某高层住宅倾斜原因分析

随着我国经济的迅速发展，城市人口逐渐增多，高层住宅成为了城市扩展的主要方向。上海及周边城市软土地基上的高层住宅大多采用钢筋混凝土剪力墙结构，基础为桩基础。虽然高层住宅设计施工工艺已相当成熟，且现行的规范已对该类房屋进行了详细的规定，但仍有个别房屋出现了倾斜变形等情况，严重时影响结构安全。

造成房屋倾斜的原因有多种，如：地基土存在不良土质，地基处理和桩型选择不当，导致房屋出现倾斜；上部结构荷载分布不均或存在不均匀大面积覆土，结构荷载重心与基础面积形心偏离过大，导致房屋出现倾斜；相邻基坑工程或市政工程施工引起土体变形，导致房屋出现倾斜等。本文将结合工程实例，来分析地基加固处理不当对房屋倾斜变形的影响。

1 工程概况

某住宅小区由多幢高层居民住宅、2 幢2 层的商业用房和地下车库组成，2013 年竣工交付使用（图1）。

小区地下车库为1 层整体车库，与高层住宅之间采用后浇带处理。地下车库西北侧为水泵房和消防水池，消防水池重260 t（18.3 kN/m2）。地下车库采用筏板基础，持力层为第③层淤泥质粉质黏土层。

住宅楼A 楼位于小区西南角，地上18 层，地下1 层。房屋东西向2 个单元，中部采用伸缩缝分隔。房屋基础采用静压预应力高强管桩基础（PHC 管桩），桩长37～39 m，桩端持力层为第⑦层粉细砂。上部结构为钢筋混凝土短肢剪力墙结构，楼板均为现浇板。

图1 总平面图

A 楼西南角有2 幢2 层框架结构商业用房（1#和2#楼），采用柱下独立基础，直接搁置在地下车库顶板上。

2 土层地质概况

根据地质勘察报告（表1），该小区场地原为农田、村庄及沟塘。第③层淤泥质粉质黏土层为软弱土，A楼附近厚度介于8.4～12.6 m。

表1 土层地质概况

3 地基加固处理

2013 年，A 楼和西南角两幢商业用房主体结构施工完毕后，发现2#商业用房房屋出现了墙体开裂、变形等损坏现象。为控制商铺地下室基础的后期沉降，施工单位前后两次对地下室西南角和A 楼西侧区域采用高压旋喷注浆桩进行加固处理。

3.1 第1 次加固

2013 年7 月— 8 月，采用高压旋喷注浆桩对商铺下地下室地基土进行第1次加固处理。注浆孔位于地下车库，共计644 个。注浆加固深度10 m，主要加固第③层淤泥质粉质黏土。

然而，采用高压旋喷注浆加固处理后，地下车库西南角的沉降仍在发展，两幢商业用房出现了明显向西南方向倾斜的现象。

3.2 第2 次加固

2014 年6 月—8 月，采用高压旋喷注浆对地下车库及A 楼西侧进行第2 次地基土进行加固处理。注浆孔共计161 个，孔深10 m，主要加固第③层淤泥质粉质黏土。

经两次加固处理后，地下车库西南角及A 楼西侧沉降仍在发展。A 楼西单元出现了明显的向西倾斜，房屋东西两个单元间的变形缝出现了拉开现象。房屋主体结构出现了地下室顶板贯穿裂缝、剪力墙贯穿裂缝，混凝土梁斜向贯穿裂缝等损坏现象，上部结构底层西侧部分剪力墙斜向贯穿开裂等损坏现象。非承重构件中出现填充墙界面裂缝、斜向裂缝、门窗角裂缝、外墙面粉刷起壳开裂、变形缝拉开等损坏现象。

3.3 锚杆静压桩加固

由于A 楼西侧及地下车库出现了结构性损伤，且房屋沉降在不断发展。2016 年9 月，采用锚杆静压桩对地下室西南角和A 楼西侧区域进行了加固处理，其中，锚杆静压桩采用250 mm×250 mm预制混凝土方桩，桩长22 m，桩身为混凝土C30。桩端持力层为第⑥层土粉质黏土夹粉土（图2）。

4 沉降跟踪监测数据

施工过程中，对A 楼进行了沉降跟踪监测（图1），监测结果如下（图3）。

（1）从2012 年4 月初始测量，至2013 年7 月第1 次注浆地基加固前，A 楼各测点沉降较缓慢，差异沉降不明显，各测点累计沉降值介于-7.38～-8.78 mm（2013 年7月8 日）。

（2）2013 年7 月第1 次注浆地基加固后至2014 年6 月第2 次注浆地基加固处理前，A 楼各测点沉降较缓慢，差异沉降不明显，各测点累计沉降值介于-8.22～-11.72 mm（2013 年12 月12 日）。

图2 锚杆静压桩加固剖面图

图3 累计沉降曲线图

（3）在2014 年6 月对A 楼西侧进行高压旋喷注浆地基加固后，房屋西侧测点CJ05 和CJ06 的沉降急剧增大。至2016 年6 月锚杆静压桩施工前，CJ05 累计沉降值为-44.04 mm，CJ06 累计沉降值为-43.43 mm。

（4）2016 年6 月锚杆静压桩地基加固施工后，A 楼各测点沉降逐渐趋缓。

5 倾斜测量数据

倾斜测量结果表明，A 楼东单元无明显整体倾斜方向，各测点倾斜率较小，介于0.1‰～1.0‰。西单元基本呈向西方向倾斜，倾斜率介于2.3‰～3.0‰，小于《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定的限值3‰。

1#房屋基本呈向西、向南方向倾斜，其中，向西方向倾斜率介于1.5‰～7.6‰，向南方向倾斜率介于7.0‰～12.0‰。

2#房屋基本呈向西、向北方向倾斜，其中，向西方向倾斜率介于12.0‰～22.5‰，向北方向倾斜率介于2.3‰～5.8‰。

6 结构承载力和沉降验算

根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）、《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）等现行国家和地方标准，采用中国建筑科学研究院结构研究所PKPM 系列PMCAD、SATWE 等计算软件，对A楼房屋建立模型，进行承载力验算，并进行沉降估算。

6.1 主体结构承载力验算结果

经验算，A 楼、两幢商业用房及地下车库主体结构构件截面尺寸、配筋等满足规范要求，结构承载力满足规范要求。

6.2 地基承载力验算结果

经验算，A 楼作用在单桩桩顶的最大荷载介于1 103～1 149 kN，小于单桩竖向承载力1 350 kN。西侧地下车库（2#楼下）基础底面反力为13.1 kPa（＜70 kPa），地基承载力满足规范要求。

6.3 沉降估算

经验算，A 楼估算最终沉降量为40.3～47.0 mm，地下车库最终沉降量为19.7 mm。地下车库与A 楼沉降差明显。

7 房屋倾斜原因分析及结论

根据房屋的建筑结构概况、地基加固处理情况和沉降跟踪监测结果，结合房屋出现的损坏状况，分析房屋产生倾斜的原因如下。

（1）地下车库采用筏板基础，基础底板位于第③层淤泥质粉质黏土层上（土层厚14.30～18.30 m），该层土为高压缩性土，属于典型的软弱地基。虽经地下车库补偿基础计算，地基承载力满足要求，但第③层土沉降量大，固结时间长，且地下车库西北侧为水泵房和消防水池，消防水池荷载较大，车库基础未采取特殊处理措施。地下车库局部荷载过大，导致地下车库北侧区域南高北低，2#楼向北倾斜，房屋不均匀沉降明显。

（2）高压喷射流扰动土体，导致房屋产生附加沉降，进而产生上部结构损伤。高压旋喷注浆法主要通过高压喷射流切割破坏土体，使固化剂与土混合，形成水泥土，以提高地基承载力，减小沉降。该房屋已竣工交付使用，采用高压旋喷注浆法对其进行地基加固，不但扰动了原有地基土，导致土体沉降，而且软弱土层固结缓慢，需要经过一定的时间土体固结以后，沉降才有可能趋缓。房屋先后两次采用高压旋喷注浆桩进行地基加固处理，加固深度均为10 m。高压旋喷注浆桩对原有地基土第③层淤泥质粉质黏土层的扰动，加剧了房屋的沉降和结构开裂损坏。直至2016 年9月采用锚杆静压桩进行地基加固后，沉降才逐步趋缓。

由此可见，高压旋喷注浆法不适用于既有高层住宅的地基加固处理。