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2026.08.28
国际SCI刊发研究:量化上部荷载对抬升影响,实现建筑纠偏精准设计

摘要:压密注浆广泛用于建筑沉降抬升纠偏,但上部荷载与注浆抬升的耦合作用缺乏量化研究,方案设计多依赖经验。北京恒祥宏业总工程师崔学栋以第一作者在中科院3区期刊《Energy Reports》发表研究,构建数值模型并结合堆场工程实测验证。研究明确荷载存在近载抑制、远载使加固区中心抬升提升13.7%的双重效应,荷载影响半径约 2.5 米,地层参数也会显著改变抬升效果。该成果完善企业无损可控注浆成套技术理论体系,依托超微孔微创、智能监测工艺,实现重载建筑毫米级无损纠偏,推动行业由经验设计升级为数值精准设计。

 

一、研究背景:立足注浆抬升工程痛点,开展上部荷载专项研究

 

既有建筑抬升纠倾工程中,注浆孔布置、注浆量、注浆压力设计,均无法精准预判上部荷载带来的抬升差异,易出现加固区中心、边缘抬升量不均,不仅降低纠偏控制精度,还可能使结构产生附加变形。

现有文献未系统量化注浆孔与上部荷载相对位置对抬升效果的影响,本论文以此为核心切入点,建立多工况数值计算模型,搭配实体工程现场监测数据校验,填补该领域量化研究空白。

 

【论文基础信息】

1. 英文论文标题:《Analysis of the influence of the top load on the lifting effect of compact grouting》

2. 中文译名:上部荷载对压密注浆抬升效果的影响分析

3. 收录期刊:Energy Reports(中科院3区SCI期刊)

4. 文献DOI:10.1016/j.egyr.2022.01.015

 

二、论文四大核心创新结论,重塑注浆抬升设计逻辑

 

崔学栋表示,以往注浆纠偏全凭经验设计,未区分荷载远近带来的不同作用,高层、堆场等重载建筑常出现抬升不均、补浆返工问题。本次研究确定2.5米荷载影响临界半径:注浆区距荷载小于该距离时,上部荷载会抵消浆液抬升力;超出边界后,荷载可约束土体侧移,使加固区中心抬升幅度提升 13.7%。对于回填土、软黏土这类高压缩地层,设计阶段就应依据该距离准则布置注浆孔,有效规避结构附加变形,实现精准可控抬升。

 

论文设置多组差异化上部荷载数值模型,通过模拟计算得出4项指导性结论:

 

1. 近荷载抑制、远荷载促进中心抬升的双重效应

荷载与注浆加固区的相对距离直接决定作用效果:近距荷载会显著压制土体抬升;远距荷载虽仍会削弱整体抬升量,但可提升加固区中心抬升幅度,本次 C3 工况测算显示,加固区中心升力相较无荷载工况提升 13.7%。

 

2. 荷载抬升影响范围边界量化为2.5米内

荷载对地层抬升的干扰作用集中分布于荷载作用边界外侧,荷载核心区域自身扰动反而偏弱;经数值模拟量化,荷载有效影响半径为荷载边界向外延伸 2.5m。

 

3. 多荷载共同作用与单荷载基本一致

多组上部荷载叠加产生的土体应力、抬升规律,与同等总重单一荷载计算结果基本一致。工程中应避免在建筑物主体与注浆加固区间布置大面积、高重量堆载,防止全域抑制抬升效率。

 

4. 地层性质显著影响荷载作用

地层特性会大幅改变荷载的干扰程度:地层弹性模量越高,荷载对抬升的抑制作用越弱,二者呈指数负相关;土体泊松比越大,荷载带来的抬升差异越突出。C3 模拟工况下,泊松比 0.4 地层的最大抬升量为泊松比 0.1 地层的 2.3 倍。

 

三、实体堆场工程实测

 

为验证数值模拟计算的真实可靠性,研究选取国内砂砾骨料仓储单层轻钢结构堆场开展现场监测试验:

建筑尺寸:总长107m、总宽67m,配置26根钢筋混凝土独立基础;侧柱基础600×600mm,中心柱基础600×800mm

注浆工艺参数:注浆孔布置于堆场西侧,孔距1.0m、孔径90mm、注浆压力0.5MPa,单孔注浆体积控制在150–160 kg/m³,采用水泥-水玻璃双液快固注浆材料

 

图注:1#、2# 堆场无额外骨料堆载,注浆后最大抬升量不超过 3cm;3# 堆场堆放 2320 吨砂砾骨料,平均抬升量 4.37cm,单区域抬升区间 4.2–4.6cm

图注:1#、2# 堆场无额外骨料堆载,注浆后最大抬升量不超过 3cm;3# 堆场堆放 2320 吨砂砾骨料,平均抬升量 4.37cm,单区域抬升区间 4.2–4.6cm

 

实测抬升数据与数值模拟计算结果高度匹配,直接印证论文荷载作用规律的准确性;工程落地中,设计人员可根据地桩自重、建筑活荷载、堆场堆载重量,针对性调整注浆总量与注浆压力,精准控制抬升幅度。

 

四、科研技术储备:论文成果依托完整产学研技术体系

 

作为该论文第一作者单位,恒祥宏业在高层建筑抬升纠倾领域获得科技部“总体国际先进,部分国际领先”权威认证(编号:202311ZK7875),是“中国地质大学(北京)、中国矿业大学(北京)”产学研合作单位,已制定企业标准1部,累计斩获国内外专利 144 项(含13项国际发明专利),发表学术论文14篇(其中9篇为SCI收录),科研实力获得国际学术界广泛认可。

 

文章配图-1

 

公司上千项工程实践,覆盖铁路、机场、隧道等大型基础设施,将学术研究成果转化为标准化、可复制的现场施工工法。

 

五、总结:量化荷载研究实现注浆工程从经验到精准

 

该篇 SCI 论文不只是学术研究成果,更是一套可直接使用的注浆抬升量化设计指南,把模糊的 “上部荷载影响” 转化为可计算、可调控的设计变量。

 

恒祥宏业将持续以“无损、精准、可控”为核心,把每一项科研突破转化为工程现场的毫米级精度,让既有建筑在复杂荷载条件下重获稳定与垂直。

 

如有建筑地基沉降问题、抬升纠偏方案定制,欢迎致电恒祥宏业:19910161053,我们将竭诚为您服务。

 

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