高层建筑加固纠偏技术研究

2020-01-02黄浩

四川建材 2020年10期

黄浩

(南京东大岩土工程勘察设计研究院有限公司，江苏南京 210018)

1 工程概况

某住宅楼为剪力墙结构，地上23层，地下1层，建筑高度68 m，采用桩筏基础，基础埋深-5.1 m，基础长度45 m，最大宽度18 m，采用PHC600-AB(130)预应力管桩，桩长37 m。主体结构封顶后,在进行电梯安装施工过程中发现，外墙及电梯井道存在倾斜现象。为确保安全使用，业主委托相关单位对该房屋进行了安全鉴定。经现场测量，根据累计沉降观测数据，大楼南侧平均沉降75.4 mm，北侧平均沉降108.7 mm，南北沉降差为33.3 mm，大楼基础宽度为15 m，大楼倾斜率为2.3‰，超出规范要求值2.0‰。大楼向北侧、西侧倾斜，最大倾斜度已达2.8‰。

2 大楼倾斜原因分析

通过对造成大楼倾斜相关因素分析，发现大楼倾斜由多种因素造成的，为查明大楼不均匀沉降的原因，进行多方面研究，包括既有工程桩承载力情况，地质勘察和桩基施工情况。

2.1 既有工程桩

为了解大楼既有工程桩承载力情况，对基桩进行现场抽检。单桩静载试验前，先在既有工程桩桩位周围开孔，将桩顶混凝土与大筏板脱离开，在既有工程桩桩位两侧植锚杆，利用上部结构自重提供试验反力，加载和卸载应分级进行，单桩静载试验依据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2014)进行。

现场检测结果显示，既有工程桩桩基承载力不足，约为设计值的60%～100%，大部分抽检桩承载力不满足设计要求，桩基承载力不足是造成大楼不均匀沉降的主因。

2.2 地质勘察

根据地勘报告和后期补充勘察报告，该场地土层属第四纪Q4、Q3沉积层，主要由黏性土、少量粉土组成，呈水平成层分布。在加固纠偏阶段，再次进行补充勘察发现，在大楼沉降较大的西北角，桩端持力层⑩层粉质黏土夹粉土层顶埋深略有变化，局部存在软塑状粉质黏土，桩端持力层⑩层粉质黏土夹粉土层土质不够均匀，可塑为主，局部存在少量软塑状粉质黏土，桩端下局部存在软弱下卧层，土层不均匀性，是造成大楼不均匀沉降内因。

2.3 桩基施工

建设单位提供的施工资料显示，桩基施工速度较快，且未跳打，地基土在打桩作用下，扰动了桩周地基土，引起周围已打管桩体上浮，同时，车辆动荷载和基坑开挖卸载也会对地基土产生扰动，地基土固结时，对桩体周围造成负摩阻力，加速大楼产生不均匀沉降，是导致大楼倾斜的人为因素。

3 加固纠偏方案

针对大楼整体沉降较大，且沉降不均匀的现实，考虑采用补充锚杆静压桩的方法增大桩基承载力，控制大楼沉降。考虑到大楼自重较大，顶升难度高，因此在纠偏方案上选择组合迫降纠偏法，让大楼回倾至规范允许范围内。

既有工程桩现场抽检结果显示，桩基承载力不足，约为原设计60%～100%，且在平面位置的不均匀性，新增锚杆静压钢管桩承载力应补足大楼桩基承载力不足部分，沉降较大、上部荷载较集中的位置应作为补桩重点。

加固初期，考虑大楼不均匀沉降仍在发展，外侧新增筏板需要时间，为防止大楼沉降较大的西、北侧继续下沉，危及上部结构安全，故先在房内施工了应急止沉桩。

在建筑外部增加钢管桩，通过在原有基础侧面水平植筋后浇筑混凝土，新增筏板与原有基础连为一体，新增桩主要用于增加承载力，减小不均匀沉降；在室内增加锚杆静压管桩，前期通过锚杆与筏板相连，后期与筏板浇筑为一体，此类桩在室内均匀分布，主要减小整体沉降量，调整筏板协调变形。根据大楼沉降、结构内力发展情况，对比各种纠偏措施，采取综合迫降方式，即逐步截断部分原结构既有工程桩，并结合桩侧掏土方式，从而达到迫降的目的。

4 纠偏施工

根据设计要求，采用综合迫降纠偏方式，确定了截桩+桩侧竖向掏土+底板下水平掏土+锚桩反压的综合纠偏加固方案。

4.1 桩侧掏土

在桩两侧沿竖向方向掏土。根据上部结构荷载情况及墙体布置型式，对每片剪力墙和每根桩进行编号，计算出每片剪力墙和每根既有工程桩所承受上部荷载,利用高压水对桩侧部分地基土进行切割、冲孔，扰动桩侧地基土，引起单桩承载能力降低，加速该桩沉降，从而达到大楼迫降目的。

在迫降区域，选取剪力墙附近桩，在桩两侧底板上开Φ108 mm孔，用于桩侧竖向掏土,采用高压旋喷射水设备，利用高压水对桩侧部分地基土进行切割、冲孔，掏土深度达到要求后射水，根据冲出泥浆情况决定是否继续冲孔。

桩侧掏土孔应均匀布置在迫降区，隔桩、分批进行施工，掏土深度由浅而深，同一深度完成后，再进行下一深度掏土。

4.2 截桩迫降

将既有工程桩与基础连接断开，迫使桩失去承载作用。通常做法是在基础下将桩身直接截断一定长度，断开桩与基础的竖向连接，该方案对于桩筏板基础不适应，因此，采用在筏板上钻孔，将桩与基础断开水平向连接。截桩后，在上部荷载作用下，剪力墙下桩基受力加大且应力重新分布，加速该区域大楼沉降速度。

根据每片剪力墙承受上部荷载及墙下布桩情况，确定截桩位置，截桩原则上为均匀布置，间隔、分批进行，防止桩顶应力集中，发生筏板冲切破坏。

4.3 变形控制

变形控制是建筑物纠偏的终极目标，纠偏工程不仅需要满足建筑物通过纠偏措施的实施达到“改斜归正”，实现预期的纠偏目标，同时还要保证建筑在整个纠偏过程中安全、平稳、线性，这就要求，在施工过程中把握好建筑物的回倾速度，使其在一定范围内，整个纠偏过程做到：缓慢启动，均匀回倾，平稳锁定。考虑到建筑物自重大，重心高的特点，为稳妥起见，将本工程的变形速度控制在2.0 mm/d范围内，当大楼沉降大于1.0 mm/d时，应停止现场纠偏工作，加密沉降观测，必要时可采取止沉措施。

为实现纠偏过程中基础沉降控制，大楼加固纠偏工程建立起的一整套监测体系，包括人工水准监测、倾斜监测、自动无线水准监测，底板沉降监测，楼面水准测量等多重监测手段，各监测数据进行相互比较、验证监测数据可靠度，保证纠偏安全。

纠偏施工前，房屋四周6个沉降观测点的基础上，新增46个观测点，共52个沉降观测点布置在筏板内、外侧，对整个建筑进行加密观测。纠偏施工期间，每天观测一次，沉降较大时加密观测。