第十五章村庄城镇建筑物的地上保护措施Word文档格式.docx

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我国对采动区建筑物的保护研究工作始于20世纪60年代。

本溪矿务局彩屯矿于1962年开始矿区医院住院部大楼下采煤，期间就对这座三层楼房进行了加固和维修，至今仍在使用。

60年代后期，在抚顺车辆修理厂对厂房基础采用了联系梁加固措施，进行了成功开采。

之后，峰峰、鹤壁、梅田、阳泉、邢台、平顶山、西山、大同、淮北、徐州、枣庄等矿区都对建筑物采取加固和修复措施，成功进行了开采，积累了不少有效的采动区建筑物加固维修措施。

1978年我国在资江煤矿俱乐部首次开展了新建抗变形建筑的研究。

采用水平滑动层、钢筋混凝土柱等新的接着外技术措施。

在采动后，基本未发生损害，始终正常使用。

采矿界科研工作者对矿区建筑物保护研究和实践的成果经验表明，是应将地基与建筑物基础的协同工作作为一个系统来研究，着眼于地基与建筑物基础的协调工作，采取柔性保护措施吸收地表变形能，刚性保护措施抵抗地表变形，从而提高建筑物自身的抗变形能力。

建筑物上部结构、基础和地基可作为一个系统，系统本身具有自组织能力，在受采动影响时，系统的平衡不断被打破，同时又不断建立新的平衡。

基础切入地基能减缓地表变形对建筑物的影响也是不争事实，是建筑物基础和地基谋求新平衡的体现。

村庄、城镇建筑物的地上保护措施一般分为采前加固、采后维修措施和抗变形建筑结构措施。

加固措施主要针对采矿前已经存在的建筑物，抗变形建筑物结构措施主要是针对在采动区新建的建筑物。

第二节加固措施

建筑物加固和修复按其施工时间可分为采前加固、开采影响期间的维护以及采后维修。

采前加固是防患于未然，具有其主要措施有支护墙壁、梁端加支柱、门窗洞的支护、增设扶墙柱、局部拆除重砌和筒箍加固等。

采后维修主要是对已受地表变形影响的建筑物的维修，如倾斜建筑物调平扶正（成本约占房屋造价的40%）、基础圈梁下面加弹簧垫（德国）、给墙壁裂缝修补勾缝、喷浆和房屋加设钢拉杆等。

建筑物加固和修复在低潜水位地区和地表变形较小情况下不失为有效和经济的方法。

受采动影响，矿区村庄、城镇建筑物的加固措施通常采用的主要有：

变形缝、钢拉杆、钢筋混凝土圈梁、基础联系梁、钢筋混凝土锚固板、堵砌门窗洞等。

一、变形缝

设置变形缝是一项有效而经济的建筑物保护措施，在我国矿区建筑物保护中广泛采用。

（一）变形缝的作用

设置变形缝就是将建筑物自屋顶至基础分成若干个彼此互不相连、长度较小、刚度较大、自成体系的独立单元体（图15-1）。

其目的就是减小地基反力分布的不均匀对建筑物的影响，提高建筑物的适应地表变形能力，避免地表水平拉伸变形和压缩变形的叠加，减缓曲率变形的影响程度。

（二）变形缝的设置位置

1、长度过大的建筑物，可每隔20m左右设置变形缝；

2、平面形状复杂的建筑物（如L型、T型、H型建筑物）的转折部位；

3、建筑物的高度差异或荷载差异处；

4、建筑结构（包括基础）类型不同处；

5、地基承载强度有明显差异处；

6、分期建造的房屋交界处。

（三）变形缝宽度的确定

对位于地表拉伸—正曲率变形区的建筑物，变形缝的宽度应按构造设置；

对位于地表压缩—负曲率变形区的建筑物，变形缝的宽度其墙壁和基础部位是不相同的，基础变形缝的宽度决定于地表压缩变形值和相邻两建筑单体的长度，而墙壁变形缝，除了考虑上述两个因素外，还决定于地表负曲率变形值和建筑物单体的高度。

位于地表压缩—负曲率变形区的建筑物，其墙壁变形缝宽度Δ强用下式计算：

，mm（15-1）

基础变形缝宽度Δ基用下式计算：

mm（15-2）

式中Δ强、Δ基—墙壁和基础变形缝的宽度，mm；

ε—预计地表压缩变形值，mm；

K—预计地表负曲率变形值，mm/m2；

H—建筑物单体的高度，m；

l1、l2—变形缝两侧单体的长度，m。

对先位于地表拉伸—正曲率变形区，然后又位于地表压缩—负曲率变形区的建筑物，其墙壁和基础变形缝的宽度可分别按下式计算：

（15-3）

（15-4）

式中ε’—预计地表拉伸变形值，mm/m；

K’—预计地表曲率变形值，mm/m2+.

其余符号同公式（15-1）。

一般情况下，无论建筑物位于何种地表变形区，变形缝的宽度均不小于5cm。

（四）变形缝的设置要求

设置变形缝时，必须将基础、地面、墙壁、楼板、屋面全部切开，形成一条通缝，以达到在地表变形影响下，变形缝两侧的单体能够各自独立进行变形移动而互不影响的目的。

在变形缝施工时，必须严防砖石、砂浆、瓦片、木块等杂物落入缝内，以防止变形缝发生“挤死”现象，失去变形缝的功能，这点对于压缩变形区的建筑物变形缝尤为重要。

变形缝宜设在已有的横墙附近，并在变形缝的一侧砌筑一道厚度不小于24cm的横墙，以保证建筑物的空间刚度和整体性，并用以支承被切断的楼板和屋面。

新砌的横墙与原纵墙之间必须用比原来砌体高一级的砂浆咬茬砌筑，并用φ6钢筋将两者拉结。

若变形缝设置处无横墙时，则应在变形缝两侧新砌筑二道横墙。

二、钢拉杆

（一）钢拉杆的作用

钢拉杆可承受地表正曲率变形产生的拉应力，设置钢拉杆是借助拉杆的拉力来约束建筑物承受正曲率变形时墙体变形，避免建筑物产生裂缝的有效措施。

采用钢拉杆保护建筑物墙壁，具有施工简单、工作量小，以及地表移动稳定后可回收的特点，最适合于保护位于地表的充分移动盆地平底位置的建筑物墙壁。

（二）钢拉杆的设置

钢拉杆一般设于建筑物外墙的檐口或楼板水平上，并以闭合形式将建筑物外墙箍住（图15-2）。

当内墙需要设置时，一般以同直径的钢筋成对的设置于内墙两侧，且与外墙拉杆处于同一水平上。

对设置钢拉杆承压构件位置处的墙面，应清除原有抹灰层和病弱层，并用水冲洗墙面，再以1：

3水泥砂浆抹平，使承压

件与墙壁结合面平整，以保证承压构件将力均匀地传递给墙壁。

穿过墙身的钢拉

杆与墙身预留孔之间的间隙，宜用沥青麻刀填紧塞牢，以防雨水浸入。

钢拉杆安装完毕后，应采取防锈措施。

三、钢筋混凝土圈梁

（一）、钢筋混凝土圈梁的作用

设置钢筋混凝土圈梁是提高建筑物抵抗地表变形能力的有效措施。

其作用在于增强建筑物整体性和刚度，承受绝大部分地表变形，减少砖石砌体承受的地表变形，相对提高砖石砌体的抗弯、抗剪、和抗拉的能力，在一定程度上防止或减少裂缝等破坏现象。

设于墙壁上的钢筋混凝土圈梁，主要是承受地表曲率变形引起的附加弯矩和附加剪应力。

设于基础上的钢筋混凝土圈梁，主要是承受地表水平变形引起的建筑物基础平面内和平面外的附加水平应力，以及地表曲率变形引起的附加弯矩和附加剪应力。

（二）、钢筋混凝土圈梁的设置

钢筋混凝土圈梁一般设置在建筑物外墙上，基础圈梁一般设于地面以下基础的第一个台阶上，墙圈梁一般设于檐口以及楼板下部或窗过梁水平的墙壁上（图15-3）。

任何部位的圈梁均应在同一水平上连续地设置，形成一个水平封闭的系统，不应被门窗洞口切断。

圈梁设置的数量，应视地表变形的大小几建筑物的状况而定。

圈梁一般设于墙壁或基础的一侧。

位于建筑物外墙上的基础圈梁和墙壁圈梁，宜设于建筑物的外侧。

当建筑物处地表变形为Ⅳ级变形时，尤其是建筑物处于地表非连续变形区时，圈梁可设于墙壁或基础的两侧。

为保证圈梁与砌体之间的牢固结合，应沿圈梁长度方向每隔1.5m左右设置锚固键。

钢筋混凝土圈梁由现浇混凝土捣固而成，其截面为矩形。

一般基础圈梁的宽度为25cm~40cm，高

度为25~50cm；

一般墙壁圈梁的宽度为15~20cm，高度为5~30cm。

选用圈梁加固时，要求房屋本身具有一定的强度。

四、基础联系梁

当砖墙承重建筑物无内横墙或内横墙间距较大时，为减小纵墙基础圈梁所受到的横向弯矩，提高建筑物的刚度，应每隔9m左右设置一根横向钢筋混凝土基础联系梁。

对空旷建筑物一般都应采取这项措施。

当地表的主水平变形方向与建筑物的轴向方向斜交时，尚应设置斜向钢筋混凝土基础联系梁，以提高建筑物抵抗剪切变形能力，增强建筑物的刚度。

基础联系梁的底部应设置砂垫层，砂垫层厚度为20cm，设置砂垫层可以减少地表水平变形和曲率变形的影响。

砂垫层底部的土壤应平整夯实。

在砂垫层与基础联系梁之间，设置两层油毡层。

基础联系梁的侧面应回填炉渣等松散材料，以减少作用于基础联系梁的水平力。

钢筋混凝土基础联系梁应与基础圈梁设置在同一水平上，其截面尺寸一般与基础圈梁截面相同。

五、钢筋混凝土锚固板

在已有建筑物的底层地板或地下室地板水平处，设置钢筋混凝土锚固板，可增强建筑物的刚度，能有效地抵抗地表水平变形的影响，尤其是保护受到双向地表水平变形，以及地表水平方向与建筑物轴线斜交的建筑物的效果更为显著。

但是，由于对现有建筑物增设锚固板的方法，在施工上往往很困难，造价也高，因此，只是在技术上可能、经济上合理和地表变形值达到12~15mm/m的情况下才采用。

锚固板采用一级钢筋和不低于150号的混凝土现浇捣固，其厚度为80~120mm。

在建筑物纵横方向墙壁的侧面以及每隔1~2m的锚固板内配置一组受力钢筋。

每组受力钢筋应伸出墙外，并设置钢筋混凝土锚固端。

此外尚需在整个板内铺设一层直径为8mm，间距为100~200mm的钢筋网（图15-4）。

为减少锚固板受到的附加水平力，应将锚固板设置在两层油毡上，在其下部铺设厚度为20cm的砂垫层。

砂垫层应铺设在平整夯实的土壤上。

在浇注捣固混凝土时，注意将锚固板和墙壁结合牢固，使两者共同受力。

图15-4钢筋混凝土锚固板示意图（建筑物下采煤，pp.291,图6-17）

六、堵砌门窗洞

当建筑物受到地表水平压缩变形和负曲率变形影响时，可采用堵砌门窗洞的方法，提高墙壁抵抗地表负曲率变形和水平压缩变形的能力。

该措施具有简单易行的特点，一般用于加固仓库等建筑物。

具体方法是：

当门窗洞的宽度小于0.9m时，可简单堵砌。

当门窗洞的宽度大于0.9m时，可在新旧砌体间每隔十皮砖设置一根长0.5m、直径6mm的短钢筋（图15-5a），也可采用抽砖留茬的方法（15-5b）。

图15-5门窗洞堵砌方法（建筑物下采煤，pp292,图6-18）

七、变形补偿沟

所谓变形补偿沟，就是在需保护建筑物周围挖掘有一定深度的槽沟，也称为变形缓冲沟。

其作用就是吸收或阻断地表变形，减少地表变形对建筑物基础的影响，达到保护建筑物的目的。

变形补偿沟减少地表水平压缩变形对建筑物影响，不失为一种简单、经济、有效的措施，尤其是在地表水平压缩变形较大时，效果更为显著。

变形补偿沟设置的位置应考虑地表压缩变形方向与建筑物轴线方向的关系。

当建筑物受到一个轴线方向的地表压缩变形影响时，则仅沿垂直与变形方向的建筑物所有外墙外侧设置。

当建筑物受到两个方向轴线方向的影响，或出现建筑物轴线与地表压缩变形方向斜交时，则应沿建筑物周围设置闭合的变形补偿沟。

变形补偿沟的边缘距建筑物基