本发明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。
背景技术：
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、创造和发明出新设备、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。
在本发明专利之前，中国发明专利“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。中国发明专利“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。中国发明专利“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。
技术实现要素：
发明目的：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，本发明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。
优选地，所述的金属棒为圆柱形高密度铁棒或铜棒，其直径为60mm～100mm，长度根据设计加固深度确定。
优选地，所述的线圈导线为漆包铝线，其直径为1mm～2mm，线圈表面涂有环氧树脂保护层。
优选地，所述的浆液为水泥浆液或者高聚物浆液(环氧树脂混凝土或不饱和聚酯树脂混凝土)，水泥浆注浆压力控制在0.6mpa～2.1mpa范围，加入早凝剂(氧铝熟料)后浆液初凝时间为0.4h～0.5h，完全达到强度的时间约为5h～7h。高聚物注浆压力控制在0.6mpa～2.1mpa范围，浆液初凝时间为0.3h～0.4h，终凝时间为4.5h～5h。
本发明的优点和效果在于：与其它建筑物或构筑物纠偏与加固技术相比，通过电磁场法或电磁场联合热固结法加速土体排水促沉，相同条件下缩短工期50％以上；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。本发明施工成本较低、周期较短、施工工序更加简易、针对软土地基上不同结构体系的建筑物或构筑物的纠偏应用范围更广。
附图说明
图1是本发明建筑物或构筑物纠偏示意图；
图2是本发明施工布置平面示意图；
图3是本发明所用螺旋桩构造剖面图；
图中：1为螺旋桩，2为光纤光栅或振弦式传感器，3为电源，4为电流表，5为电缆线，6为注浆管，7为注浆机，8为温度计，9为排水沟，10为围栏及警示牌，11为出水口，12为封闭绝缘材料，13为线圈导线，14为排水孔或注浆孔，15为金属棒，16为叶片，17为胶结物，18为叶片表面构造。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。给出了详细的实施方式和具体的操作过程，实施例将有助于理解本发明，但本发明的保护范围并不仅仅局限于本施工方式的描述。
如图1～图3所示，螺旋桩1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，沿桩深方向布置有8～12个排水孔或注浆孔14，孔径为15mm～20mm；顶部出水口11周围包裹封闭绝缘材料12，上端连接电缆线5；步骤(4)所述的金属棒15，为圆柱形高密度铁棒或铜棒，其直径为60mm～100mm，长度根据设计加固深度确定，金属棒15上所绕线圈导线13为漆包铝线，其直径为1mm～2mm，线圈表面涂有环氧树脂保护层；基于鲨鱼皮肤仿生学原理，将螺旋桩1侧壁或叶片16表面制作成粗糙的v形褶皱表面18，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。
实施时，首先清理平整场地，并在处理范围周边设立围栏警示牌10；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；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；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系统2，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；根据《建筑物倾斜纠偏技术规程》与测得的建筑物或构筑物倾斜情况信息在建筑物或构筑物两侧指定位置依次间隔钻入1～2排螺旋桩1，保证起重设备平稳、导向架与地面垂直偏角不大于1％；利用钻机转入螺旋桩1，保证实际钻入螺旋桩1的中心与设计位置中心偏差不大于50mm；在建筑物或构筑物沉降较小一侧的螺旋桩1中埋入绕有线圈导线13的金属棒15，并在中间两排螺旋桩1附近及相应深度布置温度计8。将钻机撤离场地，在沉降较小一侧螺旋桩1群附近土体表面挖排水沟9，利用电缆线5并联各个螺旋桩1中的线圈导线13，并与电源3连接，中间串联电流表4。
地基排水促沉施工方案一：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13中通以15～25a低频脉冲直流电，频率为1～2次/毫秒，并不断增大电流，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向螺旋桩1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；当沉降较小一侧螺旋桩1排水量明显减小且趋向于零或者螺旋桩1周边土体出现泛白、开裂的现象时，则应停止施工，完成排水过程。
地基排水促沉施工方案二：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13中通以220～320v，10～20a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15和螺旋桩1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产生排水固结，缩短工期；观察温度计8和排水量的大小变化，调整交流电的频率以控制电磁场的强度，使土体加热温度在65～90℃之间，控制排水速率，保证建筑物或构筑物结构安全；当沉降较小一侧螺旋桩1排水量明显减小且趋向于零或者周边土体出现泛白、开裂，温度计8读数达到100℃左右的现象时，则应停止施工，完成排水过程。
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13的螺旋桩1群附近排水量大，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。
完成地基排水促沉施工后，利用注浆机7通过注浆管6向沉降较大一侧的螺旋桩1桩体中注入水泥浆液或者高聚物浆液(环氧树脂混凝土或不饱和聚酯树脂混凝土)，使浆液通过螺旋桩1的注浆口14注入地基土体中，形成超孔隙水压力；同时继续向线圈导线13中通以15～25a低频脉冲直流电，频率为1～2次/毫秒，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；水泥浆注浆压力控制在0.6mpa～2.1mpa范围，加入早凝剂(氧铝熟料)后浆液初凝时间为0.4h～0.5h，完全达到强度的时间约为5h～7h，形成胶结物17；高聚物注浆压力控制在0.6mpa～2.1mpa范围，浆液初凝时间为0.3h～0.4h，终凝时间为4.5h～5h，形成胶结物17；对土层进行加固，地基向上变形，将建筑物或构筑物抬升，纠偏到位。
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。
本发明提供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，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
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。
4.根据权利要求2所述的纠偏与加固施工方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求2所述的纠偏与加固施工方法，其特征在于，步骤（4）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，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。
6.根据权利要求2所述的纠偏与加固施工方法，其特征在于，所述的金属棒为圆柱形高密度铁棒或铜棒，其直径为60mm~100mm，长度根据设计加固深度确定。
7.根据权利要求2所述的纠偏与加固施工方法，其特征在于，所述的线圈导线为漆包铝线，其直径为1mm~2mm，线圈表面涂有环氧树脂保护层。
8.根据权利要求2所述的纠偏与加固施工方法，其特征在于，所述的浆液为水泥浆液或者高聚物浆液，水泥浆注浆压力控制在0.6mpa~2.1mpa范围，加入早凝剂后浆液初凝时间为0.4h~0.5h，完全达到强度的时间为5h~7h；高聚物注浆压力控制在0.6mpa~2.1mpa范围，浆液初凝时间为0.3h~0.4h，终凝时间为4.5h~5h。
技术总结