职工宿舍不均匀沉降纠倾方案探析

游翔

摘要：介绍了某单位职工宿舍楼出现不均匀沉降后，进行纠倾加固处理的全过程。论述了如何针对不同的工程情况选择纠倾方案，针对纠倾过程中出现的不同情况如何变更更有效的施工方案，并阐述了采用应力解除法进行纠倾加固的施工方法和效果。

关键词：不均匀沉降；纠倾；应力解除

一、工程概况

某单位职工宿舍楼地处软土地区，东西向长39.48m，南北向宽11.24m，高21m，为六层砖混结构，每层均设圈梁和构造柱，总建筑面积2650㎡，宿舍楼采用人工地基，钢筋混凝土条形基础，基础埋深1.8m，标准跨基地压力113KPa。该宿舍楼于1994年开工，1995年9月投入使用后不久，发现楼房出现沉降，经观测，沉降较均匀且已稳定，墙体未见明显裂缝。1999年因邻近新建两座大楼，在开挖新楼6m深基坑的过程中，由于基坑距原宿舍楼较近等原因，致使宿舍楼北侧地基土向东北侧（新基坑方向）产生过量水平位移和沉降，引起宿舍楼向东北侧产生不均匀沉降和倾斜。南北两侧沉降差接近50cm，到纠偏施工开工前，宿舍楼北侧墙体的最大倾斜率已达23.95‰，超出我国危险房屋鉴定标准（JGJ125-99）规定的7‰标准3倍还多，且室内地坪出现开裂，墙壁、屋盖和楼板、梁多处出现裂缝。

二、质量问题原因分析

某工程勘察院受委托对房屋进行观测，根据建筑场地的地质资料及施工图纸，结合沉降观测的数据报告，绘制C、D两个观测点的沉降-时间曲线，可知建筑物的倾斜由以下原因造成：

（一）宿舍楼所在地原来是由鱼塘回填而成的场地，地质条件差，其土层1.层为4.9～7.5m的杂填土和素填土；2.层为2.8～5.7m（东厚西薄）的淤泥质土；3.层为5～13m的粉质黏土，地基土含水量大，均为高压缩性，强度低，为软弱土地基。

（二）因宿舍楼东北侧与其平行的位置新建两座大楼，在开挖深基坑的过程中，基坑距离宿舍楼过近，且由于新基坑开挖时钢板排桩支护结构处理不力，致使宿舍楼东侧地基土向东北侧（基坑方向）产生过量水平位移和不均匀沉降。

（三）宿舍楼西南侧坐落于原鱼塘的堤梗小道上，此处为压实的回填土，土层较厚，经过了多年的压实，承载力大大的提高，而东侧回填土较厚，且下面软土深厚。

（四）设计中建筑物重心与基础底面形心不重合，向北偏多了约120㎜。

（五）由于房屋不断沉降和倾斜，偏心率也愈来愈大，基底南北两侧的应力分布也更加不均匀，故沉降速率的差异日趋严重。

三、质量问题处理

（一）纠偏加固方案的选择

第一类为迫降纠倾技术，成本相对较低，但迫降纠倾效果较慢，包括：1.压重迫降法：在建筑物沉降较少的一侧堆载压重，迫使地基土变形产生沉降，以达纠倾目的；2.基础底部地基中掏土纠倾：在沉降较少的基础下直接掏土，减小基础与土的接触面积，土的接触压力随之增大，使基地土侧向被挤出，从而加快基础的下沉，以达到纠倾扶正的目的；3.基础侧地基中掏土纠倾：在沉降小的一侧靠近建筑物基础边缘的指定部位，按一定顺序钻相当数量深浅不一的井点，迫使持力层土体截面削弱，使地基土发生侧向位移，增大该侧沉降量；4.水力迫降：是一种最廉价的纠倾方法，但存在较大的风险，包括降水迫降和注水迫降，前者多用于软土地基，后者多用于湿陷性黄土地基，且多与其他纠倾技术合用；5.截桩迫降：截桩法是在建筑物沉降量较小的一侧，截去基础承台下面一部分桩体，达到调整沉降差异的目的，适用于埋深较浅的独立或条形承台、采用端承桩基础的建筑物，但该法不能定量控制，有待进一步研究。

第二类为顶升纠倾技术，顶升法纠倾不像迫降法纠偏，不存在借力打力、四两拨千斤的技巧和机遇问题，所以成本必然很高，但是顶升纠倾可定量控制，在国内外工程中已被大量应用。顶升纠倾技术可分为：1.压密注浆纠倾技术：通过钻孔在土中注入浓浆，在注浆点使土体压密而形成浆泡，随着浆泡尺寸的逐渐增大便产生较大的上抬力而使地面抬动，此法在较软弱的土体中具有较好效果；2.顶升纠倾技术：将建筑物基础和上部结构沿某一特定位置进行分离，在分离区设置若干支撑点，通过安装在支撑点的顶升设备，使倾斜建筑物做竖向转动得到扶正，主要适用于基础沉降过大而上部结构整体刚度较好的建筑物。

第三类为综合纠倾加固技术，在对原有建筑物进行纠倾处理时，有时需要运用多种技术进行纠倾加固。例如在采用顶升纠倾时，往往会先进行地基加固；如先采用锚杆静压桩托换，在建筑物沉降稳定后再进行顶升纠倾。综合运用多种技术不仅可以取得较好的纠倾加固效果，而且可以取得良好的经济效益。

（二）纠偏加固方案的确定、施工

根据本建筑物自身特点、倾斜情况、地基土层分布及周围环境，确定以纠倾为主，纠倾与加固相结合的办法。初定方案：纠倾以地基应力解除法为主，即在原沉降较少的一侧设置一排地基应力接触孔，其上部用长5m左右的套管保护孔周围土，再分期分批从软土层中将软土取上来，应力解除促进孔周围挤淤过程；原来沉降量较多的北侧则保持其不受扰动，变形模量不发生变化，保护该侧的沉降量也基本不增加；即通过人为地增加南侧的沉降量，限制北侧的沉降量。加固则采用对浅层杂填土用低压水泥浆灌浆法，并针对纠倾动态响应情况，采用了多种方法，多管齐下，以最终达到纠倾加固的目的。

1.施工进展情况

1.1压重纠倾法 该工程勘察院1999年4月进点，开始第一次纠倾工作于同年4月初事故发生初期即开始，由于宿舍楼倾斜是由东北部新建两座大楼的附加应力引发的，于是在宿舍楼南侧堆载钢锭3200KN来达到遏制事故进一步恶化的目的，同时进行沉降观测和调查地基土质等相关资料。经压重纠倾后，实测南北两侧沉降速率接近，但并不能解决大楼已严重北倾的问题，一旦钢锭运走，大楼势必又进一步倾斜，因而压重法只能临时用来遏制倾斜事故的进一步恶化。

1.2沉井自然挤土法 由甲方配合施工方清理场地，清除或搬迁地面及空中障碍物。6月10日按原定施工方案在沉降量较小的南侧开设了12个应力解除孔，孔径500㎜，孔距3.0m。应力解除孔的平面布置见图1，套管长4.7～5.5m，孔中心距墙外侧为1.5m。期望地基中的杂填土和淤泥质土会在上部荷载作用下，自然向沉井空间挤出，使宿舍楼向南沉降，但经多日观察，未见软弱土被挤出，此法也未成功。

考虑到新建大楼与宿舍楼的相互拖带牵扯作用，将地面切开，辅以竖向向深部掏土的方法。第一轮掏土后，据两次测量显示，纠偏量仅0.5‰；第二轮掏土于20天后，辅以降水法，每轮之间间歇3～5天，再次测量显示，其四角墙体的最大纠偏量尚不足1.5‰，成效缓慢，遂决定用冲孔挤土法加快纠倾施工。

1.3冲孔挤土法 在上述6个沉井底部各打两个水平孔，钻进宿舍楼下淤泥质土中，孔径150㎜，孔深4.5m。再次测量显示，宿舍楼南侧沉降速率增大为0.8～0.9㎜/d，效果明显。接着增加水平孔数量和用压力水冲孔，使南侧沉降速率保持在1.8～3.7㎜/d。冲孔挤土法从7月2日开使，至10月19日结束，累计冲孔尺寸1400㎜，重复冲孔约75%，总计排泥量约22m3。使宿舍楼南侧墙体的人工沉降量达294.0～383.5㎜，纠回屋顶倾斜量359㎜，基本完成纠倾任务。

1.4井点降水法 为加快进度，9月21日至10月14日，6个沉井每隔一天抽水一次，观测一次，宿舍楼南侧沉降速率又上升了0.7～1.0㎜/d。11日在西侧墙体发现细微的斜向裂缝，但后来未见其继续扩展，此阶段纠偏增量约为1‰；抽水停止后，沉降速率立即降低到抽水前，证明此法也是有效的。

经勘察院观测，宿舍楼沉降情况已基本稳定，纠偏量已经达到了要求（倾斜率由纠倾前的23.95‰最终降到5.77‰），解除了险情，可以停止掏土施工，遂于10月27日起采用水泥砂浆填塞水平掏土孔，随之拆除支撑并进行回填，此项工作于11月9日完成。

1.5北侧灌浆加固 在纠偏工作基本到位之后，为加固北侧因临近大楼基坑开挖而受损的杂填土地基，按原定方案要求进行灌浆处理：采用灌浆孔7个，每孔深2.8m，灌浆压力0.5MPa，浆液采用普通硅酸盐水泥浆加膨胀剂。在灌浆过程中，一般均可见回浆，灌浆工作于11月20日结束，共耗水泥约1.1t。

四、处理效果

本次纠倾加固处理说明，采用地基应力解除法纠倾具有快捷、有效、可靠、安全等优点，取得了较好的纠倾效果。

（一）每轮掏土的效果比较明显，一经掏土，掏土侧的沉降和沉降速率即明显增大；从南北两侧每次掏土后的沉降变化对比来看，两者的比值为3.2：1和5.6：1，这也说明了采用本法纠倾能保护原沉降较大侧的地基土少收扰动；而经过掏土后休息一段时间后，沉降速率也逐渐衰减，说明应用本法纠倾的可控性和灵敏性均较好。

（二）停止掏土、抽水间歇阶段，也产生了约3.5‰的纠倾量，说明孔中短期降水减压的确能促进软土向孔中挤出，加大纠倾效果。

（三）非掏土侧（北侧）的各观测点在主要掏土阶段均有一些点出现不同程度的上升，这是由于“跷跷板效应”所致，在掏土侧基础底板下沉时势必会产生非掏土侧底板短期内上抬的现象。随着纠倾过程中地基土应力应变的调整，这种现象将被消除，并随之产生少量的新增沉降。

（四）纠倾并加固结束后30天测定结果表明，主倾方向的最大倾斜率已下降到5.77‰，沉降速率为0.16㎜/d，建筑物的沉降已趋向稳定。

五、结论

从纠倾技术的发展来看，单一的纠倾技术是不够的，往往需要多种技术的综合运用，可采用“六字法”综合纠倾技术，其内容为“升、降、推、拉、注、掏”六个字，纠倾工作共可分为以下三个步骤：“前升后降、前推后拉、前注后掏”。

【参考文献】

[1]甲方和勘察院提供的相关工程情况和地质资料

[2]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）

[3]建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）

[4]江见鲸.建筑工程事故分析与处理[M].北京：中国建筑工业出版社，2006

[5]危险房屋鉴定标准（JGJ125-99）