某小区住宅楼加固与纠偏

2016-09-01朱克李红兵赵宝生

地质装备 2016年4期

关键词：静压桩基锚杆

朱克，李红兵，赵宝生

(1.云南省移民开发技术服务中心，昆明　650051；2.云南省建筑结构与新材料企业重点实验室，昆明　650223；3.云南省建筑科学研究院，昆明　650223)

某小区住宅楼加固与纠偏

朱克1，李红兵2,3，赵宝生2,3

(1.云南省移民开发技术服务中心，昆明650051；2.云南省建筑结构与新材料企业重点实验室，昆明650223；3.云南省建筑科学研究院，昆明650223)

发达国家和地区，工程改造加固越来越普遍，英、美等发达国家现在的改造加固业尤其是纠偏矫正已经超过了新建筑业。在我国，纠偏改造、受灾房屋加固等工程项目也越来越多，同时加固纠偏产生的经济效益和社会效益也越来越大，纠偏技术正以它独特的方式为社会的发展做贡献。本文通过对某小区1#楼的纠偏加固的成功实施这一实例总结，为同类工程的设计及施工提供参考。

截桩迫降纠偏；锚杆静压桩；高压旋喷桩；加固；沉降

1　概述

1.1工程概况

某小区1#楼东西长106 m，南北宽12 m，地上6层，无地下室，高度18.9 m，砖混结构，采用墙下单排桩基础。桩基为水泥土加芯搅拌桩A(S)型，桩径500 mm，芯桩为预制混凝土方桩，截面尺寸250 mm×250 mm，混凝土强度等级为C30，搅拌桩长度为11.1～17.6 m，芯桩长度平均为9.0 m。

1#楼2013年10月完成桩基施工，2013年11月至2014年4月进行主体结构施工。2014年8月主体竣工时，沉降观测结果显示：南侧外纵墙8个沉降观测点沉降量为24～29 mm，北侧外纵墙8个沉降观测点沉降量为164～291 mm，建筑物明显向北侧倾斜。后经现场检测，最大倾斜率22.1‰，平均倾斜率14.4‰，远高于规范4‰的允许值。

1.2建筑倾斜的原因分析

1.2.1室外填土的影响

房屋周边土体开裂、坍塌，打破该建筑地基土体自身应力平衡状态，该建筑场地在选定持力层以上基本为软弱土层，软弱土层厚度大，受影响后变形大，基础产生不均匀沉降，导致上部结构产生倾斜。

1.2.2桩基负摩擦的影响

房屋设计桩基为端承桩和摩擦桩相结合。房屋南侧土体基本完整，北侧土体开裂，使北侧摩擦桩摩擦力减少，沉降增大，导致上部结构产生倾斜。

1.2.3桩基问题

该工程基础采用加芯搅拌桩，搅拌桩桩径500 mm，芯桩为250 mm×250 mm方形桩，实际施工水泥土搅拌桩长11.1～17.6 m，芯桩桩长均为9 m，属短芯搅拌桩A(S)型(L>Le)，用作砖混结构基础梁下桩基。按《加芯搅拌桩技术规程》(DBJ53/T-19-2007)3.0.4 条规定应选用“长芯搅拌桩或A(P)型、B(P)型短芯搅拌桩”，实际成型桩体未按照1#楼审图回复第1 条2)执行，审图回复要求芯桩长度改为13 m。实际成型桩体为A(S)型，即不满足加芯搅拌桩作为桩基时的要求。

1.3场地工程地质条件

1.3.1场地地形、地貌

拟建场地地势平坦，场地在地貌上属于山间冲洪积小盆地地貌。

1.3.2场地地层构成

场地自上至下主要地层为杂填土层、淤泥层、有机质黏土层、粉质黏土层、园砾层，整个场地软弱土层较厚。场地土类型为软弱土，建筑场地类别为Ⅱ类。

杂填土层主要成分为建筑垃圾、煤渣及粉质黏土，含少量植物根系、砖块、碎石，松散，不均匀，一般厚度4.0～5.0 m，整个场地均有分布。淤泥层最大厚度6.10 m(ZK6)，流塑状为主，具高压缩性，整个场地均有分布。有机质黏土层最大厚度6.70 m(ZK8)，流塑状态，整个场地均有分布。粉质黏土层强度较低，软～可塑状，部分场地分布。圆砾层厚度大，稍～中密，整个场地均有分布，是本场地理想的桩基持力层。

1.3.3地下水及地表水

地质勘察揭示，场地稳定地下水位深度在地面下1.0～2.5 m，属孔隙微承压水，水位随季节有所变化，最大变幅约为1.2 m。

2　截桩迫降纠偏设计及施工方案

2.1设计构思

综合现场实际情况，本工程采用“人工掏土+堆载加压+截桩迫降综合纠倾法”进行设计及施工。

2.1.1转动轴假想

1#楼东西向长106.7 m，南北11.7 m。为了避免纠倾过程中房屋梁以及墙体出现裂缝或者断裂情况，对房屋安全性产生影响，本次纠倾工程假定K轴为回倾转动轴。

2.1.2南面掏土、截桩

在沉降小的南侧基础进行掏土，减少基础底面下地基土的承压面积，增大南侧地基中的应力，使地基土产生塑性变形，造成建筑物缓慢而又均匀的下沉、回倾。

根据上部结构荷载情况以及既有桩基静载试验结果，初步确定截桩位置及数量，使建筑物南侧在结构自重作用下沉降增大，直至建筑物倾斜率小于4‰(建筑地基基础设计规范)。如果截桩方法效果不明显，可结合桩端及桩侧高压注水，削弱原有搅拌桩的承载力，加速其沉降变形。

截桩施工之前，在南侧外纵墙两侧及荷载较大的横墙两侧先施工锚杆静压桩，当建筑物回倾至规范允许范围内时，再对锚杆静压桩进行封桩处理，及时止倾。同时，将截断的桩重新与基础梁连接，完成纠倾工作。如果同时采用了注水法，在封桩的同时，还应利用注水孔及时进行注浆施工，提高被削弱的桩的承载能力。

2.1.3北面静压桩加固阻止沉降

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锚杆静压桩作为一种沉桩方法，是利用原基础底板或桩基承台及上部结构传递来的重力作为压桩反力，通过预埋的锚杆、反力架、千斤顶等压桩设备，将桩段从压桩孔处压入地基土中，然后将桩与基础底板或桩基承台连接形成整体，使新桩基与原建筑物基础共同承担荷载，提高加桩区域的承载力，达到阻止或减少沉降的目的。布桩范围在外纵墙两侧，以及荷载较大的横墙两侧。

2.2地基加固

2.2.1室外采用高压旋喷桩

K轴北侧及63轴东侧布置一排高压旋喷桩，桩径为600 mm，49轴以东桩与桩之间咬合150 mm，其余桩间距为1 200 mm，桩底伸入圆砾层不少于4 m。在成桩完成后及时压入槽钢，槽钢插入至旋喷桩桩端，顶部高出旋喷桩桩顶200 mm。

2.2.2室内锚杆静压桩

锚杆静压桩桩径200 mm×200 mm，桩长2.0 m，设计压力值为40 MPa，设计压桩长度不小于12.0 m。工艺流程：定位放线→新加基础梁→预留桩孔→预埋锚杆→清理桩孔→桩机就位→吊桩插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→封桩。

本次纠倾设置锚杆静压桩398根，每根桩设计极限承载力为400 kN，能够满足房屋荷载要求。

3　迫降量计算

根据房屋主体测量最大值计算南侧截桩迫降量，见表1。

表1　南侧迫降量

4　截桩迫降纠偏施工

4.1截桩位置及数量的选择

4.2截桩顺序

从东侧开始截桩逐步向西侧过渡，先截外纵墙下的桩，再截横墙下的桩，通过密切的沉降观测，指导截桩进度和批次。优先考虑桩多且整片墙刚度大的位置。

4.3截桩处理措施

截桩工具宜选用电动无齿锯，从四周向内锯断，断口尤其是芯桩的断口要尽量平整。切断桩以后，应及时用垫块或型钢及钢垫板放入断桩处，并与上部预留3 cm左右空隙。当纠倾完成后，应对断桩进行接桩处理。

4.4截桩迫降过程

在同一个单元同一批次中，每次只允许截断一根桩，只有在断桩桩顶垫块放置完成后，再截断下一根桩。在迫降过程中，当桩顶预留的空隙变小时，逐步撤出钢垫板，并与桩顶始终保持一定空隙。截桩迫降过程中，应加大沉降观测和倾斜测量次数，建筑物沉降速率控制在5 mm/d以内。若沉降速率较大，应将钢垫板放入部分所断桩预留的空隙，使其重新受力，使沉降速率始终处在可控的范围内。迫降至建筑物倾斜值在4‰之内时，或根据沉降速率预测的后期倾斜值可满足要求时，应及时对锚杆静压桩进行封装，并对断桩进行接桩处理。

4.5支顶选择

根据计算结果，对危险性较大的断桩位置进行提前支顶，并且在纠倾过程中注意观察，对沉降速率较大的地方进行支顶。

4.6迫降顺序和分级

考虑到房屋整体安全性，5个单元迫降应该同时进行。根据检测结果，倾斜从1单元到5单元逐次增大。截桩迫降时，截桩数量从1单元向5单元依次增加。

4.7施工过程

本次工程从2014年10月2日进行34棵试截桩，11月28日进行第一批截桩；12月6日进行第二批截桩；12月8日进行第三批截桩；12月18日进行第四批截桩。从第三批截桩开始出现明显回倾，分析原因为前面试截桩和前两批截桩时，房屋自重产生的荷载平均分布在剩下的桩基上，小于桩基最大承载力，所以未出现明显的回倾。第三批截桩后，回倾效果明显，由于工期短，进行第四批截桩来加速回倾速度。

5　截桩迫降纠偏效果分析

5.1实施过程中沉降及倾斜变化

沉降观测点设置、沉降-时间变化曲线、倾斜变化曲线，见图1～图4。

图1　沉降观测点布设图(K轴线为南侧)

图2　南侧沉降变化图

图3　北侧沉降变化图

图4　观测点倾斜变化图

5.2沉降监测结果分析

沉降监测从2014年11月12日开始，开始阶段南北沉降差较小，房屋也未出现明显的回倾。2014年12月9日，房屋南侧沉降开始加大，倾斜测量显示房屋出现明显回倾。至2014年12月25日，主体倾斜全部达到6‰以内。后期观测表明北侧达到稳定，南侧沉降速率在不断减小，到2015年2月9日沉降数据显示房屋南侧也达到稳定。