上海市閔行區(qū)某辦公樓糾偏加固實(shí)例分析

胡 洋(

上海濟(jì)強(qiáng)國際土木工程顧問有限公司，中國 上海200083)

0 引言

軟土地區(qū)常因房屋上部荷重不一、或建筑物體型復(fù)雜形心與重心不一、或因?yàn)橄虏客翆印④浫鯇雍穸炔灰?，軟弱層分布不一，?dǎo)致房屋不均勻沉降、傾斜。房屋糾偏的方法主要有：掏土糾偏、降水糾偏、浸水加壓糾偏、堆載糾偏、注漿抬升糾偏、頂升糾偏、應(yīng)力解除法糾偏[7]、綜合糾偏等方法[1-12]。 20 世紀(jì)80 年代上海地區(qū)建造的多層住宅，大多采用天然地基，基礎(chǔ)沉降量偏大，不少亦發(fā)生不均勻沉降，傾斜超出規(guī)范要求，需糾偏加固。

本文系統(tǒng)介紹了軟土地區(qū)房屋由于地基變形大，引起不均勻沉降和傾斜超標(biāo)的糾偏加固設(shè)計(jì)，采取鉆機(jī)掏土糾偏、錨桿靜壓樁加固施工，及實(shí)施效果監(jiān)測(cè)分析的成功實(shí)例。

1 工程概況

上海某公司辦公樓位于閔行區(qū)，房屋平面呈矩形，為六層磚混結(jié)構(gòu),占地約616m2，建筑面積約3688m2，建筑總高度為25m;墻下鋼筋混凝土條基，基礎(chǔ)埋深1.50m，外墻基礎(chǔ)寬度2m,墻下基礎(chǔ)厚度250mm，基礎(chǔ)邊緣厚度150mm。 該樓建于1985 年，2009 年在其房旁側(cè)建另一樓，兩樓比較發(fā)現(xiàn)此樓傾斜，經(jīng)檢測(cè)房屋由南向北傾斜，斜傾率8.5‰左右。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地土層分布情況如表1，該場(chǎng)地⑤2 層以淺土層相對(duì)較差，性質(zhì)相對(duì)較好樁基持力層為⑤3 層，埋深約為19 米。 辦公樓北側(cè)原有一條近東西向的暗浜。 場(chǎng)地淺部土層中的地下水屬于潛水類型，其水位動(dòng)態(tài)變化主要受控于大氣降水。地下水埋深在0.60-0.80 米之間。本場(chǎng)地地下水及地基土對(duì)混凝土不具腐蝕性。

場(chǎng)地土層特性及主要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 土層特性主要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

3 房屋沉降傾斜現(xiàn)狀與原因分析

引起房屋傾斜原因是房屋北側(cè)原有一條近東西向暗浜，其土層強(qiáng)度低、壓縮性高、土性差，暗浜處理未到位，持力層土層不均勻，導(dǎo)致房屋北側(cè)沉降大，引起房屋向北傾斜。平均傾斜率8.5‰。（見圖1）

圖1 房屋垂直度測(cè)量結(jié)果與檢測(cè)點(diǎn)、樁位掏土孔平面布置示意圖

4 房屋加固糾偏設(shè)計(jì)方案

4.1 房屋糾偏設(shè)計(jì)原則

糾偏是指對(duì)已發(fā)生較大傾斜的建筑物進(jìn)行扶正的施工與監(jiān)測(cè)過程。 對(duì)房屋基礎(chǔ)沉降已基本穩(wěn)定的建筑物可只采用糾偏對(duì)房屋進(jìn)行直接扶正，對(duì)已發(fā)生較大傾斜且沉降速率仍較大，若想徹底根治房屋傾斜，不僅需糾偏，并且需要對(duì)基礎(chǔ)地基進(jìn)行加固，這樣，施工后房屋才不會(huì)再次發(fā)生傾斜。

4.2 糾偏設(shè)計(jì)方案

據(jù)房屋傾斜狀況及沉降發(fā)展趨勢(shì)，擬采用對(duì)房屋進(jìn)行糾偏并同時(shí)對(duì)地基進(jìn)行加固的施工方案。

因房屋向北側(cè)傾斜，所以在南側(cè)布置掏土孔，進(jìn)行糾偏；因?yàn)榉课荼眰?cè)沉降大,故在房屋南側(cè)按一墻一樁、北東角加樁的原則布置錨桿靜壓樁(共16 根)加固，使其穩(wěn)定減少沉降；南側(cè)在掏土糾偏達(dá)到設(shè)計(jì)要求后亦進(jìn)行錨桿靜壓樁加固，以起到穩(wěn)定房屋沉降的目的；因房屋整體性較差，故在西側(cè)亦可布置了2 根錨桿靜壓樁，以起到穩(wěn)定、加固、止傾的作用。

（1）樁型、樁徑、樁長確定與單樁承載力設(shè)計(jì)值估算。

據(jù)房屋沉降傾斜狀況及場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，擬定本工程采用錨桿靜壓樁為250×250mm 預(yù)制方樁，每節(jié)段長2-2.5m，有效樁長為20.0m（控制在17-21 米之間），樁尖進(jìn)入⑤3層。 單樁承載力設(shè)計(jì)值為250-300kN（設(shè)計(jì)施工25 根，群樁承載力設(shè)計(jì)為6500-7800kN，即總提供承載力為房屋總荷重的重量15%-20%，可達(dá)到對(duì)房屋糾傾加固要求。樁位布置見圖1。

（2）基礎(chǔ)底板抗沖切驗(yàn)算

FL≤αftumh0

式中：FL——作用于沖切力破壞錐體上的沖切力設(shè)計(jì)值,取單樁承載力設(shè)計(jì)值；

ft——承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（fc=1.1N/mm2）；

um——沖擊波、破壞錐體一半有效高度處的周長（um=1632）；

h0——承臺(tái)沖切破壞錐體的有效高度（h0=181）；

α——沖切系數(shù)，α 取0.6；

0.6 ×0.9×181×1632=159000N=159kN＜300kN

由此可見，單樁承載力設(shè)計(jì)值大于基礎(chǔ)底板抗沖切力，基礎(chǔ)底板需加固處理。

（3）最終壓樁力的確定

P（pc）=Kp×Rd

式中：Rd——單樁承載力；

Kp——0.96-1.30 砂土、粘性土，素填土為1.50。 Kp 按地質(zhì)勘察報(bào)告加權(quán)平均，取值為1.2；

最終壓樁力=單樁承載力設(shè)計(jì)值×1.2=360kN。

（4）、掏土量的計(jì)算

掏（排）土糾偏是指在傾斜建筑物基礎(chǔ)沉降的部分采取掏（排）土的迫降措施，形成基底下土體部分產(chǎn)生空洞，依靠結(jié)構(gòu)物自重?cái)D壓土體，產(chǎn)生一定側(cè)向擠出變形，迫使基礎(chǔ)下沉，使不均勻沉降得到調(diào)整，從而達(dá)到糾偏目的。

掏土量Q 計(jì)量：

Q=K×L×B×ΔS =0.22×14.8×49.6×0.159=25m3；

式中：K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， 經(jīng)驗(yàn)值取0.22（條基）；

L——基礎(chǔ)底面的長度；

類似上面沿?cái)嗔训臐B漏在西南巴倫支海的許多地區(qū)都有出現(xiàn)，盡管這樣，西部Loppa高地及周邊地區(qū)密度更高，RLFC和BFC斷裂復(fù)合帶展示沿?cái)鄬拥臐B漏積聚帶，不同盆地界限之間的主要斷裂處也有許多的斷層滲漏顯示（圖7），觀察表明流體滲漏與主斷層密切相關(guān)。西部高密度斷裂的出現(xiàn)表明流體流動(dòng)幾率也會(huì)相應(yīng)增加，可能是斷層再活化作用導(dǎo)致的[2]。

B——基礎(chǔ)底面的寬度；

ΔS——差異沉降。

根據(jù)本建筑物情況及長度，共布置14 個(gè)掏土孔，即每孔從不同方向掏土共計(jì)為1.8m3。 具體每孔掏土量據(jù)沉降量及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)反饋的信息來調(diào)整。

5 糾偏加固施工技術(shù)

5.1 錨桿靜壓樁施工

5.1.1 錨桿靜壓樁工作量

加固采用250×250mm 的錨桿靜壓樁，本次壓樁樁長為20m，樁尖進(jìn)入⑤3層，共壓樁25 根。

5.1.2 錨桿靜壓樁施工流程

在房屋外側(cè)基礎(chǔ)開挖施工槽，將基礎(chǔ)暴露；

①因基礎(chǔ)厚度較?。ㄟ吘?50mm），單樁承載力設(shè)計(jì)值大于基礎(chǔ)底板抗沖切力，所以應(yīng)先澆注混凝土加固基礎(chǔ)，（澆注混凝土厚度大于150mm，應(yīng)加早強(qiáng)劑）；

③開鑿樁孔，尺寸350×350；

④安裝錨桿，采用M27×4，硫磺膠泥固結(jié)；

⑤安裝壓樁架；

⑥壓樁，樁頂進(jìn)入底板50-100mm；

⑦采用電焊接樁，4# 角鐵，長度20cm；

⑧封樁帽粱采用錨桿交叉焊Φ16 鋼筋；

⑨帽梁尺寸 700×500×200，混凝土強(qiáng)度 C30，采用600# 微膨脹水泥；

⑩在封樁時(shí)施加預(yù)應(yīng)力。

5.1.3 錨桿靜壓樁施工技術(shù)[11－12]

①施工中開鑿樁孔尺寸上口≥300×300mm，下口≥350×350mm，樁孔應(yīng)盡量靠近基礎(chǔ)梁。 壓樁前用小鉆桿探明地下有無障礙物，保證樁能壓下去。

②采用M27×4 錨桿，錨桿長度為450mm。

③樁架應(yīng)與錨桿緊固到位，防止樁架晃動(dòng)，樁架與基礎(chǔ)平面保持垂直。

④基樁樁尖就位時(shí)保持垂直，嚴(yán)禁偏心受壓，樁段就位后必須加以校正，保持與上節(jié)樁在同一軸線上，垂直偏差不超過1.5%的樁長。

⑤采用電焊接樁，為確保接頭質(zhì)量，接樁前清除接樁角鐵鐵銹，焊接時(shí)予以滿焊。

⑥壓樁應(yīng)一次到位，嚴(yán)禁超時(shí)停頓。

⑦施工前應(yīng)做好原材料、 預(yù)制構(gòu)件的合格質(zhì)檢證明及試驗(yàn)報(bào)告，施工過程中認(rèn)真記錄壓樁力及樁長，施工后做好隱蔽工程驗(yàn)收。

⑧封樁前應(yīng)清洗孔壁和排水，采用Φ16 交叉鋼筋與錨桿焊接，保證樁與基礎(chǔ)連接可靠后封樁。

⑨采用C30 早強(qiáng)微膨脹混凝土封樁并澆筑帽梁，帽梁尺寸700×500×200mm。

壓樁終止控制標(biāo)準(zhǔn)：①壓樁到設(shè)計(jì)樁長；②壓樁樁頂反力超過最終壓樁力。 兩條滿足其中一條即可終止壓樁。

5.2 掏土施工技術(shù)

5.2.1 鉆機(jī)掏土工藝流程

鉆機(jī)就位→起吊鉆桿→鉆桿定向→鉆進(jìn)→鉆桿定向調(diào)整→取土

5.2.2 鉆機(jī)掏土技術(shù)

①鉆機(jī)就位后應(yīng)保持機(jī)身穩(wěn)定，防動(dòng)。

取土采用Φ120 的麻花鉆頭，采取多向鉆進(jìn)取土，各掏土點(diǎn)含三孔，呈三叉形分布，中間孔8m，30 度，分叉孔10m，40 度。 掏土順序?yàn)橄戎虚g孔，再分叉孔，掏土點(diǎn)順序均采取內(nèi)插法。 即：掏土均從房屋兩側(cè)開始，再掏中間掏土點(diǎn)，然后從兩側(cè)間隔掏土；首先干掏，若效果不明顯，再用水沖。

②嚴(yán)格控制第一次掏土量，每孔掏土量控制在0.2 方。 掏完第一遍后，按原來順序掏第二遍，以此類推。 傾斜大處的反向多掏土，傾斜小處的反向少掏土；掏土變化敏感處，次日少掏，掏土變化不敏感處，次日多掏；據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整掏土部位。

③鉆孔定向一般與基礎(chǔ)呈30 度至45 度。

④鉆進(jìn)時(shí)，一般應(yīng)以低速、大扭距的檔位進(jìn)行，以保證取土效果。

⑤在沉降指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后應(yīng)對(duì)掏土孔進(jìn)行回填，回填采用中粗砂。

由于建筑物掏土側(cè)環(huán)境比較復(fù)雜，為避免持續(xù)掏土對(duì)地下管線或相鄰建筑物造成損傷，掏土應(yīng)盡量緩慢進(jìn)行，每天的掏土糾編量應(yīng)不大于5mm。

掏土孔與地面呈30°-45°斜直。 孔徑200mm，間距約4m，掏土深度 8－10m。 見圖1。

5.3 監(jiān)測(cè)技術(shù)要求

采用二等精度閉合導(dǎo)線的水準(zhǔn)測(cè)量，并用全站儀對(duì)房屋進(jìn)行傾斜測(cè)量。

掏土側(cè)（房屋南側(cè)）在掏土期間的沉降速率控制在5mm/天以內(nèi)，如沉降速率接近5mm/天，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況停止或減慢掏土速率直到沉降速率下降至2mm/天以內(nèi)，才能重新開始掏土。

同步監(jiān)測(cè)，反饋信息，指導(dǎo)施工；施工異常，及時(shí)分析，適時(shí)調(diào)整，從而達(dá)到優(yōu)化施工方案、信息化施工的目的。

施工采用信息化施工，要求每天對(duì)房屋進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，每天上午9 時(shí)前將前一天沉降觀測(cè)結(jié)果報(bào)告業(yè)主與現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員、現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目經(jīng)理根據(jù)前一天沉降結(jié)果，調(diào)整施工進(jìn)度。 如果沉降異常情況及時(shí)召開現(xiàn)場(chǎng)分析會(huì)，研究對(duì)策，指導(dǎo)施工。

5.4 施工順序安排

先在房屋北側(cè)進(jìn)行錨桿靜壓樁加固，立即進(jìn)行封樁，而后進(jìn)行南側(cè)掏土，待南部掏土糾傾至接近設(shè)計(jì)要求后，再施工南部錨桿靜壓樁。南部暫不封樁，待建筑物糾傾快到預(yù)定目標(biāo)后，再行封樁，封樁后還會(huì)適當(dāng)回傾。

6 糾偏加固效果

糾偏歷時(shí)不足二月，糾正了偏移量，房屋整體傾斜率降到了3‰，達(dá)到了糾偏目的。

從沉降歷時(shí)曲線可知，歷時(shí)6 月各點(diǎn)日沉降量均＜0.001mm（見圖2、圖3），從而可知加固效果良好。

圖2 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化曲線圖(C1、C3、C5 與C7、C9 比較)

圖3 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化曲線圖(C2、C4 與C6、C8 比較)

7 結(jié)語

通過本例可歸結(jié)出：

（1）軟土地區(qū)房屋的糾偏加固設(shè)計(jì)施工應(yīng)充分考慮場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、房屋沉降傾斜現(xiàn)狀及原因、與糾偏加固過程中房屋傾斜沉降的發(fā)展?fàn)顩r等；

（2）軟土地區(qū)的糾偏應(yīng)據(jù)房屋的傾斜狀況及糾偏過程中房屋傾斜糾正發(fā)展的情況進(jìn)行：傾斜大處的反向多掏土，傾斜小處的反向少掏土；掏土變化敏感處，次日少掏，掏土變化不敏感處，次日多掏；據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整掏土部位。

（3）通過本例可歸結(jié)出：軟土地區(qū)房屋糾偏可由掏土實(shí)現(xiàn)；地基加固可采用錨桿靜壓樁工藝，在加固過程中可利用施工工藝兼顧房屋糾傾；糾偏過程應(yīng)遵守緩慢、均勻、控制調(diào)整糾偏速率；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，信息化施工，不斷優(yōu)化施工方案，可事半功倍；該糾偏加固實(shí)例可為類似地區(qū)借鑒參考。

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