一种既有建筑物沉降调控与隔震一体化支座及使用方法

本发明涉及土木工程既有建筑物保护，特别是涉及一种既有建筑物沉降调控与隔震一体化支座及使用方法。

背景技术：

1、既有建筑物常因人为或自然灾害等因素，导致地基发生不均匀沉降，不仅影响建筑的正常使用，严重时还会危及人们的财产和生命安全，给社会带来难以估计的影响。造成建筑物发生不可挽回的灾难的原因有很多，如既有建筑物下采矿、隧道穿越、降水、地基浸水软化，以及其他设计、施工、使用过程中荷载偏心造成的倾斜等。特别是在采矿采空区范围内，甚至会出现大面积建筑群倾斜。同时，我国地震灾害频发。据现行《建筑抗震设计规范》，我国全国范围内均属于抗震设防区，每年由于地震带来的损失和悲剧不计其数。因此，设计出一种低成本的长期的抗震预防及沉降调控一体化技术对于既有建筑物保护具有重要意义。

2、建筑物纠偏技术在进入二十世纪后开始发展，各种纠偏方法层出不穷。掏土法根据建筑物沉降原因及房屋特点，针对性的采用在房屋沉降较大一侧打止沉桩，沉降较小一侧基础下掏土，减弱地基反力使得其沉降，从而达到纠偏的目的。掏土法的适宜掏土量和纠偏效果需要在严格沉降监控条件下，进行多轮掏土尝试进行，为避免工程风险，纠偏时间往往长达数月；注浆法对建筑物地基承载力弱、发生沉降的一侧基础采用高压注水泥浆进行加固纠偏，但此方案仅适用于筏板基础下的地基加固，且需要在建筑物周边设置封压带，注浆压力和注浆量需要进行现场试验，可控性差，建筑四周会出现跑浆现象，对于沉降差大于10cm以上的纠偏工程往往无能为力；静力压桩法采用液压千斤顶将钢管桩体分段压入地基，对建筑物沉降侧的地基承载力加强，同时通过对压力的控制使得结构倾斜量恢复，但由于单桩的极限承载力及基础抗冲切承载力的限制，使此方法进行地基加固效果较好，进行纠偏时需要所有点高精度同步控制，技术难度和成本高，且需要带载封桩，否则将出现锚杆桩回弹降低纠偏效果。目前上述已有既有建筑纠偏的方法可持续性不强，对于可能多次反复出现较大沉降差的建筑物的纠偏和保护性预防工程，几乎是无能为力的。如大范围采空区和沿海潮汐影响区域内地基上的建筑物，多次纠偏则成本难以估量。

3、建筑物沉降调控方法多采用主动托换和被动托换。主动托换常通过主动的变形调节来保证变形要求，即在既有基础切除之前对新桩和托换结构施加荷载，使需要托换的桩或柱在上顶力的作用下，随托换梁一起上升，从而克服由于托换梁刚度不足可能产生的上部建筑物较大的沉降。被动托换是指托换结构荷载小，变形控制要求不严格，依靠托换结构自身截面刚度消能的情况，可以在托换结构施工完成后再将托换桩切除，直接将上部荷载通过托换梁传递到新桩，而无需采取其他调节变形的措施。这些方法在纠偏的同时往往需要对既有建筑增设桩基，面对受深层采空区影响的地基所面临的多次沉降隐患，纠偏次数过多时，新的桩基难以设置且整体纠偏成本难以估计。

4、在建筑物隔震领域，大部分工程采用的隔震方案为安装隔震支座。在正常情况下，隔震支座能够稳定地支撑建筑物重量。在地震灾害发生时，隔震支座跟随建筑物的水平变形，并且具有适当弹性恢复力，能够充分吸收地震产生的能量，保护建筑物不受损害。但是如果建筑物没有相应的纠偏设施，当房屋发生倾斜后，隔震支座的位移方向和水平地震作用方向产生夹角，导致隔震效果大幅度降低，而常规顶升和迫降纠偏在不进行隔震支座重新安装调整的情况下，很难恢复原本的隔震效果。

5、综上所述，目前尚无适用于大范围长期扰动地基上既有建筑物纠偏和隔震一体化预防性保护方法。

技术实现思路

1、本发明主要目的在于提供一种既有建筑物沉降调控与隔震一体化支座及使用方法，以对可能发生沉降差和地震灾害区域的既有建筑物保护和沉降调控，操作简单便捷、可持续性好、安全性高，对文物建筑长期保护具有重要意义。

2、为达上述目的，本发明提供一种既有建筑物沉降调控与隔震一体化支座及使用方法，包括现浇托换体系、装配式沉降调控体系和装配式隔震体系；

3、所述现浇托换体系包括上托换梁和下托换梁板，所述上托换梁下侧设置有一组第一预埋螺纹套筒和两组第二预埋螺纹套筒，两组第二预埋螺纹套筒对称分布于第一预埋螺纹套筒两侧；所述下托换梁板上设有弧形坑；

4、所述装配式沉降调控体系包括千斤顶、t形支撑墩塞、装配式砂池和存砂槽；所述千斤顶通过螺栓安装于第一预埋螺纹套筒；所述t形支撑墩塞设置有两个，分别通过螺栓安装于两组第二预埋螺纹套筒；所述装配式砂池内装有粉细砂，所述存砂槽安装于装配式砂池四周，所述千斤顶下端与装配式砂池7顶部抵接，所述t形支撑墩塞插设于装配式砂池内并与粉细砂抵接；

5、所述装配式隔震体系包括滑移隔震支座、隔震限位和可旋转底盘；所述滑移隔震支座安装于装配式砂池底部，所述装配式砂池通过滑移隔震支座与可旋转底盘顶部抵接，所述可旋转底盘底部为与弧形坑相适配的弧面，所述可旋转底盘放置于弧形坑内，所述隔震限位设置有多个，均匀设置于可旋转底盘顶部四周。

6、进一步的，所述装配式砂池7包括砂池底板、砂池壁、销栓、漏砂孔、孔塞，所述砂池底板呈“山”字形构造，所述砂池壁呈“[”形，所述砂池壁设置有两个，对称包裹于砂池底板两侧，所述砂池壁两端均设置有销栓孔；所述砂池底板对应位置同样设置有销栓孔，所述砂池壁的侧壁底部设置有漏砂孔，所述漏砂孔内塞有孔塞；砂池壁与砂池底板合拢后，销栓孔内插入销栓锚固。

7、进一步的，两个t形支撑墩塞底部分别与装配式砂池的两个砂腔相适配，所述t形支撑墩塞底部设置有注砂孔，所述千斤顶的输出端抵接在砂池底板中部的中柱上。

8、进一步的，所述装配式隔震体系中滑移隔震支座应与装配式砂池、可旋转底盘两者的平面中心重合。

9、进一步的，所述装配式隔震体系中可旋转底盘下表面为球面并粘贴摩擦副。

10、进一步的，整体设置于既有建筑物的结构柱下。

11、本发明还提供一种既有建筑物沉降调控与隔震一体化支座的使用方法，其特征在于，包括顶升方法和迫降方法。

12、进一步的，当建筑发生沉降差而倾斜后，建筑物沉降较大部位采用顶升方法，所述顶升方法包括以下步骤：

13、s1、使用螺栓将千斤顶固定于上托换梁下部的第一预埋螺纹套筒上；

14、s2、缓慢加压千斤顶直至顶升达到目标高度；

15、s3、通过注砂孔注入粉细砂和水填充满t形支撑墩塞底部；

16、s4、随后缓慢卸载千斤顶直至t形支撑墩塞平稳支撑在粉细砂上；

17、s5、拆卸千斤顶。

18、进一步的，当建筑物发生沉降差倾斜后，且建筑物非沉降侧或建筑物沉降较小侧的装配式砂池7内砂层厚度不小于50mm时，可采用迫降方法进行抽砂迫降，所述迫降方法包括以下步骤：

19、s1、打开装配式砂池上的漏砂孔；

20、s2、通过注砂孔注入水使粉细砂从漏砂孔流出至存砂槽，粉细砂层降低至目标高度后；

21、s3、用孔塞堵塞漏砂孔。

22、本发明具有以下有益效果：

23、本发明实现了一次施工，多次纠偏的功能，同时具备良好的隔震性能，使隔震效果不受建筑倾斜的影响，并且隐蔽性强，对文物建筑外观、内部构造等无明显影响。同时减少后续纠偏的人力物力投入，节约资源。纠偏所需材料粉细砂、水等普遍，易于采集。本发明整个系统，拼装简单方便，施工效率高。