高層建筑加固糾偏技術(shù)研究

黃 浩

(南京東大巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210018)

1 工程概況

某住宅樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，地上23層，地下1層，建筑高度68 m，采用樁筏基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深-5.1 m，基礎(chǔ)長度45 m，最大寬度18 m，采用PHC600-AB(130)預(yù)應(yīng)力管樁，樁長37 m。主體結(jié)構(gòu)封頂后,在進行電梯安裝施工過程中發(fā)現(xiàn)，外墻及電梯井道存在傾斜現(xiàn)象。為確保安全使用，業(yè)主委托相關(guān)單位對該房屋進行了安全鑒定。經(jīng)現(xiàn)場測量，根據(jù)累計沉降觀測數(shù)據(jù)，大樓南側(cè)平均沉降75.4 mm，北側(cè)平均沉降108.7 mm，南北沉降差為33.3 mm，大樓基礎(chǔ)寬度為15 m，大樓傾斜率為2.3‰，超出規(guī)范要求值2.0‰。大樓向北側(cè)、西側(cè)傾斜，最大傾斜度已達2.8‰。

2 大樓傾斜原因分析

通過對造成大樓傾斜相關(guān)因素分析，發(fā)現(xiàn)大樓傾斜由多種因素造成的，為查明大樓不均勻沉降的原因，進行多方面研究，包括既有工程樁承載力情況，地質(zhì)勘察和樁基施工情況。

2.1 既有工程樁

為了解大樓既有工程樁承載力情況，對基樁進行現(xiàn)場抽檢。單樁靜載試驗前，先在既有工程樁樁位周圍開孔，將樁頂混凝土與大筏板脫離開，在既有工程樁樁位兩側(cè)植錨桿，利用上部結(jié)構(gòu)自重提供試驗反力，加載和卸載應(yīng)分級進行，單樁靜載試驗依據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2014)進行。

現(xiàn)場檢測結(jié)果顯示，既有工程樁樁基承載力不足，約為設(shè)計值的60%～100%，大部分抽檢樁承載力不滿足設(shè)計要求，樁基承載力不足是造成大樓不均勻沉降的主因。

2.2 地質(zhì)勘察

根據(jù)地勘報告和后期補充勘察報告，該場地土層屬第四紀Q4、Q3沉積層，主要由黏性土、少量粉土組成，呈水平成層分布。在加固糾偏階段，再次進行補充勘察發(fā)現(xiàn)，在大樓沉降較大的西北角，樁端持力層⑩層粉質(zhì)黏土夾粉土層頂埋深略有變化，局部存在軟塑狀粉質(zhì)黏土，樁端持力層⑩層粉質(zhì)黏土夾粉土層土質(zhì)不夠均勻，可塑為主，局部存在少量軟塑狀粉質(zhì)黏土，樁端下局部存在軟弱下臥層，土層不均勻性，是造成大樓不均勻沉降內(nèi)因。

2.3 樁基施工

建設(shè)單位提供的施工資料顯示，樁基施工速度較快，且未跳打，地基土在打樁作用下，擾動了樁周地基土，引起周圍已打管樁體上浮，同時，車輛動荷載和基坑開挖卸載也會對地基土產(chǎn)生擾動，地基土固結(jié)時，對樁體周圍造成負摩阻力，加速大樓產(chǎn)生不均勻沉降，是導致大樓傾斜的人為因素。

3 加固糾偏方案

針對大樓整體沉降較大，且沉降不均勻的現(xiàn)實，考慮采用補充錨桿靜壓樁的方法增大樁基承載力，控制大樓沉降?？紤]到大樓自重較大，頂升難度高，因此在糾偏方案上選擇組合迫降糾偏法，讓大樓回傾至規(guī)范允許范圍內(nèi)。

既有工程樁現(xiàn)場抽檢結(jié)果顯示，樁基承載力不足，約為原設(shè)計60%～100%，且在平面位置的不均勻性，新增錨桿靜壓鋼管樁承載力應(yīng)補足大樓樁基承載力不足部分，沉降較大、上部荷載較集中的位置應(yīng)作為補樁重點。

加固初期，考慮大樓不均勻沉降仍在發(fā)展，外側(cè)新增筏板需要時間，為防止大樓沉降較大的西、北側(cè)繼續(xù)下沉，危及上部結(jié)構(gòu)安全，故先在房內(nèi)施工了應(yīng)急止沉樁。

在建筑外部增加鋼管樁，通過在原有基礎(chǔ)側(cè)面水平植筋后澆筑混凝土，新增筏板與原有基礎(chǔ)連為一體，新增樁主要用于增加承載力，減小不均勻沉降；在室內(nèi)增加錨桿靜壓管樁，前期通過錨桿與筏板相連，后期與筏板澆筑為一體，此類樁在室內(nèi)均勻分布，主要減小整體沉降量，調(diào)整筏板協(xié)調(diào)變形。根據(jù)大樓沉降、結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)展情況，對比各種糾偏措施，采取綜合迫降方式，即逐步截斷部分原結(jié)構(gòu)既有工程樁，并結(jié)合樁側(cè)掏土方式，從而達到迫降的目的。

4 糾偏施工

根據(jù)設(shè)計要求，采用綜合迫降糾偏方式，確定了截樁+樁側(cè)豎向掏土+底板下水平掏土+錨樁反壓的綜合糾偏加固方案。

4.1 樁側(cè)掏土

在樁兩側(cè)沿豎向方向掏土。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況及墻體布置型式，對每片剪力墻和每根樁進行編號，計算出每片剪力墻和每根既有工程樁所承受上部荷載,利用高壓水對樁側(cè)部分地基土進行切割、沖孔，擾動樁側(cè)地基土，引起單樁承載能力降低，加速該樁沉降，從而達到大樓迫降目的。

在迫降區(qū)域，選取剪力墻附近樁，在樁兩側(cè)底板上開Φ108 mm孔，用于樁側(cè)豎向掏土,采用高壓旋噴射水設(shè)備，利用高壓水對樁側(cè)部分地基土進行切割、沖孔，掏土深度達到要求后射水，根據(jù)沖出泥漿情況決定是否繼續(xù)沖孔。

樁側(cè)掏土孔應(yīng)均勻布置在迫降區(qū)，隔樁、分批進行施工，掏土深度由淺而深，同一深度完成后，再進行下一深度掏土。

4.2 截樁迫降

將既有工程樁與基礎(chǔ)連接斷開，迫使樁失去承載作用。通常做法是在基礎(chǔ)下將樁身直接截斷一定長度，斷開樁與基礎(chǔ)的豎向連接，該方案對于樁筏板基礎(chǔ)不適應(yīng)，因此，采用在筏板上鉆孔，將樁與基礎(chǔ)斷開水平向連接。截樁后，在上部荷載作用下，剪力墻下樁基受力加大且應(yīng)力重新分布，加速該區(qū)域大樓沉降速度。

根據(jù)每片剪力墻承受上部荷載及墻下布樁情況，確定截樁位置，截樁原則上為均勻布置，間隔、分批進行，防止樁頂應(yīng)力集中，發(fā)生筏板沖切破壞。

4.3 變形控制

變形控制是建筑物糾偏的終極目標，糾偏工程不僅需要滿足建筑物通過糾偏措施的實施達到“改斜歸正”，實現(xiàn)預(yù)期的糾偏目標，同時還要保證建筑在整個糾偏過程中安全、平穩(wěn)、線性，這就要求，在施工過程中把握好建筑物的回傾速度，使其在一定范圍內(nèi)，整個糾偏過程做到：緩慢啟動，均勻回傾，平穩(wěn)鎖定。考慮到建筑物自重大，重心高的特點，為穩(wěn)妥起見，將本工程的變形速度控制在2.0 mm/d范圍內(nèi)，當大樓沉降大于1.0 mm/d時，應(yīng)停止現(xiàn)場糾偏工作，加密沉降觀測，必要時可采取止沉措施。

為實現(xiàn)糾偏過程中基礎(chǔ)沉降控制，大樓加固糾偏工程建立起的一整套監(jiān)測體系，包括人工水準監(jiān)測、傾斜監(jiān)測、自動無線水準監(jiān)測，底板沉降監(jiān)測，樓面水準測量等多重監(jiān)測手段，各監(jiān)測數(shù)據(jù)進行相互比較、驗證監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠度，保證糾偏安全。

糾偏施工前，房屋四周6個沉降觀測點的基礎(chǔ)上，新增46個觀測點，共52個沉降觀測點布置在筏板內(nèi)、外側(cè)，對整個建筑進行加密觀測。糾偏施工期間，每天觀測一次，沉降較大時加密觀測。

5 結(jié) 論

大樓加固糾偏工作正式開始，經(jīng)歷15個月的緊張施工，大樓南北向傾斜度有糾偏前的2.99‰回傾至0.72‰，東西向傾斜由糾偏前的2.99‰回傾至1.92‰，均滿足國家相關(guān)規(guī)范規(guī)定最大不超過2.50‰，雙向糾偏工作取得圓滿成功。通過本工程得出以下幾點結(jié)論。

1)“掏土為主，截樁迫降結(jié)合錨樁反壓為輔”的綜合迫降糾偏方法是切實可行的，糾偏方法快速、有效。

2)變形監(jiān)測是加固糾偏工程中不可或缺的，是實現(xiàn)“動態(tài)化設(shè)計，信息化施工”的前提，監(jiān)測成果直接決定下一道工序是否進行，是指導施工、矯正偏差的依據(jù)，是我們糾偏工作中的“眼睛”，多種監(jiān)測手段相互校核，保證監(jiān)測信息準確可靠。

3)糾偏工作是一項技術(shù)難度大，影響因素多的技術(shù)密集型工作，將建筑安全、平穩(wěn)、線性地回傾至規(guī)范限值內(nèi)，多種糾偏技術(shù)靈活運用尤為重要，是加固糾偏的重要保證。

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