脱盐水罐及510酸碱循环罐等基础加固与纠倾原因及难点分析

黄建军

摘要：从地质、设计、施工、使用四个角度出发，对建筑物倾斜的根本原因进行了分析 ，在此基础上对建筑物倾斜纠偏技术进行了研究，主要包括顶桩掏土、迫降两种方法，并总结了纠偏技术应注意的问题，以保证建筑物使用的安全性。

关键词：建筑物；倾斜；纠偏技术

1 工程概况

某公司脱盐水罐及510酸碱循环罐等基础由于不均匀沉降发生倾斜。受委托，根据其岩土工程勘察报告和业主提供的设备基础使用要求，由我公司对已发生倾斜的设备基础进行地基加固与纠偏处理。

本工程重要性等级为二级，场地等级为三级，地基等级为二级，岩土工程勘察等级为乙级，位于厂区内。本次需加固与倾斜建（构）筑物共七个罐子和一个罐子基础，现分述如下：

脱盐水罐：直径9.40米，埋深1.80米，上部设备荷载500.00吨；

原水箱（罐）：直径5.20米，埋深1.80米，上部设备荷载140.00吨；

1.1地质分析

拟建场地区域地貌单元属沿江丘陵平原，微地貌为洼地。原为湖泊，后经厂区建设回填，回填后的场地地势总体较平坦，场地地层主要有：第①层素填土；第②层粉质粘土；第③层碎石。

1.2倾斜原因分析

由于该场地原为湖泊，回填地层压缩性较大，在上部设备及基础荷载作用下出现不均匀沉降，导致上部罐体倾斜。倾斜后的罐体设备受力重心发生偏移，加上承受的上部设备荷载较大，在重力二阶效应的影响下会加剧罐体的倾斜，甚至引起倾覆、倒塌，继而对整个厂区的安全运行产生不利影响。地基土容易产生变形，导致地基承载力的降低。

2项目实施难点

根据要求，对已经发生不均匀沉降的基础进行加固纠偏处理，而本项目不同于一般的房屋建筑结构加固，主要针对的是正在运行的设备基础，属于构筑物加固的范畴。对1.8米深的设备基础进行加固纠偏，而且保证设备的正常工作不受影响，具有很大的施工难度。

3加固与纠偏设计方案

根据岩土勘察报告，结合相关原始设计信息，本工程主要存在的安全缺陷，以针对各安全缺陷的具体处理方案如下：

原地基承载力不满足《建筑地基基础设计规范》--GB50007-2011要求：从补充地勘报告来看，原基础埋深在素填土层，根据规范的相关要求，素填土层不能作为持力层。故需要对基础进行加固设计。通过结构计算软件PKPM中JCCAD模块复核可知，原地基承载力不满足使用要求，直接导致基础与上部结构发生倾斜及不均匀沉降。

因为每个罐体基础的截面尺寸均不同，分别对各个基础进行加固复核计算，并确定加固处理方案。对原圆柱体基础四周采用钢筋混凝围套加大截面加固，再采用250X250mm的钢筋混凝土锚杆静压桩进行基础托换。通过单桩承载力计算，设计布置合理经济的锚杆静压桩位置和数量。

确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，计算得：1278KN；按以往经验可知，200*200的锚桩静压桩单桩承载力一般为600KN。

4加固纠偏施工技术方案

4.1锚杆静压桩

預留或开凿压桩孔→预留或开凿锚杆孔→埋设锚杆→就位压桩机→压桩→接桩→压桩→焊桩帽钢筋→封桩

4.2反力梁提升纠偏施工方案

反力梁提升并利用反力梁控制迫降数值与速度的纠偏方案：即在房屋原沉降较大的一侧用锚杆静压桩加固阻沉后，利用千斤顶与反力型钢梁形成反力提升系统，在沉降量大的区域内利用阻沉锚杆桩作为支承点来提升容器。同时，在沉降量小的区域内通过向上调节螺杆上的螺母，基础压缩其下土体来达到纠偏的一种可行的纠偏技术。

当基础不均匀沉降数值较大时，由于迫降一侧依靠土体压缩的迫降量较为有限，根据沉降量大小来判断是否需要结合高压冲水来扰动基底以下土体，最终达到迫降的目的，实施反力梁提升与高压水冲土促沉组合纠偏。当最大倾斜量控制在正常使用范围内，利用连接件与反力梁将锚杆桩与原设备承台锚固在一起。该方法可以严格控制房屋的提升与迫降数值。

鉴于现场复杂的施工条件及基础埋深较大，采用掏土方案不可行，利用阻沉桩提供的反力进行提升，原基础承台具有一定的刚度，另一侧基础呈现回落趋势，压缩其下土层沉降。若倾斜率较大，在房屋沉降侧提升时，相对一侧仅依靠压缩土体不能完全达到纠偏标准，因此采用高压水枪冲水，以扰动土体使南侧基础促沉，基础沉降的数值与提升数值成线性关系。每天每次提升与沉降的数值不宜过大，通过螺母调节螺杆上丝牙长度控制每个点位的具体值。每天每次提升的数值与对应桩位迫降的数值需一致，即提多少就降多少。纠偏示意见图4。

为了避免上部结构因沉降速率过快，附加应力来不及释放而造成的破坏，需根据沉降观测的结果控制前后两次高压冲水施工之间时间间隔，一般应该控制在4mm-6mm/次。在高压冲水施工期内，常规冲水促沉的纠偏方法控制经验性较强，纠偏控制具有一定难度。因此，通过型钢传力将锚杆静压桩与反力梁上锁锚。调高螺杆的丝长，可以有效控制预定的提升点不回落；通过丝长有计划地调低螺母，有效控制每天每次回倾的速度，以免发生倾斜。纠偏回倾速率一般控制在50mm/d范围内。

在上述施工过程中，基于深厚软土地基上的罐体工程，在进行低级的加固时候要注意让整个地级进行加固之后的罐体基座每一个部位的沉降都变得十分均匀，也就是说在进行布桩的时候咬碎只注意增加整个罐体当中的中间桩子密度。如果地表上的硬壳或者地标上半部分的土层厚度并不稳定的时候，可以进行长桩之间增加短桩的行为来进行稳定，通过短桩之间形成符合的硬壳层的方式让整个施工的上半部分加固段所产生的沉降量保持各个方向受力均匀以及下沉一致。在这种情况下，罐体在进行多次测量的时候就不会产生较大的预期值偏差，整个罐体就可以在施工结束之后直接进行使用。

5 结语

通过上述内容，介绍了设备基础不均匀沉降的原因，以及克服这些原因可以采取的一些专业加固措施，希望其中的一些见解能对大家工作有所裨益。

参考文献：

[1]既有建筑地基基础加固技术规范（JGJ123-2012）.

[2]付金军.设备基础不均匀沉降的原因分析及纠偏措施.2016.企业技术开发.

（作者单位：江苏省建筑科学研究院股份有限公司）