粉煤灰回填地基建筑物纠倾加固技术.pdf

1、粉煤灰回填地基建筑物纠倾加固技术赵艳妨，熊琦（安康职业技术学院，陕西安康 725000）引言近年来，我国建筑行业迅速发展，但由于地质问题、工程质量问题等，会导致建筑结构出现倾斜事故。据统计1，一旦建筑倾斜率超过 4%，居住在该倾斜建筑的居民会明显出现头晕等不适症状；如果建筑倾斜率接近 8%，则该建筑随时可能发生倾覆。我国早在2004 年推出了 JGJ 12599 危险房屋鉴定标准，通过对建筑物的多个结构进行评估，来确定建筑结构的危险等级2-3；如果建筑结构倾斜率不满足要求，需要采取对应的倾斜纠正手段，对建筑结构进行架构，避免建筑结构进一步倾斜。贺亦峰等4提出了一种基于影像灭点探测的建筑立面影像

2、自动倾斜校正算法，该算法可以有效实现建筑立面影像倾斜的自动校正，但其实用性还需要进一步研究；莫振林等5研究了地震发生后建筑结构出现的倾斜问题，提出了地基基础加固设计方法，该方法能在一定程度上解决震后建筑出现的倾斜问题，但无法纠正因建筑自身结构问题导致的较小幅度倾斜。粉煤灰作为建筑材料中的一种原材料，能够取代混凝土中的水泥成分，不但能达到同样的加固效果，还能节约成本，更具有环保性，在多种建筑结构中应用广泛。本文使用粉煤灰为原材料，结合锚杆静压桩技术，使用模型对倾斜率超过 5%的某建筑结构进行纠倾加固模拟，解决建筑结构可能存在的倾斜危害，现介绍如下。1工程概况本文所研究的建筑位于我国中部，属于住宅

3、建筑类型，该建筑采用 12 层混凝土框架-剪力墙结构，包含地上 10 层、地下 2 层，经过测量，该建筑的长、宽、高分别为 40.0 m、30.9 m 和 45.0 m，经过计算，该建筑的综合面积为 8 654.65 m2。建筑底板采用钢筋混凝土材质的防水筏板，筏板厚度为 500 mm，筏板底部使用以粉煤灰与混凝土混合后制备的素混凝土垫层。建筑建设初期，采用人工手段对施工现场进行平整，确保施工基础足够稳定，地面高差的极大值和极小值分别为 36.42 m 和 35.47 m，相对高差约为 0.95 m。该工程地下土层复杂，包含灰黄色的黏性土、浅灰色的层粉土、流塑性较高的淤泥质黏土以及硬塑性较强的

4、深层黏土，这种复杂的土层使建筑结构的稳定性受到威胁。该建筑在 2020 年完全封顶并投入使用，2021 年上半年在该建筑上布置了 10 个监测点，对该建筑展摘要针对某建筑倾斜率超过 5%的问题，利用 FLAC3D 有限元软件构建该建筑的模型，并在模型中对其进行纠倾加固。模拟结果表明：纠倾加固技术实施后，该建筑的沉降与位移均得到改善，56 d 后，建筑的倾斜率低于 3%，符合相关标准要求。在大围压影响下，静压桩不易变形，且静压桩养护时间越长，加固效果越好，说明粉煤灰回填地基建筑纠倾加固技术，能改善建筑倾斜问题，提升建筑稳定性。关键词粉煤灰；回填地基；建筑物；倾斜率；纠倾加固；模拟文章编号：100

5、5-9598(2023)-04-0146-04中图分类号：TU753文献标识码：A收稿日期：2023-03-16基金项目：陕西省职业技术教育学会职业教育项目(2023SZX090)；安康职业技术学院校级课题（AZJKY2020004）第一作者：赵艳妨（1988），女，汉族，山东菏泽人，讲师，硕士，2012 年本科毕业于菏泽学院，现从事土建、工程造价和高职教育教学方面的工作，E-mail：。DOI：10.19889/ki.10059598.2023.04.034引用格式：赵艳妨，熊琦.粉煤灰回填地基建筑物纠倾加固技术J.煤化工，2023，51（4）：146-149，178.第 51 卷第 4 期

6、2023 年 8 月煤 化 工Coal Chemical IndustryVol.51No.4Aug.2023第 51 卷第 4 期开较为全面的连续沉降监测，截至 2022 年 1 月，各个监测点的平均沉降值为 122.61 mm。从 2022 年 1 月的监测结果来看，该建筑结构南北两侧的沉降差距累积达到 45 mm，使用该数值计算后，确定该建筑结构的倾斜率约 4.5%，自南向北倾斜，JGJ 12599 中规定建筑结构的倾斜率不可以超过 3%，而该建筑南北方向的倾斜率远高于该数值，倾斜情况已经较为严重；东西方向的倾斜率约为 0.3%，符合标准要求，倾斜情况并不严重。此后相关研究人员继续对该建

7、筑展开长期监测，同时使用垂直测量法对建筑结构西侧的电梯位置进行测量，结果显示，经过一段时间的发展，建筑南北方向的倾斜率超过 5%，东向方向的倾斜率超过 1%，说明该建筑结构的倾斜程度已经较为严重，需要采取措施对倾斜情况进行纠正，并对建筑结构展开加固处理。该建筑结构出现南北方向倾斜主要是由于该建筑底部所处的地层中存在大量淤泥质土，这类土体具有较强的压缩性，分层情况也不均匀，所以受到建筑造成的荷载的影响，地基出现变形，在不均匀沉降的影响下，荷载会发生偏移，导致建筑结构倾斜严重。2实验2.1有限元模型的构建考虑到本文所研究的建筑结构体量较大，如果直接对该建筑进行纠倾加固，难免产生误差，所以使用FLA

8、C3D 有限元软件构建该建筑的模型，并在模型中对该建筑进行纠倾加固模拟，探索较为合理的纠倾加固方式。具体如下：在有限元软件中输入本文所研究的建筑的基本参数，构建该建筑的有限元模型。加固建筑结构的部分使用 pile 单元实现模拟，加固材料与土体结构之间的连接用耦合碳化实现。模型的边界条件利用约束位移的方式获得，建筑结构有限元模型长度与宽度方向受到 X 与 Y 方向边界位移约束，高度方向边界只约束底部，通过 Z 方向的位移约束。本文所研究的建筑的有限元网格划分结果见图 1。2.2建筑结构纠倾设计根据该建筑结构的概况，对该建筑进行纠倾。纠倾过程使用倾斜钻孔掏土法，该方法是在倾斜一端的相反方向打孔，并

9、将土体掏出，待地基显现出来停止掏土。这种方式是通过将未倾斜一侧的土体掏空，之后建筑在自重影响下发生沉降，释放倾斜侧的应力，使土体变形情况得到缓解，通过这种沉降实现建筑纠倾。土体掏空后，还需要回填粉煤灰调整沉降速率。使用机械搅拌机将一定比例的粉煤灰与固化剂混合，再添加适量的水搅拌 300 s。确保 8 h 之内完成粉煤灰的回填摊铺，15 h 之内完成粉煤灰的碾压振捣。按照实际工程的回填需求调整粉煤灰的厚度，在没有特殊需求的区域，粉煤灰两层回填，每层回填的厚度均为 40 cm，两层回填的裂缝不超过 6 mm。在建筑结构纠倾过程中，需要通过布置掏土孔实现掏土泄压，掏土孔的数量 n 可通过模拟计算得到

10、。在有限元模型中模拟该掏土纠倾的步骤与影响效果。2.3建筑结构加固设计使用静压桩为建筑结构加固。在制备静压桩时，将粉煤灰与素土混合，在降低成本的同时，还能发挥较强的加固作用。受到实验环境限制，先在实验室中制备不同粉煤灰养护龄期的静压桩，再将相关参数输入到有限元软件中，模拟静压桩对倾斜建筑的加固情况。养护龄期分别设定为 28 d、60 d 以及 120 d。按照研究经验，将粉煤灰静压桩实验样品的大小设定为15 cm15 cm15 cm，粉煤灰与素土质量比为 1:9。粉煤灰静压桩的制备过程如下：（1）使用烘干机将素土材料烘干后，用粉碎机将材料打碎，并过 2 mm的孔径筛，称量实验所需土样，使用喷壶

11、工具箱对土样喷洒水，使土样的含水量达到最优状态，将打湿后的土样置于密封袋中静置一夜备用。（2）按照配比将备好的土样与粉煤灰混合，使用搅拌机对其进行充分搅拌。采用不锈钢材料预制可拆卸模具，将凡士林涂抹至模具内壁以保持模具润滑，避免材料黏连造成损坏，混合土样置于模具后使用保鲜膜密封，获得 15 cm15 cm15 cm 实验样品。（3）在模具底部布置橡胶垫，通过人工夯实方法振捣混合试样，落距设定为 40 cm。（4）完成击实之后进行环刀取样，消除试样表面 2 cm厚度的土体，将环刀取样的混合土体使用保鲜膜密封。在实际施工过程中，需要在建筑地基施工区域挖掘沟槽并测量布置桩孔的位置。将制备好的粉煤灰素

12、土混合静压桩置于孔中，并向静压桩浇水，使其膨胀且固化，以发挥加固作用。为确保单个静压桩的承载图 1本文所研究的建筑的有限元网格划分结果建筑结构建筑结构地基土体赵艳妨等:粉煤灰回填地基建筑物纠倾加固技术147-2023 年煤 化 工12108642090 180 270360 450540 630荫银绎银银银银银银银荫荫荫荫荫荫荫绎绎绎绎绎绎荫20 kPa 围压绎60 kPa 围压银100 kPa 围压竖向荷载/kPa（a）养护 28 d 竖向应变1.21.00.80.60.40.2090 180 270360 450540 630荫银绎银银银银银银银荫荫荫荫荫荫荫绎绎绎绎绎绎荫20 kPa 围

13、压绎60 kPa 围压银100 kPa 围压竖向荷载/kPa（b）养护 28 d 横向应变力达到要求（123.2 kN），在施工过程中还需要进行抗拔试验以验证其抗拔特性。此外，需要控制静压桩的位置偏差不超过 2 cm。静压桩埋设完成后，将钢筋混凝土布置在静压桩上端，完成静压桩的压桩，压桩之后再使用混凝土进行封桩处理，将静压桩彻底埋于建筑地基周围，支护发生倾斜的建筑地基。该实验过程使用有限元软件完成模拟。3结果与讨论3.1纠倾加固前后建筑的沉降及位移变化在有限元软件中模拟纠倾加固前后建筑的倾斜状态和倾斜率，结果分别见图 2 和表 1。从图 2 可以看出：使用粉煤灰回填地基，同时采用粉煤灰素土混合

14、静压桩加固，建筑结构的沉降与位移情况均得到明显改善，能明显纠正建筑结构的倾斜情况。从表 1 可以看出：未使用纠倾加固技术的建筑，受多种因素影响，随着时间的推移，倾斜情况越来越严重，模拟第 1 周时，建筑结构的倾斜率为 5.7%，模拟第 10 周时，倾斜率已经达到 9.4%，如果在实际中建筑达到该倾斜率，表明建筑结构已经失去稳定性，随时可能倒塌。纠倾加固后，随着时间的推移，建筑结构的倾斜率呈现逐渐降低的趋势，模拟第 8 周后，建筑结构的倾斜率低于 3.0%，说明使用本文方法纠倾加固后，能有效改善建筑结构的倾斜情况，提升建筑结构的稳定性。3.2回填地基加固效果分析本文制备的粉煤灰素土混合静压桩应用

15、于倾斜建筑地基加固时，需要埋于地下，地基土体的围压会作用于静压桩，影响其加固效果。因此，需要分析不同养护龄期的静压桩在 20 kPa、60 kPa、100 kPa 围压的影响下，横向与竖向应变发生的变化，结果见图 3。沉降高度：m3.8937E-022.1223E-020.0000E+00-2.1223E-02-4.1527E-02-6.3572E-02-8.3725E-02-1.0275E-01-1.2864E-01-1.4575E-01-1.6271E-01-1.8024E-01-1.8591E-01（a）未纠倾加固沉降沉降高度：m2.8190E-022.0541E-021.0521E-0

16、20.0000E+00-1.4521E-02-2.0347E-02-3.0271E-02-4.0305E-01-5.0627E-01-6.0213E-01-7.0692E-01-7.6874E-01-8.0545E-01（b）纠倾加固后沉降位移：m1.0246E-019.0245E-028.0328E-027.0546E-026.0712E-025.0425E-024.0174E-023.0126E-022.0514E-021.0722E-020.0000E-00-1.0625E-02-2.0607E-02（c）未纠倾加固位移位移：m3.1235E-023.0241E-022.6372E-02

17、2.0565E+001.6211E-021.0320E-025.0264E-030.0000E+00-5.0125E-03-1.0154E-02-2.0481E-02-3.0285E-02-4.0716E-01（d）纠倾加固后位移图 2纠倾加固前后建筑的沉降及位移变化表 1不同时间段倾斜率的变化情况观测时间/d7142128354249566370未纠倾加固倾斜率/%5.75.86.26.46.77.27.98.48.99.4纠倾加固后倾斜率/%5.34.84.53.93.63.23.22.82.82.8148-第 51 卷第 4 期践行绿色发展，守卫碧水蓝天从图 3 可以看出：加大养护龄期可

18、以使材料更好地硬化和稳定，在竖向荷载作用下，材料可能会更有效地传递应力，从而导致竖向和横向应变的增加幅度减小。养护龄期的延长可以改善材料的性能，减小沉降或变形，提高建筑的稳定性和耐久性；随着建筑结构周围土体竖向荷载的逐渐增大，不同围压影响下的静压桩的竖向和横向应变都明显上升；围压越大，静压桩的竖向和横向应变越小。这是由于当竖向荷载作用在静压桩时，会对周围的土体施加压力，导致土体产生应力。通过土体的传递作用，这些应力会传递到静压桩上，使静压桩发生应变。围压越大，静压桩受到的土体约束更为严格。这意味着土体对静压桩周围施加的约束力会增大。这种约束力可以有效限制静压桩在竖向和横向的变形和应变。这就导致

19、大围压下的静压桩的应变反而低，在这种情况下，静压桩的支撑性能更强，不易出现变形，能够更好地发挥支护作用。4结论建筑结构受到多种因素的影响，会发生不同程度的倾斜。粉煤灰吸水性较强，使用粉煤灰回填建筑地基能纠正建筑的倾斜情况，所以本文所研究建筑使用粉煤灰回填倾斜钻孔掏土法掏空的地基，平衡建筑结构的倾斜问题，同时在建筑地基周围布置粉煤灰素土混合静压桩，为建筑提供加固效果，提升建筑的稳定性。通过模拟实验分析可知：使用该纠倾加固技术能在很大程度上纠正建筑的倾斜问题，提升建筑的稳定性。参考文献：1 高福宁，周鑫，赵志鲜，等.CFB 粉煤灰路基设计与施工技术研究J.公路，2021，66（9）：145-149

20、.2 范明明，裴向军，王文臣，等.岩溶地区某高层建筑物不均匀沉降地基基础加固案例分析J.土木工程与管理学报，2021，38（1）：163-168，182.3 宋静，张明明.高压旋喷桩托换-垫层压力注浆联合加固方法在既有建筑地基加固中的应用J.四川建筑科学研究，2022，48（4）：64-71.4 贺亦峰，邹进贵，翟若明.基于灭点探测的建筑物立面倾斜校正算法J.测绘通报，2021（S2）：193-196，201.5 莫振林，王海洋，祖德权，等.震后山地建筑物纠倾加固技术研究与工程应用J.建筑结构，2021，51（11）：124-128，135.（下转第 178 页）12108642090 180

21、 270360 450540 630荫银绎银银银银银银银荫荫荫荫荫荫荫绎绎绎绎绎绎荫20 kPa 围压绎60 kPa 围压银100 kPa 围压竖向荷载/kPa（c）养护 60 d 竖向应变1.00.80.60.40.2090 180 270360 450540 630荫银绎银银银银银银银荫荫荫荫荫荫荫绎绎绎绎绎绎荫20 kPa 围压绎60 kPa 围压银100 kPa 围压竖向荷载/kPa（d）养护 60 d 横向应变3.02.52.01.51.00.5090 180 270360 450540 630荫银绎银银银银银银银荫荫荫荫荫荫荫绎绎绎绎绎绎荫20 kPa 围压绎60 kPa 围压银1

22、00 kPa 围压竖向荷载/kPa（e）养护 120 d 竖向应变1.00.80.60.40.2090 180 270360 450540 630荫银绎银银银银银银银荫荫荫荫荫荫荫绎绎绎绎绎绎荫20 kPa 围压绎60 kPa 围压银100 kPa 围压竖向荷载/kPa（f）养护 120 d 横向应变图 3粉煤灰素土混合静压桩在不同围压下的压缩变形特性赵艳妨等:粉煤灰回填地基建筑物纠倾加固技术149-2023 年煤 化 工Rectifying and strengthening technology of fly ash backfilling the building foundationZ

23、hao Yanfang,Xiong Qi(Ankang Vocational and Technical College,Ankang Shaanxi 725000,China)AbstractIn response to the problem of a building with an inclination rate exceeding 5%,a model of the building wasconstructed using FLAC3D finite element software.The rectifying and strengthening technology was

24、carried out.The simulationresults showed that after using the rectifying and strengthening technology,the settlement and displacement of the building wereimproved.After 56 days,the inclination rate of the building was less than 3%,which met the requirements of relevant standards.Under the influence

25、of large confining pressure,the static pressure pile was less prone to deformation,and the longer the curingtime of the pile,the better the reinforcement effect.It indicated that the technology of rectifying and strengthening by fly ashbackfilling thebuilding foundation could improve theproblemof bu

26、ilding inclination and enhance the building stability.Key wordsfly ash;backfilling the foundation;building;inclination rate;rectifying and strengthening;simulation（上接第 149 页）Corrosion failure detection of flue gas desulfurization equipment inpower plant based on T-S fuzzy fault treeRan Chumeng,Tang

27、Ya,Yin Haoran,Xiao Jie(CHN Energy Taizhou Power Generation Co.,Ltd.,Taizhou Jiangsu 225327,China)AbstractIn view of the issue of corrosion failure of flue gas desulfurization equipment in the power plant,a corrosionfailure detection method for flue gas desulfurization equipment in power plant based

28、on T-S fuzzy fault tree was designed.Thelimestone-gypsum wet desulfurization technology was used to build the flue gas desulfurization equipment model.The T-Sfuzzy fault tree model for the corrosion failure detection was built based on this model.Corrosion failure was set as the top event,the corros

29、ion perforation,corrosion deformation,corrosion cracking and corrosion rust were set as the secondary top event,andthe internal corrosion,external corrosion,excessive tensile stress and specific medium corrosion were set as the bottom event.Byanalyzing the fuzzy number and event description of diffe

30、rent events,the fuzzy possibility value was obtained to judge thecorrosion failure level and complete the corrosion failure detection of flue gas desulfurization equipment in power plant.Theexperimental results showed that this method could effectively detect the corrosion failure level of flue gas

31、desulfurizationequipment,and the detection accuracy wasabove 91%,with higherdetection accuracyand good application effect.Key wordsT-S fuzzy fault tree;flue gas desulfurization equipment;corrosion failure;fuzzy possibility;bottom event;top event（上接第 153 页）煤化工项目动态荫2023 年 8 月 18 日，新疆能化与新疆准东经济技术开发区签订 8

32、0 万 t/a 煤制烯烃项目暨煤化一体项目合作协议书。荫2023 年 8 月 20 日21 日，内蒙古卓正煤化工有限公司甲醇醋酸延链优化深加工与综合利用生产高端化学品及新材料项目（含年产 120 万 t 煤制甲醇调整变更为年产 100 万 t 甲醇项目）可行性研究报告通过中咨公司评审团队评审，将进入报批实施阶段。荫近日，中化学赛鼎焦化公司设计承建的内蒙古广聚新材料有限公司焦炉单炭化室压力调节系统调试成功并投入使用。该系统相较于目前其他系统，从技术层面有效提高了调节精准度和灵敏度。荫2023 年 8 月 25 日，碳鑫科技甲醇综合利用项目 35 kV 变电所一次受电成功，标志着全球单套规模最大的乙醇装置进入试车阶段。（全国煤化工信息总站编辑整理）178-