一种后注浆微型钢管桩建筑物或构筑物纠偏与加固施工方法技术

本发明专利技术公开一种后注浆微型钢管桩建筑物或构筑物纠偏与加固施工方法，其技术特征在于，联合运用排水促沉和加固顶升的方法，采用电磁场法或电磁场联合热固结法对建筑物或构筑物沉降较小一侧进行排水促沉，采用后注浆螺旋桩法对建筑物或构筑物沉降较大一侧进行加固和顶升。本发明专利技术通过电磁场法或电磁场联合热固结法加速土体排水促沉，缩短工期；注浆顶升与排水促沉相结合，可以有效地对软土地基建筑物或构筑物进行纠偏与加固。本发明专利技术施工成本较低、周期较短、施工工序更加简易、应用范围更广。

【技术实现步骤摘要】
一种后注浆微型钢管桩建筑物或构筑物纠偏与加固施工方法
本专利技术涉及既有建筑物或构筑物基础纠偏与加固领域，特别涉及一种后注浆微型钢管桩建筑物或构筑物纠偏与加固施工方法。
技术介绍
我国沿江、沿海地区软弱土分布广泛，软弱土具有含水率高、渗透性差、强度低、压缩性高的特点，在建筑物或构筑物荷载作用下软弱土地基会产生较大的沉降及不均匀沉降，导致建筑物或构筑物发生倾斜或开裂。对于倾斜超过允许值的建筑物或构筑物应采取纠偏措施，恢复建筑物或构筑物正常使用功能，减少因拆除建筑物或构筑物而造成的经济损失。目前较为常用的建筑物或构筑物纠偏方法分为两大类：一类是促沉法，包括掏土法、堆载法、排水法；另一类是顶升法，包括压桩反力顶升法、高压注浆顶升法。仿生学是一门能有效地应用生物功能，模仿、创造和专利技术出新设备、新工具和新科技的先进技术，从而更好地服务于人类学习、生产和生活的新兴学科。相关工程技术人员根据典型土壤动物体表减粘降阻的特性，采用波纹型仿生曲面对防汛抢险螺旋桩表面进行了仿生处理，使螺旋桩正转拧入地下过程中有减粘降阻的效果且不会带出土壤，从而降低了能耗，减小了电机重量，达到了便携的效果；结合螺壳表面逐层外扩的右旋结构设计出一种桩-土连接刚度高、拔桩阻力小的新型仿生桩靴结构。在本专利技术专利之前，中国专利技术专利“一种油罐桩筏基础的纠偏加固方法”(专利号ZL201611223347.8)，公开了一种油罐桩筏基础的纠偏加固方法：首先在沉降不收敛部位斜向小角度打设塑料排水板，然后在加固部位外侧开挖环形工作面，下方挖环形盲沟至排水板位置，埋入碎石并用抽水泵进行抽水，接着在沉降较大一侧压入粗砂进行加固。该方法能消除油罐基础的不均匀沉降，然而普通排水板联合水泵排水效率一般、压入粗砂加固处理效果相对有限。中国专利技术专利“一种利用真空磁场复合预压的加固软土地基的方法”(专利号ZL201210589423.2)，公开了一种利用真空磁场复合预压的加固软土地基的方法；将磁场的作用引入真空预压和堆载预压过程中，使真空预压、磁场和堆载预压同时进行；磁场诱导水产生分子感应磁矩，分子感应磁矩的相互作用可以改变土体中自由水和结合水的粘度，提高其扩散渗透速度；磁场还可能改变土体颗粒的粘结性、膨胀量、表面张力、及团聚化作用的性质。该方法可以一定程度上强化固结作用、提高固结速度；然而，该方法仅适用于地表无建筑物或构筑物的常规地基处理，无法适用于复杂的建筑物或构筑物纠偏与加固工程。中国专利技术专利“一种真空预压联合闷晒式太阳能热水器的加热固结系统及施工方法”(专利号ZL201910371210.4)，公开了一种真空预压联合闷晒式太阳能热水器的加热固结系统及施工方法；利用太阳能对真空预压密封膜上水进行加热，并通过循环泵使热水在中空芯板塑料排水板内循环流动，加速地基沉降。该方法可以有效缩短软土固结时间，但是排水板的排水深度有限，且施工工序相对较多。因此，借鉴仿生学原理，研发一种施工速度快、加固效率好、经济性高的建筑物或构筑物纠偏与加固施工方法，显得尤为迫切。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有建筑物或构筑物纠偏与加固技术成本高、工序繁多；普通排水法排水效率低或排水量较小、迫降纠偏效果不明显的问题，提出一种后注浆微型钢管桩建筑物或构筑物纠偏与加固施工方法。为实现上述目的，本专利技术提出了一种后注浆微型钢管桩建筑物或构筑物纠偏与加固施工方法，通过联合运用排水促沉和加固顶升的方法，采用电磁场法或电磁场联合热固结法对建筑物或构筑物沉降较小一侧进行排水促沉，采用后注浆螺旋桩法对建筑物或构筑物沉降较大一侧进行加固和顶升。具体地，包括以下步骤：(1)建筑物或构筑物倾斜情况3D模型构建：基于北斗系统或无人机拍摄技术，获得建筑物或构筑物的倾斜情况信息，将坐标及图片数据导入计算机处理系统形为3D模型，通过分析确定沉降位置、倾斜方向及角度信息；(2)地基土层性质勘察：通过收集既有地勘报告资料或实地补勘，获得拟纠偏建筑物或构筑物地基土层性质与参数，为后续纠偏方案选择提供支撑；(3)纠偏监测系统布置：在建筑物或构筑物的重点部位，布置光纤光栅或振弦式传感器，实时监测建筑物或构筑物纠偏施工过程中的变形与应力变化情况，根据监测数据，动态调控纠偏时电磁场强度、电磁排水时长或热固结温度、热固结时长和螺旋桩后注浆压力值与注浆量；(4)地基排水促沉施工：在建筑物或构筑物两侧依次间隔钻入1～2排螺旋桩，在建筑物或构筑物沉降较小一侧的螺旋桩中埋入绕有线圈的金属棒，使用磁场法或电磁场联合热固结法排水加固地基；(5)地基加固顶升施工：排水促沉施工结束后，向沉降较大一侧的螺旋桩桩体中进行注浆，浆液通过螺旋桩注入地基土体中，同时继续向线圈导线中通以脉冲直流电，在地基土中产生脉冲磁场，使得浆液在感应磁矩作用下向土体孔隙中渗透，扩大加固范围，对土层进行加固并对建筑物或构筑物进行顶升；(6)纠偏与加固效果检测：采用北斗系统或无人机拍摄技术，再次对建筑物或构筑物进行3D模型构建，检测纠偏与加固效果与质量，对比分析纠偏前、纠偏后的建筑物或构筑物关键部位变形、应力与施工过程的关系，为后续类似工程建设提供技术支撑。在一种实施方式中，步骤(4)中，采用电磁场法实现地基排水促沉施工：首先打开排水系统进行排水，当排水管中的水流量明显变小趋向零时，向线圈导线中通以低频脉冲直流电，不断增大电流，在土体中产生磁场方向向下的脉冲强磁场，使地基土中的自由水产生感应磁矩，同时也使土体中的结合水更易脱离土颗粒束缚，从而降低水的粘滞度，提高渗透速率，且水分子加速度不断增加，在地表堆载施压的情况下使地下水沿着磁场方向通过螺旋桩底部快速渗透排出，缩短工期，通过观察排水量的大小变化调整脉冲直流电的频率，控制排水速率，保证建筑物或构筑物结构安全。在另外一种实施方式中，采用电磁场联合热固结法实现地基排水促沉施工：首先打开排水系统进行排水，当排水管中的水流量明显变小趋向零时，向线圈导线中通以高频交流电，在土体中产生交变磁场，使地基土中的水产生感应磁矩，同时金属棒和螺旋桩中会产生涡流，温度升高，对土体进行加热，使得水的粘滞度降低，提高渗透排水速率，在地表堆载施压的情况下使土层在磁场和热场的共同作用下加速排水固结，缩短工期，通过观察排水量的大小变化调整交流电的频率，控制排水速率，保证建筑物或构筑物结构安全。电磁场法或电磁场联合热固结法排水加固地基过程中，埋有线圈的螺旋桩附近排水量大，即对于上部建筑物或构筑物而言，沉降较小一侧附近排水促沉量大于沉降较大一侧附近，一定程度上也协调了建筑物或构筑物的沉降差。优选地，所述的螺旋桩为空心铜管或者钢管，管径在150mm～350mm之间，长度根据设计加固深度确定，设置1～3个叶片，叶片直径在300mm～800mm之间，沿桩深方向布置有8～12个排水孔或注浆孔，孔径为15mm～20mm；基于鲨鱼皮肤仿生学原理，将螺旋桩侧壁或叶片表面制作成粗糙的V形褶皱表面，成鱼鳞状排布，前后叠搭，倾斜角度为20°，V形褶皱面夹角为100°～110°，褶皱峰高为5mm～6mm，减小钻入阻力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种后注浆微型钢管桩建筑物或构筑物纠偏与加固施工方法，其技术特征在于，联合运用排水促沉和加固顶升的方法，采用电磁场法或电磁场联合热固结法对建筑物或构筑物沉降较小一侧进行排水促沉，采用后注浆螺旋桩法对建筑物或构筑物沉降较大一侧进行加固和顶升。/n

【技术特征摘要】
1.一种后注浆微型钢管桩建筑物或构筑物纠偏与加固施工方法，其技术特征在于，联合运用排水促沉和加固顶升的方法，采用电磁场法或电磁场联合热固结法对建筑物或构筑物沉降较小一侧进行排水促沉，采用后注浆螺旋桩法对建筑物或构筑物沉降较大一侧进行加固和顶升。


2.根据权利要求1所述的纠偏与加固施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）建筑物或构筑物倾斜情况3D模型构建：基于北斗系统或无人机拍摄技术，获得建筑物或构筑物的倾斜情况信息，将坐标及图片数据导入计算机处理系统形为3D模型，通过分析确定沉降位置、倾斜方向及角度信息；
（2）地基土层性质勘察：通过收集既有地勘报告资料或实地补勘，获得拟纠偏建筑物或构筑物地基土层性质与参数，为后续纠偏方案选择提供支撑；
（3）纠偏监测系统布置：在建筑物或构筑物的重点部位，布置光纤光栅或振弦式传感器，实时监测建筑物或构筑物纠偏施工过程中的变形与应力变化情况，根据监测数据，动态调控纠偏时电磁场强度、电磁排水时长或热固结温度、热固结时长和螺旋桩后注浆压力值与注浆量；
（4）地基排水促沉施工：在建筑物或构筑物两侧依次间隔钻入1~2排螺旋桩，在建筑物或构筑物沉降较小一侧的螺旋桩中埋入绕有线圈导线的金属棒，使用磁场法或电磁场联合热固结法排水加固地基；
（5）地基加固顶升施工：排水促沉施工结束后，向沉降较大一侧的螺旋桩桩体中进行注浆，浆液通过螺旋桩注入地基土体中，同时继续向线圈导线中通以脉冲直流电，在地基土中产生脉冲磁场，使得浆液在感应磁矩作用下向土体孔隙中渗透，扩大加固范围，对土层进行加固并对建筑物或构筑物进行顶升；
（6）纠偏与加固效果检测：采用北斗系统或无人机拍摄技术，再次对建筑物或构筑物进行3D模型构建，检测纠偏与加固效果与质量，对比分析纠偏前、纠偏后的建筑物或构筑物关键部位变形、应力与施工过程的关系，为后续类似工程建设提供技术支撑。


3.根据权利要求2所述的纠偏与加固施工方法，其特征在于，所述的螺旋桩为空心铜管或者钢管，管径在150mm~350mm之间，长度根据设计加固深度确定，设置1~3个叶片，叶片直径在300mm~800mm之间，沿桩深方向布置有8~12个排水孔或注浆孔，孔径为15mm~20mm；基于鲨鱼皮肤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙智文，孔纲强，杨庆，高洪梅，王志华，高磊，申志福，秦红玉，李平，闵凡路，
申请(专利权)人：河海大学，南京吉欧地下空间科技有限公司，南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32