某框架楼倾斜原因分析及纠倾处理

朱新立

【摘 要】平罗县某扩建工程1#楼南侧地上三层，地下一层（进深13.8米），北侧地下一层，无地上结构（进深22.2米，楼体东西长64.4米），全楼为框架剪力墙结构体系，基础采用梁板式筏板基础。基底标高为-7.5米，地基持力层为粉细砂，地基承载力特征值达到200kpa。地下水位为-2.9米，抗浮设计水位为-1.6米。场地内的地下水对混凝土具有中等腐蚀性，对混凝土中的钢筋具有中等腐蚀性。工程于2008年10月19日主体结构封顶。11月27日，四周用二八灰上部分回填。11月28日，施工单位停止降水。11月29日，发现地下室墙体及底板多处渗水。11月15日放50线的过程中，发现地下室顶板北侧标高高于南侧标高200mm，16日增至420mm，17日北南侧标高最大差值达485mm。主体框架顶端侧移80～120mm，主体框架向南侧整体倾斜。

【关键词】框架楼；倾斜；分析；处理

一、楼体倾斜原因分析

经现场论证，认定系建筑物底部箱式结构上浮导致建筑物整体倾斜，即由于建筑的结构自重及地下室侧壁摩擦力之和小于地下水浮力引起。因该工程停止降水后使该部位地下水位上升，同时地下水对建筑物的上浮力增大。因南侧楼体为地下一层，地上三层，其结构自重地下室侧壁摩擦力之和基本与浮力相抵，但北侧无地上建筑部位的地下室空间进深本就大于南侧，且因自重相对较小，无法抵抗地下水上浮力，同时建筑采用筏板基础框剪结构整体刚度较强，地下水对北侧无地上建筑的地下室部位的上浮力，致使建筑物整体向南倾斜。

二、纠倾措施及过程

整体纠倾以降水为主，后期调整配合以堆载加压。纠倾的目标确定根据《建筑物地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.3.4条的相关规定，纠倾后的主楼南北两侧沉降差控制在85mm以内，竖向偏移控制在20mm之内，纠倾过程使建筑物各部位均匀协调回位。

纠倾过程中应确保构件（剪力墙，框架柱）及框架节点不发生损伤。观测点的布置，每根框架柱底，每块板顶面中心点均布置观测点。地下室顶板的变形观测点布置，-1.5米地下室顶板处，沿北侧地下室外墙及南侧高低跨处东西各布5个点。±0.00米板处，在主楼南北两侧东西向各布5个点。垂直度观测点布置，主楼4个角点部位的柱子及东西向中间位置处的两根柱子布置观测点。纠倾实施前，每十二小時监测一次。纠倾过程中每四小时监测一次，监测内容包括：

1）、沉降观测：按地下室底板、顶板布置的点观测沉降量。

2）、倾斜量：观测建筑物各周边轮廓线的倾斜量（包括地下室及建筑物楼口）。

3）、水平位移：观测主体结构顶部框架的水平位移。

4）、上部结构性状：对基础底板，框架梁柱，各层楼板进行观察。

5）、应力、应变监测：共布设14个监测点位，其中混凝土结构应变点8个，混凝土钢筋应变点6个。委托专业单位采用静态应变测试系统，实时监测，将无法判断和不可控的结构受力、结构变形，清晰形象的予以显示，对判断结构受损情况，保证纠倾措施安全实施，起到及时、有效、科学的指导作用。

降水本工程现有降水井点布置情况，南北两侧各均匀布置5个井点，东西两侧在高低跨交界处各布置一个井点。根据地质报告提供的单井涌水量和土层渗透系数及建筑物实际情况，北南上浮差异确定井点降水实施方案，井点降水数量及先后顺序。通过降水措施，楼体停止继续向南倾斜而较快向北回复，北侧地下室顶板西北角回降约100mm，楼体趋于稳定。通过逐步降低水位，地下室地面东北角等布测点均有相应变化，楼体结构及砌体未出现明显的有害异变，实施降水措施的效果非常明显。为配合继续降低地下室水位，加快纠倾速度，对该建筑周围回填上进行开挖，其中北侧回填上挖至-6.0m，南侧回填上挖至-5.0m，西侧回填上挖至-6.5m，东侧回填上挖至-6.0m，同时掌控好降水和回填上开挖的节奏，交叉作业稳步实施控制降水速率，并对周围土层进行履盖防止受冻，同时切实做好边坡支护。根据楼体复位的观测和监测数据，在北侧地下室顶板堆载砂石袋等临时配重对楼体进行微调纠偏，使之完全回位或达到规范允许的范围内。

三、楼体复位情况和相关结论

自08年12月18日恢复降水至09年1月18日，一个月的时间，通过降水，回填土开挖，临时堆载，地下室地面，东北角由原411mm，降至48mm，东南角降至53mm，二者高差为-5mm。地下室地面西北角由463mm降至126mm，西南角降至66mm，二者高差60mm，其他部位观测点也均有相应变化，并持续观测22天发现各观测点标高变化率较小仅为0-3mm，说明楼体复位已基本稳定。参考钢筋混凝土应力应变监测结果，发现在整个纠倾过程中钢筋监测点的应变值均持续增加，混凝土监测点的应变值变化不大，建筑物内力逐渐由混凝土向钢筋转移。钢筋及混凝土的应变均未达到危险临界点，并在楼体复位后持续观测，发现各测点的结果维持在一个稳定状态，没有明显波动，结构处于安全状态。楼体上浮侧倾必然导致混凝土构件变形，通过现场实时观察，地下室南北高低跨交接处，梁柱交接处等结构受力部位的裂缝均未发现异常异变，未引发出有害现象。另据前期对该建筑整体钢筋混凝土体系进行的混凝土抗压强度抽样监测结果表明，评定结果符合设计要求。综合以上结果可以确定，建筑物已稳定复位，测量各布测点与设计标高的累计高差和垂直度偏差，除个别布测点有-5～-7mm的负值，其余均为正值，推定为施工误差。

四、二次抗浮设计和施工

本工程上浮倾斜主要因为建筑物本身自重小于地下水浮力造成。二次抗浮设计重点要解决配重重量加建筑物自重大于地下水浮力，根据设计单位反复验算，决定使用外扩筏板基础回填配重方案，将原设计地下室筏板梁间回填砂夹石变更为900mm厚普通混凝土。按现方案将室内外配重全部施工完毕可确保建筑物不再有上浮可能，至此纠倾配重工作顺利完成。

结束语

设计人员在不同水文地质条件下，应充分考虑地下水浮力对建筑物产生的上浮影响，避免由此产生的建筑物倾斜，有关设计人员应从中汲取教训，以防类似事故发生。