第 1 章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.1.1 课题研究的背景
目前，我国既有各类建筑的总面积早已超过 400 万亿 m2，并且每年以较大的增幅继续增长，其中城镇建筑超过 40%[1].建筑的质量始终贯穿于建筑的整个全生命周期内，比如因为特殊原因造成的勘察失误，设计阶段的设计纰漏，施工阶段的不规范施工以及使用阶段的人为破坏或者自然灾害的侵蚀等，都会给建筑质量带来恶劣影响，这些方方面面的原因综合下来，损害了建筑质量，缩短了其使用寿命，降低了耐久性，导致了建筑物的倾斜、变形甚至严重的垮塌，给社会造成严重的经济损失，甚至威胁人身安全。
建筑物的倾斜是存在于世界范围内的难题，早在 20 世纪初期，美日掀起了研究建筑物加固技术的高潮，至上世纪八十年代，欧美国家拓宽了纠偏技术的方式方法。中国学者从 1980 年左右开始研究纠偏技术，经过几十年的研究，取得了不俗的进步。
经过岩土领域专家学者的多年研究证明，利用纠倾技术对倾斜的建筑物进行纠正，并施加恰当的加固措施后，经检测鉴定机构证明其恢复了使用功能，建筑寿命得到延长。从经济方面考虑，利用纠倾手段使建筑物继续使用，其造价远低于新建工程造价（一般不超过新建工程造价的 1/4~1/3），同时可以避免因拆除原因造成的其他问题[2]。
1.1.2 课题的研究意义
改革开放以来，国民经济得到发展，社会上必需的基础设施工程也在飞速发展，应社会发展需求的各类模式的建筑不断被研究设计开发出来，建筑用地也因为建筑规模的不断扩大变得越发紧张。一些建筑不得不在地质条件相对较差的场地上建设起来，这不得不对建筑及结构设计师提出更严格的要求，迫使他们设计出更为合理，更为安全可靠的建筑物。近年来，不少媒体报道出建筑物发生倾斜事故，分析其直接原因不外乎是由于多样性的地质条件和越来越丰富多样的外部结构造成。根据统计[3-5]，当房屋倾斜率达到 4‰，会出现居住不适，使用不便的感觉；当倾斜率达到 7‰时，房屋会存在严重损坏的危险。建筑物发生倾斜，导致建筑物产生过大的偏心力矩，使得基础一侧的应力急剧增加，造成受力构件破坏或者整体倾覆，给整个工程造成经济损失和人身安全问题。
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1.2 建筑纠倾的发展现状
1.2.1 国外现状
据有关文献记载，对倾斜建筑物纠倾的最早设想是在墨西哥城天主教堂进行的，即采用内径为 150mm 的套管，以与水平夹角为 30°方向钻入基础下进行掏土，孔口距塔轴线为 20m，该塔基础是圆形轮廓，这种方案对施工场地的要求很高，套管细长，不易操作，掏土部位和掏土量也不易掌握，据记载这种方法并未实施[6]。
自 20 世纪下半叶以来，随着世界人类活动的加速，大量的倾斜建筑物影响人类活动，纠倾技术的发展和研究也逐渐受到关注。举世闻名的比萨斜塔是意大利比萨大教堂的钟楼，它是一幢八层的圆柱建筑，高度为 54.5m，直径为 16m，也是意大利乃至世界上极好的古城文化遗产 [7]。经过八年的反复修复，成立于 1991 年的拯救比萨斜塔国际委员会使用掏土法使斜塔自然地向北倾斜，塔尖到垂直中心线的距离比纠倾前小 438 mm。
建于 1911 年的加拿大特朗斯康谷仓[8]由圆柱形的筒仓组成，筒仓又高又宽，在筒底下方是片筏基础，因不了解基础下存在一层厚厚的软土，建成后的第一次存储谷物，使基底的平均压力超过基础的极限承载力。结果，谷仓的西侧突然插入土壤中，东侧升高，整体倾斜。谷仓因整体性较强，筒仓完好无损。此后，在下面建造了由基岩支撑的多个混凝土墩，并通过使用千斤顶和支撑系统逐渐校正了筒仓
1.2.2 国内现状
1983 年，刘祖德[11，12]教授提出了“地基应力解除法”的纠偏方法，该法是通过在软弱地基上设置大直径钻孔，将倾斜建筑物沉降较少一侧按照一定的掏土工序，分批地掏出一定体积的软土，解除部分地基应力，实现建筑物的安全回倾。
1986 年，由福建省建科院阮慰文[13]等人主持首先开发了建筑物顶升纠偏技术，并取得成功。
1990 年，俞季民，逯金涛[14]在灌浆基地上对因化学灌浆和锚桩纠偏失败的建筑物进行纠偏，经过 4 个阶段的应力解除施工，成功使该建筑物的倾斜率由 20‰降到 4‰，满足了建筑物对倾斜率的要求，为应力解除法纠倾处理相类似的工程问题提供了工程经验。
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第 2 章 水平掏土迫降技术理论分析
2.1 掏土迫降纠倾法概念
掏土迫降纠倾方法是迫降法建筑纠倾的重要手段之一，是指在建筑物沉降较大一侧沉降不再继续发展的情况下，通过在建筑物沉降较小一侧基底处水平钻孔，致使基底应力释放，使地基土在建筑物上部荷载以及自重作用下产生塑性变形，迫使建筑物沉降从而达到纠偏目的[53、54]。掏土法适用于均质粘性土、粉土、杂填土、淤泥质土和砂性土等地质条件较差地基环境。掏土迫降法是建筑物地基纠倾中应用较多的纠倾方法之一（见表 2.1）。
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2.2 常用的掏土纠倾方法
本文主要根据掏土孔方向上的不同，可以将掏土迫降纠倾法分为水平掏土、倾斜掏土、垂直掏土以下三种情况。
2.2.1 水平掏土纠倾法
水平掏土纠倾法是指：在倾斜建筑物沉降较小的一侧基础底下[55]，按照设计的纠倾次序和掏土量，通过人工作业或者机械作业的方式在基础下水平钻孔掏土，利用产生应力集中的原理，使地基土受力面积减小，改变地基土的状态，由密实逐渐转变成塑性区域，从而产生新的沉降，如图 2-1。有时也可以用锚索加大地基应力，促使地基土进一步变形，加速纠倾。
水平掏土迫降纠倾法不适合在一些高层建筑物或者地下条件复杂的建筑物进行纠倾工作；但是，天然基础土上较简单的建筑物或能够正常运行并具有良好刚度和结构完整性的建筑物具有良好的纠偏效果。水平掏土法具有操作简单，成本低廉，施工周期短，安全可靠等优点，因此得到了广泛认可。中国著名专家唐业清教授对建筑改造和病害处理有着独特的见解，他提出了辐射井射水取土的方法，
是一种更为有效的方法。对于特定的土层和工程条件，用高压水枪在地基下进行深层冲洗，在大量水的作用下，原来的地基土变得泥泞。在上部荷载作用下，该区域附近发生新的沉降，从而达到纠倾的目的[56、57、2]。
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第 3 章 地基平衡轴纠倾方法 ························ 27
3.1 地基平衡轴纠倾方法的阐述 ................................... 27
3.1.1 地基平衡轴纠倾方法的提出 ................................. 27
3.1.2 地基平衡轴的移动判断 ........................................ 27
第 4 章 工程监测及数据处理 ······························· 35
4.1 工程监测 ........................................... 35
4.1.1 建筑物纠倾过程中监测与控制技术现状研究 ....................... 35
4.1.2 建筑物纠倾监测的手段和方法 ...................................... 35
第 5 章 地基平衡轴工程纠倾效果分析 ··························· 59
5.1 利用地基平衡轴纠倾过程 ............................................ 59
5.2 基于倾斜测量对建筑纠倾效果工作分析 ................................ 67
第 5 章 地基平衡轴工程纠倾效果分析
5.1 利用地基平衡轴纠倾过程
MATLAB 软件可以根据给定坐标作出三维曲面，更加形象直观的观察地基筏板基础变形的变化，因此 MATLAB 可以作为地基平衡轴迫降纠倾的辅助工具。建立坐标系，以建筑物长边 X 为横轴，向东为正，单位为 m；以短边 Y 为纵轴，向南为正，单位为 m；以建筑物底板相对高程为竖轴，向上为正，单位为 mm。结合表 5-6 的结果，整理出各个桩测点的 XYZ 坐标。如表 5-1 所示的是 Y=13.26 时桩测点的 X、Z 坐标、表 5-2 所示的是 Y=0 时桩测点的 X、Z 坐标。
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结论与展望
结论
当前，岩土学者对建筑物纠倾工作做了大量研究，开创和总结了许许多多的工程纠倾理论方法，本文结合邯郸某多层砌体筏板基础纠倾项目，对纠倾理论进行了研究，首先提出地基平衡轴纠倾方法，研究地基平面变形状态，并通过工程应用分析地基平衡轴方法的纠倾效果，最后得出以下主要结论：
（1）本文提出地基平衡轴理论，即通过建筑基础底板曲面以及地基基础变形状态的研究，判断地基平衡轴某一纠倾阶段的位置，依照工程实际的需求调整地基平衡轴的位置，设计相应的掏土及加固方案，实现整个纠倾工作的安全可控，
也可以使建筑物实现“平缓、线型、安全”回归。
（2）根据控制地基平衡轴移动的公式，确定地基平衡轴移动的方法：控制平衡点左侧的基础底板沉降速率慢于基础底板右侧的沉降速率使地基平衡轴位置向右移动；控制平衡点左侧的基础底板沉降速率大于基础底板右侧的沉降速率使地基平衡轴位置向左移动。
（3）采用地基平衡轴纠倾理论指导建筑纠倾工作，运用 MATLAB 的数据处理软件确定地基平衡轴的位置，从绘制的地基基础的相对高程曲面及地基变形状态曲线等角度反映了倾斜建筑物实现了安全回倾。
参考文献（略）