软土地基建筑物不入楼注浆顶升纠偏实践

2024-03-09陈四明CHENSiming卞士海BIANShihai刘永革LIUYongge武亚军WUYajun

价值工程 2024年5期

陈四明 CHEN Si-ming；卞士海 BIAN Shi-hai；刘永革 LIU Yong-ge；武亚军 WU Ya-jun

（①浙江省岩土基础有限公司，宁波 315012；②浙江省工程勘察设计院集团有限公司，宁波 315000；③上海大学，上海 200444）

1 工程概况

浙江宁波某4 层砌体结构建筑物，东西长21.6m、南北进深8.7m，共有宿舍40 间，总建筑面积852m2，建成于20 世纪80 年代、天然地基（地基为饱和软土）筏板基础。建筑物向南倾斜11.2‰，向西倾斜8.1‰，其一层地面返潮、墙裙霉变、汛期浸水，显著影响其使用功能。采用了不入楼多路同步注浆顶升纠偏方案，先后布设32 路顶升注浆管、总顶升纠偏注浆量248770L，实现多路同步注浆顶升纠偏目标：最大抬升量196mm；建筑物南北向倾斜率最大1.6‰，东西向最大2.6‰。

2 房屋现状

建筑物东西两侧是作为文化遗产保护的围墙，建筑物向南倾斜11.2‰，向西倾斜8.1‰，其一层地面返潮、墙裙霉变、汛期浸水，显著影响其使用功能，图示见图1。

图1 现状总平面示意图

3 原因分析

根据地区经验，简要分析如下：①竖井开挖发现，筏板下为混合山砂、瓦砾的素填土，厚约0.8m，缺失硬壳层，素填土下为饱和淤泥质粘土层，该层厚度超过10m，该房屋南侧各房间均设有外挑阳台，导致房屋重心相对于形心南移，此为房屋整体向南倾斜的因素；②房屋西侧为混合道路，不乏载重车辆通行，由于缺失硬壳层，车辆通行的振动导致高灵敏度淤泥质粘土受到车辆通行扰动，此为房屋整体向西倾斜的因素；③天然地基的4 层房屋，基底附加应力接近下卧层承载力，低渗透性、高压缩性的下卧层，在附加应力作用下缓慢固结，经年累月的固结沉降导致室内地坪低于室外，此为汛期浸水、地面返潮的因素；④宁波地处东南沿海，周期性的梅雨季，叠加房屋台汛期周期性浸水、返潮。此为一层墙裙霉变之因素。

4 方案设计

由于地势低洼、汛期浸水，一层地面返潮严重，常规的迫降纠偏会加剧这种现象；而常规的顶升纠偏由于需要构建临时性的顶升上盘、并须截断原建筑物同其基础的连接，顶升结束后再行拆除上盘、恢复连接，施工过程制造了较多的建筑垃圾，同时对原有的建筑功能和结构造成毁坏，顶升结束恢复、加固工作量大，整体而言，“无用”工作比较多，一楼内还需腾空；因而决定采用既不搬迁又不动原建筑、结构、装饰的不入楼注浆顶升纠偏方案。基本原理：通过在建筑物外围设置水平和倾斜抬升注浆管向其地基内目标区域注浆，径向挤密加固地基土体，使得竖向作用力成为最大主应力并对土体产生向上的力，控制基础和上部结构整体抬升，纠偏的同时按所需高度整体抬升。

相对于传统的顶升纠偏，不入楼注浆顶升纠偏方法优点：住户无需腾空搬迁、施工过程不影响建筑物正常使用无需安置、施工过程均在建筑物外围对建筑物上部结构和基础整体顶升（纠偏）、可以将建筑物的±0.000 恢复至初建水平甚至更高水平。

图示见图2。

图2 建筑物注浆抬升总平面布置示意图

5 主要施工过程简述

5.1 施工准备实测建筑物周边邻建分布绘制总平图，查明拟顶升纠偏建筑物基础形式、结构形式、地下设施情况，实测倾斜率，洽商确定顶升纠偏目标。

5.2 布置监测系统监测系统由沉降观测、倾斜观测、超孔隙水压力传感器等组成。沉降观测点设置原侧：建筑物角点、纵横墙节点、单元墙段中点宜设置沉降观测点；各沉降观测点宜设置在同一水平面；同一条轴线上的沉降观测点不应少于3 个。倾斜观测点原则上和鉴定报告的倾斜测量点重合，形体复杂时，加密设置。超孔隙水压力传感器沿止浆墙内外成对设置，内侧的宜距止浆墙内边线垂距1m、外侧的宜距止浆墙外边线垂距1m。

5.3 确定浆液配合比、计算顶升纠偏注浆量浆液配合比设计应满足可注性、比重不小于14kN/m3、结石率不小于95%、强度不低于2MPa、初凝时间大于4h。

总顶升（纠偏）注浆量，可根据各抬升注浆管出浆点平面距基础底板的距离同止浆墙所在平面的面积确定的土体体积按20%～30%的注入率再加上顶升纠偏的楔形体的体积计算确定。

5.4 确定抬升注浆管数量、出浆点位置抬升注浆管数量越多，越利于顶升纠偏过程中的进程控制，一般控制抬升注浆管间距不小于800mm。

出浆点的位置确定原则：距筏板底不宜小于3m；以顶升为主时，出浆点宜靠近结构重心，以纠偏为主时，宜交错设置2 组抬升注浆管，一组出浆点靠近结构重心、一组出浆点偏离结构重心2m 以上，便于形成抬升和纠偏合力，由于计算往往不够精准，浆液的扩散形态往往受地基强弱差异影响并不是理想的“球形”，这些差异可以结合监测分析，动态调整出浆点位置、出浆点数量，注浆量得到控制。

5.5 室外布设抬升注浆管（水平、斜插结合）结合现场条件，抬升注浆管可以通过室外开挖竖井，水平设置。也可在室外斜插到达建筑物地基内的预设出浆点位。编号记录各抬升注浆管的初始设置参数，包括角度、长度、出浆点位置，并绘制在建筑物平面布置图上。

5.6 施工室外止浆墙止浆墙的深度按出浆点距离地表深度的1.5～2 倍控制，闭合设置。视施工条件的不同可采用钢板桩墙、注浆帷幕墙或二者的结合。

5.7 拟定日同步注浆顶升纠偏计划包括：注浆泵选型、流量分配方案、日顶升纠偏注浆量、各抬升管日顶升（纠偏）注浆量。注浆泵，可采用双液压注浆泵，出口直径不小于32mm*2，流量不小于25L/min*2，最大压力7MPa，工作压力可调，为双作用往复式活塞泵，双缸独立，可进行双液作业，出浆比例1:1。

流量分配方案，按每台泵同时给8 路注浆管注浆，并满足各路出口的总和等效直径是泵出口直径的1/2。每一路都设置闸阀、流量计、压力表，便于计量各路的注浆量，并通过监测分析反馈进行各路注浆量的计划、实施，实现可控抬升。日顶升纠偏注浆量，可根据日最大顶升量10mm 以及最大顶升设计值得到计划注浆顶升纠偏的日历天数，根据总的顶升纠偏注浆量除以日历天数得到日顶升纠偏注浆量。各抬升管日顶升纠偏注浆量，将根据建筑物的倾斜率和纠偏目标值以及出浆点位置计算得出的总注浆量按建筑物基础平面分布（类似于做蛋糕），据各抬升注浆管所处的位置，切分其对应区域的边界（类似于切分蛋糕），根据边界界定的体积权重计算对应各抬升注浆管所需完成的顶升纠偏注浆量，除以计划注浆顶升纠偏的日历天数，得到各抬升管日顶升纠偏注浆量。

5.8 按日计划同步注浆顶升纠偏过程各路的日计划注浆量要求同时达到，即拟定的当日计划注入浆液的抬升注浆管各路同时注浆，计划的注入量同时达到；注浆过程记录各路的流量、压力表读数，通过各路的控制闸阀微调控制实际注入量同计划注入量的偏离值；某一路出现异常情况，且通过闸阀难以修正时，暂停同步注浆，排除异常后，继续同步注浆。

5.9 数据分析同步注浆过程及时进行数据采集，超孔隙水压力每h 记录一次，沉降监测每日上班前一次、下班前一次。倾斜观测每周一次；止浆墙内的超孔隙水压力超过了基底应力的1.2 倍时，暂停同步注浆；止浆墙外的超孔隙水压力上升的幅度超过了前次值50%时，暂停同步注浆；沉降监测点出现线性偏离值超过0.5‰时，暂停同步注浆；沉降监测数据同倾斜测量数据误差超过1‰时，暂停同步注浆；日抬升量超过10mm 时，暂停同步注浆。

5.10 信息化控制：动态调整出浆点位置和（或）调整日注浆计划当监测数据分析出现暂停同步注浆的情形时，根据监测反馈对次日顶升（纠偏）注浆量、同步注浆管数量进行调整。当监测数据虽未出现暂停同步注浆的情形，但是抬升纠偏的阶段性成果系统性偏离预期时，需要调整出浆点位置。整个注浆顶升纠偏过程遵循信息化施工的原则，根据监测分析，动态调整抬升注浆管的水平步进位置、同步注浆管的根数和注浆量，实现顶升纠偏目标的同时，避免产生结构裂缝。图示见图3。

图3 注浆量-孔隙水压力-时间曲线

5.11 顶升量及纠偏成果最大抬升量196mm；建筑物南北向倾斜率最大1.6‰，东西向最大2.6‰。

6 结论分析

①不入楼注浆顶升纠偏为突破建（构）物顶升（纠偏）行业技术瓶颈提供了新思路和新方法；②不入楼注浆顶升（纠偏）获得成功的关键是在建筑物外围设置止浆墙使注入的浆液在限定区域流动；③不入楼注浆顶升纠偏技术的核心是实时监测分析，动态调整出浆点位置、同步注浆管的数量、注入量；④不入楼注浆顶升纠偏过程同时也是地基土得到补强的过程，不会削弱地基承载力；⑤此法对桩基础、非片筏基础建筑物顶升纠偏的适宜性需进行专项研究。