浅谈建筑物倾斜的原因及纠偏加固处理

姜先义

1 概述

在建筑物建造过程中，由于勘察、设计、施工、管理的失误或者抽取地下水、自然灾害等原因，一些建筑物出现了沉降、倾斜等现象，如果倾斜值超过了GB 50007-2002建筑地基基础设计规范中允许值标准，将可能存在安全隐患，需对建筑物进行纠倾加固，使其安全性得到保证，能满足正常使用功能。

2 引起建筑物倾斜的原因分析

建筑物地基在外在的传递下来的恒载和活荷载及特殊荷载作用下会发生沉降，如果这些沉降不均匀，将会引起建筑物的倾斜。建筑物倾斜具体原因如下。

2.1 上部荷载的原因

上部荷载不均匀造成的地基沉降不均匀，主要表现在:建筑体型复杂平面不对称，施工引起的荷载不均匀，使用荷载不均匀。

2.2 地基土层的原因

土层薄厚不均，压缩模量差异明显，如山坡、河滩、回填土等天然存在的不均匀的地基，如果处理不符合要求就会造成不均匀沉降，即使地基土质比较均匀，上部结构的刚度对地基土应力分布也有影响，也可能发生不均匀沉降。

2.3 周边施工环境的影响

一般情况下，建筑物的地基会比较稳定，但如果建筑物受到周边环境的改变，其土层的应力场可能受到不利的影响，等影响到一定程度后，建筑物的倾斜将会发生。比如临近堆载、临近基坑开挖、临近降水、临近打桩所引起的振动和挤压。

3 纠偏加固的原理及方法

3.1 纠偏加固的工作原理

1)改变地基土受力状态，使应力得到释放或转移;2)扰动破坏土体结构，使土体在上部荷载作用下重新固结沉降达到纠偏目的。

3.2 主要纠偏方法

1)钻孔排土法:

软土地基上的房屋矫正方法，其步骤为:a.综合分析房屋倾斜的各种原因，测定倾斜量，计算排土量;b.在房屋沉降量大的一侧沿着基础翼缘部位设置加固桩，然后在房屋沉降量小的其他各侧沿着基础翼缘部位设置加固桩，且沉降量大的一侧加固桩密度大于房屋沉降量小的其他各侧加固桩的密度;c.在房屋沉降量小的各侧沿基础边缘，按排土量的多少钻深浅不一的纠偏井点，纠偏井点的密度应是以使持力层产生剪切变形，并导致深层软土产生流变和儒变;d.从纠偏井点中直接取土排出。强制房屋沉降量小的各侧基础连同持力层向倾斜的反向转动，同时多点测纠偏值，通过调整各纠偏点的排土量防止房屋扭曲变形;e.当矫正程度达到允许值时，立即停止钻孔排土，并迅速向各纠偏井点回填填充物，且振捣密实，终止深层软土的流动和蠕动;f.当矫正程度达到指标时，将基础周围加固桩同基础锚固。

2)降水法:

在建筑物沉降小的一侧打竖井抽水，降低地下水位，由于土的渗透系数小，抽水涌水量小，形成的暗流漏斗曲线缓降，影响半径小，效果不十分明显，降水具体做法为:在建筑物沉降小的部位的基础外侧布置双排井点或双排沉井，从井中有控制地缓慢抽取地下水，促使地基沉降以纠偏。地基中地下水位下降后，土中有效自重应力因浮力消失而增大，随之地基产生沉降后固结。同时为防止井点降水对邻近建筑物的影响应设置回灌井点。

3)堆载法:

荷载纠偏是通过人为改变建筑物的荷载条件，迫使地基土产生不均匀变形，调整基础不均匀沉降，人为施加荷载的方式有压重纠偏和错桩加压纠偏，前者在沉降较小一侧底层架空板下，用混凝土块或铁块堆压;后者一般利用锚固系统和加荷机具对基础施加压力，其装置可长期保留，随时加压。荷载纠偏的效果能减慢和控制房屋倾斜发展的速度，但倾斜过大效果不明显。

4)高压旋喷法:

就是利用钻机把带有喷嘴注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为压力为2.0 MPa左右的高压流从喷嘴射出来，冲击土体土粒从土体剥落下来与浆液搅拌结合，使在土体中形成固体，加固土地基，提高地基的抗剪强度，改善土的变形性质，使其在上部结构荷载的直接作用下不产生破坏或过大的变形，此方法用的注浆材料是普通硅酸盐水泥，在冬季施工时，应在水泥浆内掺入早强剂，在已沉降侧浆液内掺入膨胀剂，使浆液与土体尽快凝固，并且微膨胀。旋喷注浆不损坏建筑物上部结构，不影响建筑物的正常使用，使软弱地基得到加固，能取得稳定的效果，能使建筑物保持沉降稳定满足正常使用要求。

静压桩是在建筑物沉降大的一侧基础下设置坑式静压桩或锚固静压桩，用硫磺胶泥接桩，以建筑物自重为压重，用千斤顶将一节节预制桩压入土中，直到压桩力超过基础传下的压重。同时，将桩与基础锚固在一起，使其作为支承点，从而减少基础底面地基上的压力，防止建筑物下沉，使建筑物一侧沉降处于稳定状态。

现代信息法施工主要利用计算机通过传感器对结构和软土层进行自动监测和纠正信息，如应力、位移等。同时利用计算机可视化技术，进行动态观测，以便直观地把握施工过程中的各类现象，及时掌握和控制纠偏速率。对施工中可能遇到的情况提前想到，可事先进行施工模拟，设置监测点，采用先进的数字系统对各监测点进行观测。主要技术人员应该掌握施工过程中地基应力分布、变化以及基础变化的情况，掌握各类典型土质的应力—应变关系，为施工方案调整提供依据。

4 工程案例

某中学教学楼的纠倾与地基加固。

4.1 概况

开发区某学校教学楼，5层钢筋混凝土结构，整体刚度较好，基础是筏板基础，厚度500mm。进入装修工序时，发现楼房整体倾斜，通过仪器测量，向南倾斜102mm，倾斜超过8‰。

4.2 纠偏方案的确定

4.2.1 倾斜原因分析

该楼皖中丘陵地带，①层耕植土，0.5m厚左右;②层粉土和粉质粘土互层，厚0.5m～2.8m，其承载力fak=100 kPa，压缩模量Es=3.2MPa;③层软粘土，压缩模量Es=2.3MPa，承载力fak= 52 kPa，层厚8m～10m。各层土的水平层理不均匀，地下水位在天然地面以下1.7m处，倾斜原因有:直接以②层粉质粘土为筏板持力层，严重忽视了③层较大厚度软弱下卧层的不利影响，③层软土下卧层对上部结构影响致使沉降不均匀，整体产生倾斜。

4.2.2 加固方案采用施工方法

锚杆静压桩，斜向钻孔排土纠偏，旋喷扰动迫降和高压注浆工艺。

1)沉降较大的南半部分的止倾。在这部分区域的筏板下布置 25根 200m×200m锚杆静压桩，桩尖持力层为穿过③层到达粉土，桩长为 15m左右，加固饱和软粘土层。2)沉降较少的北半部分迫降，在北半部分及东侧筏基外 30 cm左右处布置 24个φ73取土孔，30°斜向伸入到筏基下隔孔排土，同时室内北半部分筏板上开数个φ100孔注浆迫降孔，深度 10m～15m。3)调平加固。纠偏时应密切注意观测房屋的复位情况及房屋结构的变化，合理控制房屋两侧的基底应力回倾速率，保持正常回倾。纠偏到位后，对北侧进行加固，加固采用掏土孔内进行插筋后注浆。施工方法是在排土孔安放钢筋，用高压注浆并封孔，水泥浆一次性注入，不能中断。注浆结束后，进行压浆封孔。该方案有效的纠正了该幢楼的倾斜，经济效益显著。

5 结语

房屋纠偏加固采用水平钻孔排土法、锚杆静压桩加固、降水法、高压旋喷法纠倾技术以及现代信息技术的综合利用，对建筑物纠偏加固效果理想，质量达到国家有关质量要求，房屋可正常、安全使用。“锚杆静压桩加固”方法安全可靠，施工过程可灵活控制，施工时不影响在房屋中人的正常工作和学习。已有大量实践证明，钻孔排土法及降水法能充分合理解决大型地下工程造成的地面建筑物倾斜的难题。

[1] GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].

[2] GB 50300-2001，建筑工程施工质量验收统一标准[S].

[3] JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范[S].

[4] JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范[S].

[5] JCJ 123-2000，既有建筑地基基础加固技术规范[S].

[6] 段尔焕.工程安全鉴定与加固技术[M].北京:人民交通出版社，2004.