新型截樁可控迫降糾偏工藝及實踐

鐘貴榮

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建福州 350025)

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新型截樁可控迫降糾偏工藝及實踐

鐘貴榮

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建福州 350025)

針對灌注樁樁基礎(chǔ)建構(gòu)筑物，在傳統(tǒng)糾偏工藝基礎(chǔ)上發(fā)展新型截樁可控迫降糾偏工藝。該工藝采取截樁替代破除墻柱的方式安放千斤頂，用迫降方式代替頂升，通過限位鋼管防止千斤頂損壞及過糾行為，采用分級迫降方法保證迫降過程同步協(xié)調(diào)性。文章闡述了新型截樁可控迫降糾偏工藝流程及施工控制關(guān)鍵點(diǎn)，并通過工程實踐進(jìn)行驗證。實踐表明，新型截樁可控迫降糾偏工藝可運(yùn)用于高層灌注樁樁基礎(chǔ)構(gòu)建筑物糾偏，具有工期短、造價低的特點(diǎn)，且對上部結(jié)構(gòu)無損傷，具有較好的社會經(jīng)濟(jì)效益，可推廣運(yùn)用。

新型；截樁可控；迫降糾偏；樁基礎(chǔ)；高層建筑

1 糾偏工藝現(xiàn)狀

構(gòu)建筑物傾斜主要是由地基不均勻變形而引起的基礎(chǔ)傾斜在上部結(jié)構(gòu)中的反應(yīng)，包括墻或柱傾斜、結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)展等，嚴(yán)重時將引起構(gòu)建筑物坍塌。由于結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)、環(huán)境和外部干擾等多種因素影響，構(gòu)建筑物常發(fā)生一定程度傾斜，當(dāng)構(gòu)建筑物傾斜率超過一定限度，其正常使用性和安全性會受影響，因此必須對傾斜超限度的構(gòu)建筑物進(jìn)行處理。

目前國內(nèi)已經(jīng)形成了，如表1所示的構(gòu)建筑物糾偏工藝[1]。經(jīng)過一定時間發(fā)展，以上糾偏技術(shù)相對成熟，但運(yùn)用范圍有限，主要針對低層和多層建筑。高層建筑自身荷載大，多采用樁基工藝，傳統(tǒng)糾偏技術(shù)難以使用。目前雖已有少量高層建筑糾偏案例[2]，但其涉及工藝多，工期長，且糾偏過程中存在不可控的附加沉降，因此發(fā)展針對高層樁基建筑安全可控、社會經(jīng)濟(jì)效益高的糾偏技術(shù)意義重大。

目前樁基成為眾多構(gòu)建筑物選用的基礎(chǔ)形式，本文在傳統(tǒng)糾偏技術(shù)基礎(chǔ)上，研發(fā)一種針對灌注樁樁基構(gòu)建筑物的新型截樁可控迫降糾偏工藝，同時結(jié)合實例對此工藝進(jìn)行闡述。

2 新型截樁可控迫降糾偏工藝

2.1 工藝原理

傳統(tǒng)頂升工藝是在構(gòu)建筑沉降大的一側(cè)頂升上部墻體或基礎(chǔ)，頂升上部墻體需對上部結(jié)構(gòu)一定高度段的墻柱整體破除，同時根據(jù)結(jié)構(gòu)布置頂升托換梁。該工藝對原構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)損傷大、工藝復(fù)雜、工程量大、千斤頂使用數(shù)量多，千斤頂同步頂升控制難度大，僅適用于重量較輕的構(gòu)建筑物。針對荷載較大的高層樁基構(gòu)建筑物，如何在糾偏過程中減少對原構(gòu)建筑的損壞，同時保證糾偏安全可控，成為糾偏技術(shù)研究的重點(diǎn)。

表1 傳統(tǒng)糾偏工藝

新型截樁可控迫降糾偏工藝原理在于：針對不設(shè)地下室、且不含樁基片筏底板的灌注樁樁基礎(chǔ)構(gòu)建筑物，在不均勻沉降變形穩(wěn)定后，采取截樁替代破除墻柱的方式安放千斤頂，截樁完成后直接在原樁位安放千斤頂，構(gòu)建筑荷載全部由千斤頂承擔(dān)，采用這種方式可以極大減少對原構(gòu)建筑的損壞及破除工程量，結(jié)合傳統(tǒng)迫降工藝，采用千斤頂迫降方式代替頂升，減少千斤頂噸位，在迫降過程中采用可調(diào)節(jié)式限位鋼管預(yù)防千斤頂失效或過糾，保證迫降安全可控。

2.2 主要設(shè)計步驟

新型截樁可控迫降糾偏工藝設(shè)計步驟如下：

(1)計算迫降設(shè)計值：迫降前應(yīng)根據(jù)構(gòu)建筑高度、傾斜率和樁位布置計算構(gòu)建筑各樁位迫降值，完成迫降后建筑傾斜率應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求[1]。

(2)確定單樁千斤頂托換總噸位及數(shù)量：根據(jù)單樁設(shè)計荷載確定單樁千斤頂托換總噸位，千斤頂總噸位需具備充足的安全系數(shù)，千斤頂使用數(shù)量可按式(1)估算：

n≥kQK/Na

(1)

其中n為單樁千斤頂數(shù)量，為使單樁同步迫降協(xié)調(diào)性好，單樁千斤頂數(shù)量不可過多，布置3個～5個千斤頂為宜；

QK為單樁樁頂豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值；Na為單個千斤頂實際使用最大荷載，取千斤頂額定荷載的80%；

k為安全系數(shù)，取2.0。

千斤頂數(shù)量選取還應(yīng)考慮千斤頂?shù)鬃叽缗c樁截面尺寸匹配，當(dāng)樁截面尺寸不足以安放千斤頂數(shù)量時可通過增加單個千斤頂額定荷載方式減少千斤頂使用數(shù)量。當(dāng)截面較小而無法安放千斤頂時，可通過加設(shè)千斤頂托換承臺方式安放千斤頂。

(3)確定截樁部位：根據(jù)構(gòu)建筑樁基布置形式確定截樁部位，在滿足人員操作空間條件下，盡可能抬高截樁部位，減少樁基裸露長度有利于截樁面以上結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作面標(biāo)高選擇承臺底下約1.5m～2.0m為宜，截樁高度根據(jù)千斤頂尺寸及迫降設(shè)計值確定，截樁示意見圖1。

(4)確定千斤頂布置形式：在原樁面上安放千斤頂前，原工程樁采取“逐塊、對稱”方式破除，千斤頂采取“逐個、對稱”布置原則安放，常用的3個和4個千斤頂布置形式見圖2，基樁破除及千斤頂安放順序見圖示數(shù)字標(biāo)注順序。

(5)可調(diào)節(jié)式限位鋼管設(shè)計：為提高迫降糾偏過程的可控性，避免因千斤頂失效或過糾造成構(gòu)建筑突發(fā)大沉降，在安放最后一個千斤頂前在樁中心安放混凝土限位鋼管(圖1～圖2)，鋼管混凝土標(biāo)號同原樁，限位鋼管承載力應(yīng)滿足單樁承載力要求。

其中鋼管高度=截樁高度-糾偏迫降值-富余度，富余度根據(jù)實際工程考慮，建議富余度控制為20mm～30mm。鋼管頂面放置若干薄鋼片，糾偏過程中薄鋼片與上截樁面縫隙控制為5mm，薄鋼片可在迫降過程中根據(jù)實際縫隙大小隨糾隨抽插。

(6)分級迫降設(shè)計：迫降糾偏過程為動態(tài)調(diào)整過程，不可一次連續(xù)糾偏到位，應(yīng)根據(jù)構(gòu)建筑物迫降總量，合理劃分分級迫降量，一次分級迫降量以2mm～5mm為宜，完成一次分級迫降后及時檢驗各樁位迫降情況，如有異常及時調(diào)整。

(7)接樁設(shè)計：構(gòu)建筑完成迫降糾偏后，應(yīng)根據(jù)樁位布置及樁基承受載荷情況分批對稱連接基樁，接樁過程包含限位鋼管調(diào)節(jié)頂緊、千斤頂拆除、鋼筋主筋重新焊接、纏繞螺旋筋、模板支設(shè)、混凝土澆筑及保養(yǎng)等幾個步驟。

限位鋼管頂緊過程中，在鋼管頂與基樁上截樁面富余縫隙間插入薄鋼片頂緊，縫隙頂緊密實后才能拆除千斤頂，接樁其余步驟需符合相關(guān)施工規(guī)范要求。

(8)監(jiān)控方案設(shè)計：構(gòu)建筑迫降糾偏為動態(tài)糾偏過程，監(jiān)控是迫降糾偏關(guān)鍵組成部分，糾偏前、糾偏過程中及糾偏后都應(yīng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，監(jiān)控對糾偏設(shè)計及施工起著預(yù)控及引導(dǎo)作用。構(gòu)建筑糾偏監(jiān)控包含構(gòu)建筑物本身和周邊環(huán)境監(jiān)控，具體可分為構(gòu)建筑傾斜率觀測、水平位移及沉降觀測、建筑裂損觀測、開挖對周邊建筑影響等監(jiān)控。

2.3 工藝流程及施工控制關(guān)鍵點(diǎn)

2.3.1工藝流程

截樁迫降糾偏工藝流程如下：

土方開挖→樁基托換(含基樁鑿除、千斤頂及限位鋼管安放)→構(gòu)建筑整體迫降→接樁(含限位鋼管頂緊、千斤頂拆除及混凝土澆筑)→土方回填。

2.3.2 施工控制關(guān)鍵點(diǎn)

截樁迫降糾偏各工藝步驟銜接緊密，截樁迫降糾偏是一項精細(xì)化、系統(tǒng)化的施工工藝，應(yīng)嚴(yán)格控制每個步驟工藝質(zhì)量，其中特別應(yīng)注意如下7個方面：

(1)基樁破除過程中原基樁保護(hù)及上下樁面平整度控制：基樁破除前應(yīng)先標(biāo)記好破除范圍及破除順序，先破除千斤頂位置樁鋼筋保護(hù)層混凝土，再破除千斤頂扇形區(qū)域內(nèi)混凝土，切不可超范圍破除。為保護(hù)截面上下原基樁，破除時應(yīng)先沿破除邊界用小型切割機(jī)割出一定深度的槽口，再用風(fēng)鎬破除。破除過程中盡量保留原樁主筋，僅切割需安放千斤頂部位的主筋，未切割的主筋待迫降糾偏到位后再切割。樁破除后用小型打磨機(jī)將上下樁面打磨平整，確保千斤頂安放豎直，避免千斤頂偏心受載。

(2)構(gòu)建筑樁基托換控制原則：分區(qū)對稱托換，先中間后外側(cè)及角樁。

(3)基樁破除順序及千斤頂安放順序：基樁破除及千斤頂安放順序必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行，不可盲目施工，基樁采取“逐塊、對稱”方式破除，千斤頂采取“逐個、對稱”原則安放。

(4)迫降同步性控制：構(gòu)建筑迫降糾偏使用的千斤頂數(shù)量較多，各千斤頂迫降無法完全保持同步一致，每次分級迫降過程其實是“同步—不同步—同步”的循環(huán)過程，迫降前應(yīng)在限位鋼管四周布置樁基分級迫降量監(jiān)控刻度標(biāo)尺及指針，施工需按照設(shè)計分級迫降，完成一次分級迫降后調(diào)整千斤頂荷載工況，基樁上各個千斤頂受載應(yīng)均衡，保持構(gòu)建筑各部位迫降同步協(xié)調(diào)性，確保迫降值控制在合理范圍內(nèi)。

(5)基樁頂荷載二次托換原則：千斤頂拆除后，構(gòu)建筑荷載從千斤頂承載轉(zhuǎn)移至限位鋼管承載。荷載轉(zhuǎn)移過程中構(gòu)建筑可能產(chǎn)生局部變形，為使該變形盡可能小，鋼管頂與樁面縫隙務(wù)必頂緊實?；鶚俄斍Ы镯敯础爸饌€、對稱”的順序拆除，拆除過程中如有異常則立即再次頂緊，待異常情況排除后再拆除千斤頂。

(6)接樁工藝：構(gòu)建筑迫降完成后應(yīng)立即組織接樁施工，千斤頂拆除完成后對基樁上下表面打磨鑿毛，澆筑前應(yīng)吹掃粉塵，清洗樁面。采用焊接方式重新焊接基樁主筋，重新纏繞螺旋筋。接樁混凝土采用微膨脹混凝土，混凝土應(yīng)比原基樁提高一個強(qiáng)度等級，支設(shè)模板時預(yù)留喇叭口作為混凝土澆筑口。澆注前，原基樁上下界面(舊砼表面)處應(yīng)涂刷砼界面劑。

(7)糾偏監(jiān)控措施：迫降糾偏為動態(tài)糾偏，正式施工前，應(yīng)對該構(gòu)建筑進(jìn)行沉降觀測、傾斜率觀測，觀察構(gòu)建筑的裂損情況并紀(jì)錄。在截樁及千斤頂安放過程中，沉降和傾斜率應(yīng)每周觀測一次；在迫降糾偏過程中，每次分級迫降完成后應(yīng)對構(gòu)建筑物沉降、傾斜率及裂損情況進(jìn)行觀測，將測量結(jié)果反饋設(shè)計單位，以便設(shè)計做出必要調(diào)整；接樁完成后應(yīng)繼續(xù)對構(gòu)建筑物沉降及傾斜率觀測一段時間。

3 工程實例

3.1 工程概況

某建筑樓層數(shù)為11層，建筑高度35.2m，基礎(chǔ)為人工挖孔灌注樁，其中Φ800樁共33根，Φ1 000樁共7根，主體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。該建筑建在自然坡段回填土上，受回填土下滑、抽水及樁基出現(xiàn)不均勻沉降等多種因素影響，建筑出現(xiàn)嚴(yán)重傾斜現(xiàn)象。經(jīng)2年時間連續(xù)監(jiān)測，至糾偏設(shè)計時建筑沉降已穩(wěn)定，建筑最大傾斜率穩(wěn)定于4.649‰，其頂點(diǎn)位移超過H/450的限值[3]。建筑樁位布置、糾偏前角點(diǎn)傾斜率見圖3。

該工程采用新型截樁可控迫降糾偏工藝，截樁總數(shù)量為40根，共布置127個螺旋式千斤頂(規(guī)格：50T/100T/200T規(guī)格均有)。建筑迫降以C軸作為零迫降轉(zhuǎn)動軸(零迫降轉(zhuǎn)動軸單樁下千斤頂在迫降過程中微調(diào)，保證單樁下千斤頂在迫降過程受載均衡)，除該軸三樁承臺北側(cè)兩根樁位抬升外，其余樁位均迫降。該工程設(shè)計7個迫降級別，其中A軸樁基一次分級迫降量為5mm，共迫降約35m；B軸樁基一次分級迫降量約2.1mm，共迫降約15mm；其余樁位迫降量見圖3，迫降量單位為mm。2015年11月10日至2015年12月5日，完成土方開挖至千斤頂安放所有工作，2015年12月6日完成建筑迫降，2015年12月7日至2016年1月10日完成接樁及土方回填工作，整個工程歷時62d。

3.2 迫降糾偏效果

圖4為建筑傾斜監(jiān)控點(diǎn)布置圖，箭頭方向表示建筑傾斜方向，糾偏前后各監(jiān)控點(diǎn)傾斜率見表2，糾偏后建筑各點(diǎn)傾斜率滿足規(guī)范4‰[1]要求，經(jīng)現(xiàn)場觀測，糾偏過程中建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，未產(chǎn)生任何裂損。工程工期短及造價低，糾偏效果良好，獲建設(shè)單位充分認(rèn)可。

表2 建筑糾偏前后傾斜率

4 結(jié)語

(1)截樁可控迫降糾偏工藝是在傳統(tǒng)糾偏工藝基礎(chǔ)上研發(fā)的新型糾偏工藝，工程實踐表明該工藝工期短、造價低，對上部結(jié)構(gòu)無損傷，可適用于不設(shè)地下室或樁基片筏底板高層灌注樁樁基建筑糾偏工程。而針對設(shè)有地下室或樁基片筏底板樁基建構(gòu)筑物的糾偏，截樁迫降糾偏工藝難以單獨(dú)應(yīng)用，該類構(gòu)建筑物的糾偏應(yīng)做進(jìn)一步深入研究。

(2)截樁可控迫降糾偏施工各步驟應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行，糾偏施工過程應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控對設(shè)計和施工的預(yù)控作用，如有異常立即調(diào)整相關(guān)工藝措施。

(3)本文糾偏工程實例采用的千斤頂為螺旋式千斤頂，實際應(yīng)用中還可以采用電動液壓千斤頂，并通過計算機(jī)輔助系統(tǒng)對各樁位的迫降值及千斤頂受力狀況進(jìn)行實時的監(jiān)控及控制。

(4)高層建筑自重荷載大，截樁迫降糾偏應(yīng)充分考慮千斤頂及限位鋼管的承載性能，且高層建筑重心高、應(yīng)驗算截樁后建筑穩(wěn)定性，必要時采取側(cè)向限位措施。高層建筑側(cè)向限位技術(shù)難度大，當(dāng)截樁后建筑自穩(wěn)性差而又無有效側(cè)向限位解決措施時，應(yīng)慎重選用截樁迫降工藝。

[1] JGJ270-2012 建筑物傾斜糾偏技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[2] 李世宏,杜吉坤.某高層建筑迫降法糾偏施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2011(40),51-55.

[3] GB50292-1999 民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2006.

A new technic of forced settlement method by cutting pile under controlled and its practice

ZHONGGuirong

(Fujian Academy of Building Research, Fuzhou 350025)

In view of the building structure of cast-in-place pile foundation, a new technic of forced settlement method by cutting pile under controlled was developed base on the traditional rectification technology.The explosion of wall column was replaced by cutting pile under controlled.The foundation pile jacking was replaced by forcing settlement.The damage of hoisting jack and overdoing rectification was stopped by limiting steel pipe.The method of force settlement step by step was applied to keeping synchronism.The new technic of technological process and the key points of construction control was elaborated, and also was verified by engineering practice.The engineering practice shows that the new technic of forced settlement method by cutting pile under controlled can be applied to rectify high-rise pile foundation construction.This new process not only has the characteristics of short time, low cost, but also has no damage to the upper structure.The new technic has good social and economic benefits, which can be promoted in remediation of building inclination.

New technic; Cutting pile under control; Forced settlement method; Pile foundation; High-rise buildings

鐘貴榮(1985.7- )，男，工程師。

E-mail:240854967@qq.com

2016-08-01

TU746.1

A

1004-6135(2016)11-0050-04

作者簡介：鐘貴榮(1985.7- )，男，工程師。

E-mail:240854967@qq.com

收稿日期：2016-08-01