【加固纠偏工程案例】柳锻厂房柱子下沉倾斜的纠偏方法

佳木斯煤矿机械厂锄锻车间1975年投产使用，建筑面积20l6m2其结构为杯形基础，钢筋混凝土柱子，钢屋架，车间内安装1台自由锻锤，l台模锻锤及0.75t锤、0.25t锤。锻锤基础底面尺寸为4.5m×5.5m，基底标高-4.0m，与柱基础底面同深。锤基础中心线与柱基础中心线距离6.5m。

经过l年的锤基振动，发现靠近锻锤的2~6号柱均有不同程度的下沉倾斜，3、4号柱较为严重。3号柱下沉l60mm，向内倾斜60mm；4号柱下沉l40mm，倾斜40mm。自由锻锤基础下沉310mm，没有发生倾斜现象，不影响生产使用。

到1988年4月，下沉与倾斜数值加大，其中3号柱下沉218mm，向内倾斜100mm；4号柱下沉178mm，向内倾斜80mm，吊车运输受阻，其他柱子也均有不同程度的下沉。1t锻锤基础下沉390mm，但没发生倾斜现象，屋盖钢架系统完好无损。

1990年4月之后，这些柱子不再下沉，处于稳定状态。

1、柱基下沉倾斜、锤基下沉的原因

（1）工程地质条件较差。该车间所处地区的工程地质柱状图表明：15m深度内均为砂质、砾砂质，[R]=220~280kN/m2，e=0.7，中密。由于锻锤冲击产生较大的冲击波和应力，这时砂层中的细砂、粉砂将锤的振幅增高，由于速度的冲击产生竖向位移和水平滑动，不断灌注到砾砂层空隙中。砂层本身及其上的覆盖层将逐渐产生沉陷现象，这是基础下沉倾斜的主要原因。柱基础内侧大放角和外侧大放角的砂土层受到锻锤冲击波、振幅和产生的振动应力加速度大小不同，两侧砂层的下沉量也不同（内侧距基础近，外侧较远），所以柱基会向车间内侧倾斜。

（2）砂层在振动力的影响下，内摩擦角减小，柱基下砂粒向锤基础方向移动（因锤基础下沉值大），使柱基发生倾斜。

（3）由于该车间内的设备防水不好，大量渗漏到地下，基础底部较细小的砂粒随水流注入到砂层孔隙中，使锤基、柱基发生沉陷和倾斜。研究分析证明，对较疏松的砂土层，锻锤振动时间越长，下沉量越大，砂层逐渐趋于密实，但当超过一定时间后，下沉就会停止，砂层变得密实稳定。

2、处理方法选择

（1）将柱子及基础、砖墙、圈梁等全部拆除，重新浇注混凝土基础并浇注预制桩，重新砌墙。该方法所需时间较长、资金多，影响车间生产，故未采用。

（2）加大柱基底面积，提高柱基础质量，即在下沉与倾斜较严重的柱子外部加大柱基础，并浇注钢筋混凝土附墙柱至原柱牛腿时，将牛腿上部短柱破碎，保留钢筋，并将其弯成一定角度纠偏，然后通过横向拉筋、箍筋和外附墙柱浇捣成一个龙门架形正体柱，直至设计标高。此方案不用拆除砖墙（只在原柱牛腿上部将墙凿成0.5m宽、4m高的槽即可），保留原柱，并达到使用功能要求；柱子下沉与倾斜均得到解决；施工时间短，节约资金，基本不影响生产，但浇注混凝土时需掺早强剂。此方案被采纳。

3、柱子加固、纠偏、屋架顶升实施方法

（1）根据图纸要求，首先在2~4号柱北侧打钢桩（工18@1000，L=7000mm），防止柱基土壤滑移。

（2）浇注钢管立柱混凝土基础（掺早强剂），并按图纸要求预埋钢板（500mm×500mm×15mm）、螺栓（4φ18）。

（3）同时在车间外侧按施工图要求挖附墙柱基础土方，绑钢筋，浇注混凝土基础。及时回填土，将地面夯实找平。

（4）在车间内外搭设脚手架，按高度要求铺跳板，设置操作平台和安全网。

（5）在吊车梁上设方木顶柱（400mm×400mm），长度实测，并用铁丝将其固定在短柱上。方木柱顶部放置千斤顶（3根需要加固的柱子同时放置50t千斤顶）。

（6）车间外部附墙柱混凝土浇注到牛腿处时，暂停施工，并用草袋盖上。

（7）在车间外侧利用搭设好的脚手架平台及风动工具，自牛腿至标高11.0m处，将砖墙破碎打通，露出车间内柱。

（8）根据实测数据，2号柱下沉133mm，3号柱下沉218mm，4号柱下沉178mm。3名千斤顶操作人员同时站在操作平台上，水平仪架设在吊车平台上，在施工负责人员统一指挥下，先将3号钢屋架顶升40mm，与4号钢屋架下沉值齐平，然后，同时启动3、4号柱上的千斤顶，将钢屋架同时顶升45mm，与2号钢屋架下沉值齐平；最后2、3、4号柱上的千斤顶同时启动顶升138mm，超过设计标高5mm，预留下沉值。

（9）用绞车将3根钢管柱（按设计事先做好）起吊安装就位，顶在加固好的钢架节点处，用硬木方模紧，8号铁丝临时固定，然后焊接角钢支撑。经检查无误后，千斤顶卸载，拆除木方顶柱。这时屋盖全部荷载由钢柱承担。

（10）用风动工具迅速将混凝土短柱破碎，保留钢筋，并将外侧钢筋向内弯折60mm，经焊接加强，全部短柱钢筋垂直度（附墙柱筋垂直度测量在外面进行）无误后，按设计要求安放预埋铁件。外侧附墙柱钢筋按图与内短柱钢筋绑扎成一个正体柱（龙门架形），检查合格后，支模板，浇注C30混凝土直到设计标高（掺早强剂）。

（11）拆除模板，调整吊车梁和钢轨，达到要求为止。

（12）堵砌墙洞口，待混凝土达到设计强度之后，拆除钢管柱，屋盖荷载由加固后的柱子承担。

4、处理效果

该车间柱基础及柱子经此法加固处理后，经17个月的跟踪观测未发现异常现象，效果良好。柱子下沉与倾斜得到纠正，吊车能正常运行。