樁頂卸載糾傾法在某工程中的應用

（浙江寶華控股集團有限公司，浙江 杭州 310012）

1 工程概況

某小區(qū)住宅樓長37.80m，寬15.80m，架空層1層，地上3層，閣樓1層，架空層樓面標高-3.200m，閣樓層頂標高12.480m，北側室外地面標高-2.000m，南側室外地面標高-1.000m（見圖1，2）。

圖2 A-A

2 現狀調查

該工程于2011年竣工并投入使用，2016年發(fā)現建筑整體向南傾斜，經現場勘測及查閱資料發(fā)現：①該樓發(fā)生了傾斜，斜率明顯超過規(guī)范允許范圍（見圖3，表1）；②施工時，426mm沉管樁達到設計要求長度后，貫入度不滿足要求，采取全長復打措施后未進行進一步處理；③基礎施工完成后，在住宅樓及周邊場地進行回填，南側整體回填土厚度約2.56m，北側局部回填土厚度約1.56m，南側外墻散水處可見明顯的下沉變形；④樓北側距軸2.8m處有地下室基坑圍護樁，該圍護樁為600mm鉆孔樁，樁長13m，間距1 000mm，圍護樁北側為大地下室，上為小區(qū)道路，北側汽車坡道下的承臺直接壓在圍護樁壓頂梁上；⑤建筑結構整體剛度較大，未發(fā)現因不均勻沉降引起的裂縫，2016年全年實測平均沉降速率最大值為0.02mm/d，基礎沉降已進入穩(wěn)定狀態(tài)[1]。

表1 傾斜及沉降觀測成果 mm

圖3 測點布置

3 工程地質概況

地質勘探報告顯示，住宅樓下方各土層情況如表2所示。

表2 土層參數

4 傾斜原因分析

通過對工程地質情況、現場勘測結果及相關資料進行全面分析，確定造成住宅樓向南傾斜的主要原因：①南側較厚的回填土在地基土上產生較大附加應力，引起下方高壓縮性軟土固結沉降，在樁身上產生負摩阻力，降低樁承載力；北側回填土厚度較小且附近有1層地下室，考慮地下室挖土卸荷影響后在地基土上產生的附加應力較小，對樁承載力影響也?。虎谠O計未考慮樁側負摩阻力對樁承載力的影響，施工中發(fā)現貫入度不滿足要求，樁端未進入要求的持力層后，簡單采取了復打措施，樁實際承載力小于預期；③北側直接頂在汽車坡道承臺下面的地下室基坑圍護樁阻礙了建筑沉降；④計算樁頂荷載時，假定基礎自重由下方地基土承受，只計算上部結構傳來的荷載，糾傾施工開挖工作坑時發(fā)現了部分基礎下方土體與基礎已脫開，說明基礎自重也由樁承受，造成樁頂實際荷載大于設計計算荷載。

5 糾傾設計

在綜合分析住宅樓傾斜原因、基礎與結構現狀、地質狀況及現場環(huán)境條件，逐項研究了樁基礎建筑物糾傾的常用方法后，最終確定采取樁頂卸載法對住宅樓進行糾傾[2]，具體步驟如下。

1）測量與結構檢測 由專業(yè)單位對住宅樓沉降及傾斜現狀進行測量，以此作為糾傾設計及實施效果評價的依據。詳細測量室內樓板、墻、柱的傾斜值，觀測現有各種裂縫，檢測混凝土實際強度，對基礎及上部結構安全性進行鑒定，為糾傾設計提供詳細數據。

3）確定旋轉軸及截樁數 本工程樁端持力層為強風化凝灰?guī)r，可刺入性較差，通過切斷部分樁頭增大樁頂荷載使樁下沉的方法難以實現，且在此過程中會在結構上產生較大內力，易引起結構開裂。為克服上述困難，采取以軸為旋轉軸，軸以北除截斷的汽車坡道下面9根樁外，全部采用截樁迫降的方法進行糾傾，共截樁61根。

4）確定糾傾目標，計算迫降量 東西向的傾斜在規(guī)范允許范圍內[3]，不作處理，僅對南北方向的傾斜進行糾傾，鑒于沉降已穩(wěn)定，糾傾施工完成后基礎沉降量很小，糾傾設計時不預留傾斜量，將糾傾后殘留傾斜值控制在2‰以內。根據現場實測結果及預留傾斜量，計算各千斤頂處的迫降量目標值[4]。

5）計算柱底內力及允許沉降差 利用SATWE軟件對結構內力進行分析，計算出每根柱底的豎向力，作為計算迫降荷載，并以此確定千斤頂數量。因迫降從樁頂開始，為更好地模擬結構受力狀態(tài)，結構計算建模時，將基礎作為一個樓層共同參與計算。采用預設柱底沉降的方法，計算軸柱底產生不均勻沉降時結構的內力和裂縫，根據計算結果，在綜合考慮結構與基礎承載力及填充墻對不均勻沉降的適應能力后，最終確定在每步迫降過程中，軸上承臺的沉降量偏離預期的數值不得大于跨度的1‰。

6）設計托換結構 采用如圖4所示結構對樁進行托換，抱樁梁與樁之間通過抗剪鍵槽及剪銷鋼筋傳遞荷載。本工程使用的千斤頂全部帶有自鎖功能，底徑196mm，高420mm，工作壓力70MPa，額定工作推力100t，工作行程130mm，可偏載角度3°。計算時取千斤頂工作推力限值為額定工作推力的80%，再除以2.0的安全系數[5]，本工程共使用千斤頂122個。

7）防復傾設計 糾傾達到預定目標后，恢復北側截斷的汽車坡道，讓整個建筑回到糾傾前沉降穩(wěn)定的狀態(tài)。在南側增加8根長28m273mm×8mm的鋼管樁，單樁承載力特征值350kN，樁端進入強風化凝灰?guī)r，采用錨桿靜壓法分段壓入，控制南側沉降。

圖4 樁身托換結構

6 糾傾施工

6.1 前期準備

6.2 系統(tǒng)測試

對液壓系統(tǒng)進行24h滿壓保壓試驗，檢查壓力系統(tǒng)密閉性。安裝千斤頂并接入PLC同步液壓托換系統(tǒng)，安裝完成后以60%迫降壓力保壓測試5h，再次測試壓力系統(tǒng)的可靠性。安裝位移傳感器，測試合格后接入控制系統(tǒng)，用于時時監(jiān)控各點的迫降量。

通過開關油路上的閥門，逐臺測試每臺千斤頂閉環(huán)的穩(wěn)定性，當實際壓力與系統(tǒng)設定的基準值誤差大于5%時，系統(tǒng)即自動調整到設定值范圍。

測試位置閉環(huán)穩(wěn)定性方法為當每測點的實際位移與系統(tǒng)設定位移之間的偏差超過限值后（本工程設定限值為1mm），系統(tǒng)即自動調整到系統(tǒng)設定的位移。

6.3 鑿樁、稱重

系統(tǒng)測試完成后，將所有千斤頂與上部結構頂緊并關閉油路閥門，用靜力切割設備截斷樁頭并在斷口處用鋼墊板墊實。依據計算迫降荷載，采用逐級加載方式，反復調整各組千斤頂的油壓，使承臺向上產生0～3mm位移，以此測量每個迫降點的實際荷載，結合計算迫降荷載，確定迫降時每個承臺底各千斤頂的推力。

6.4 迫降測試及全面迫降

在正式迫降前截斷建筑與室外相連的各種管線，再進行最大點位移不超過5mm的試迫降，通過試迫降，全面復核建筑整體姿態(tài)與每個千斤頂的油壓及位移是否與預期相符，對偏差再次進行較準。

按預設總迫降量分10級進行正式迫降，每級迫降完成30min后對沉降、傾斜、裂縫等進行觀測。在每級迫降過程中，每臺千斤頂處的豎向實測位移與計算結果之間的偏差不得超過±1.0mm，每臺千斤頂的油壓偏差不超過±5%。為防止出現意外突降，迫降過程中，隨時調整樁斷口之間墊鋼板厚度和數量，控制鋼板與樁斷口間的縫隙不超過5mm。

6.5 結構恢復及防復傾加固

迫降完成且觀測結果穩(wěn)定后，采用幫條焊將截斷樁主筋連接起來，按原設計要求補足箍筋，用C60高強灌漿料將樁身重新連接成整體。灌漿料強度達到要求后撤除千斤頂。

為減小回填土在地基土上產生的附加應力，同時為盡量消除回填土與基礎底板間的空隙，工作坑全部采用密度等級A08的現澆泡沫混凝土回填。修復汽車坡道處切斷的底板鋼筋，并重澆底板混凝土，將汽車坡道與建筑主體結構重新連成一體。在南面按設計要求分段壓入鋼管樁，在保持壓樁力的情況下封閉壓樁孔。

7 監(jiān)測

由專業(yè)單位沿建筑四周布置6個沉降及傾斜監(jiān)測點，對建筑的整體變形及傾斜進行監(jiān)測，由施工單位在軸每個承臺下布置監(jiān)測點，用千分表監(jiān)測每個承臺的沉降，用裂縫觀測儀對上部結構的裂縫進行觀測，用PLC同步液壓托換系統(tǒng)對每臺千斤頂的推力及位移進行時時監(jiān)測。每完成一級迫降測1次建筑的整體變形、傾斜、承臺的沉降及上部結構的裂縫，迫降完成后一周內每天測1次，以后逐漸減少，直到沉降達到穩(wěn)定狀態(tài)。

8 實施效果及建議

由傾斜及沉降觀測成果可知，糾傾以后，2018年5月5日到2018年11月7日6個月時間內，Z1～Z6各點的沉降量分別為 2.006，1.875，1.935，2.158，2.149，2.092mm，日平均沉降速率分別為 0.011，0.010，0.011，0.012，0.012，0.012mm/d，住宅樓傾斜由原來的約8‰變成現在的2‰以內，糾傾后1～7個月實測沉降平均速率最大值為0.012mm/d，沉降已達到穩(wěn)定狀態(tài)且沉降速率顯著低于2016年，上部結構及填充墻上未發(fā)現因糾傾產生的裂縫，施工期間未影響建筑的正常使用，達到預期效果。

對于穿越深厚高壓縮性軟土層或欠固結填土層進入硬土層或地面有大量堆載的樁基礎，應考慮負摩阻力對樁基承載力及沉降的影響，短期的靜載試驗不能反映這類樁的真實承載力，在計算樁頂荷載時，應慎重考慮筏板自重對樁頂荷載的影響，層數越少的建筑，筏板自重對樁頂荷載的影響越大。同時應重視壓在基礎下方的圍護樁、老基礎等對建筑沉降的影響。