[J]. 2019.
[2]张小兵, and 牛文庆. "某高层建筑倾斜原因分析与纠倾加固技术研究." 第十二届建筑物建设改造与病害处理学术会议 2018.
[3]李尔佳, 林鹏. 浅谈建筑结构加固改造的技术研究[J]. 民营科技, 2016(7):1.
[4]张亮, 任振国. 钢筋混凝土建筑结构加固改造技术研究[J]. 2019.
[5]王旗. 浅谈建筑物整体平移及纠倾技术[J]. 2019.
[6]梁玉国, 张玉星, and 田朝阳. "高层剪力墙住宅楼加固纠倾施工实例." 建筑技术 48.12(2017):3.
[7]张鑫, and 闫凯. "建筑物加固改造工程新技术." 工程建设标准化 10(2016):2.