職工宿舍不均勻沉降糾傾方案探析

游翔

摘要：介紹了某單位職工宿舍樓出現不均勻沉降后，進行糾傾加固處理的全過程。論述了如何針對不同的工程情況選擇糾傾方案，針對糾傾過程中出現的不同情況如何變更更有效的施工方案，并闡述了采用應力解除法進行糾傾加固的施工方法和效果。

關鍵詞：不均勻沉降；糾傾；應力解除

一、工程概況

某單位職工宿舍樓地處軟土地區，東西向長39.48m，南北向寬11.24m，高21m，為六層磚混結構，每層均設圈梁和構造柱，總建筑面積2650㎡，宿舍樓采用人工地基，鋼筋混凝土條形基礎，基礎埋深1.8m，標準跨基地壓力113KPa。該宿舍樓于1994年開工，1995年9月投入使用后不久，發現樓房出現沉降，經觀測，沉降較均勻且已穩定，墻體未見明顯裂縫。1999年因鄰近新建兩座大樓，在開挖新樓6m深基坑的過程中，由于基坑距原宿舍樓較近等原因，致使宿舍樓北側地基土向東北側（新基坑方向）產生過量水平位移和沉降，引起宿舍樓向東北側產生不均勻沉降和傾斜。南北兩側沉降差接近50cm，到糾偏施工開工前，宿舍樓北側墻體的最大傾斜率已達23.95‰，超出我國危險房屋鑒定標準（JGJ125-99）規定的7‰標準3倍還多，且室內地坪出現開裂，墻壁、屋蓋和樓板、梁多處出現裂縫。

二、質量問題原因分析

某工程勘察院受委托對房屋進行觀測，根據建筑場地的地質資料及施工圖紙，結合沉降觀測的數據報告，繪制C、D兩個觀測點的沉降-時間曲線，可知建筑物的傾斜由以下原因造成：

（一）宿舍樓所在地原來是由魚塘回填而成的場地，地質條件差，其土層1.層為4.9～7.5m的雜填土和素填土；2.層為2.8～5.7m（東厚西薄）的淤泥質土；3.層為5～13m的粉質黏土，地基土含水量大，均為高壓縮性，強度低，為軟弱土地基。

（二）因宿舍樓東北側與其平行的位置新建兩座大樓，在開挖深基坑的過程中，基坑距離宿舍樓過近，且由于新基坑開挖時鋼板排樁支護結構處理不力，致使宿舍樓東側地基土向東北側（基坑方向）產生過量水平位移和不均勻沉降。

（三）宿舍樓西南側坐落于原魚塘的堤梗小道上，此處為壓實的回填土，土層較厚，經過了多年的壓實，承載力大大的提高，而東側回填土較厚，且下面軟土深厚。

（四）設計中建筑物重心與基礎底面形心不重合，向北偏多了約120㎜。

（五）由于房屋不斷沉降和傾斜，偏心率也愈來愈大，基底南北兩側的應力分布也更加不均勻，故沉降速率的差異日趨嚴重。

三、質量問題處理

（一）糾偏加固方案的選擇

第一類為迫降糾傾技術，成本相對較低，但迫降糾傾效果較慢，包括：1.壓重迫降法：在建筑物沉降較少的一側堆載壓重，迫使地基土變形產生沉降，以達糾傾目的；2.基礎底部地基中掏土糾傾：在沉降較少的基礎下直接掏土，減小基礎與土的接觸面積，土的接觸壓力隨之增大，使基地土側向被擠出，從而加快基礎的下沉，以達到糾傾扶正的目的；3.基礎側地基中掏土糾傾：在沉降小的一側靠近建筑物基礎邊緣的指定部位，按一定順序鉆相當數量深淺不一的井點，迫使持力層土體截面削弱，使地基土發生側向位移，增大該側沉降量；4.水力迫降：是一種最廉價的糾傾方法，但存在較大的風險，包括降水迫降和注水迫降，前者多用于軟土地基，后者多用于濕陷性黃土地基，且多與其他糾傾技術合用；5.截樁迫降：截樁法是在建筑物沉降量較小的一側，截去基礎承臺下面一部分樁體，達到調整沉降差異的目的，適用于埋深較淺的獨立或條形承臺、采用端承樁基礎的建筑物，但該法不能定量控制，有待進一步研究。

第二類為頂升糾傾技術，頂升法糾傾不像迫降法糾偏，不存在借力打力、四兩撥千斤的技巧和機遇問題，所以成本必然很高，但是頂升糾傾可定量控制，在國內外工程中已被大量應用。頂升糾傾技術可分為：1.壓密注漿糾傾技術：通過鉆孔在土中注入濃漿，在注漿點使土體壓密而形成漿泡，隨著漿泡尺寸的逐漸增大便產生較大的上抬力而使地面抬動，此法在較軟弱的土體中具有較好效果；2.頂升糾傾技術：將建筑物基礎和上部結構沿某一特定位置進行分離，在分離區設置若干支撐點，通過安裝在支撐點的頂升設備，使傾斜建筑物做豎向轉動得到扶正，主要適用于基礎沉降過大而上部結構整體剛度較好的建筑物。

第三類為綜合糾傾加固技術，在對原有建筑物進行糾傾處理時，有時需要運用多種技術進行糾傾加固。例如在采用頂升糾傾時，往往會先進行地基加固；如先采用錨桿靜壓樁托換，在建筑物沉降穩定后再進行頂升糾傾。綜合運用多種技術不僅可以取得較好的糾傾加固效果，而且可以取得良好的經濟效益。

（二）糾偏加固方案的確定、施工

根據本建筑物自身特點、傾斜情況、地基土層分布及周圍環境，確定以糾傾為主，糾傾與加固相結合的辦法。初定方案：糾傾以地基應力解除法為主，即在原沉降較少的一側設置一排地基應力接觸孔，其上部用長5m左右的套管保護孔周圍土，再分期分批從軟土層中將軟土取上來，應力解除促進孔周圍擠淤過程；原來沉降量較多的北側則保持其不受擾動，變形模量不發生變化，保護該側的沉降量也基本不增加；即通過人為地增加南側的沉降量，限制北側的沉降量。加固則采用對淺層雜填土用低壓水泥漿灌漿法，并針對糾傾動態響應情況，采用了多種方法，多管齊下，以最終達到糾傾加固的目的。

1.施工進展情況

1.1壓重糾傾法 該工程勘察院1999年4月進點，開始第一次糾傾工作于同年4月初事故發生初期即開始，由于宿舍樓傾斜是由東北部新建兩座大樓的附加應力引發的，于是在宿舍樓南側堆載鋼錠3200KN來達到遏制事故進一步惡化的目的，同時進行沉降觀測和調查地基土質等相關資料。經壓重糾傾后，實測南北兩側沉降速率接近，但并不能解決大樓已嚴重北傾的問題，一旦鋼錠運走，大樓勢必又進一步傾斜，因而壓重法只能臨時用來遏制傾斜事故的進一步惡化。

1.2沉井自然擠土法 由甲方配合施工方清理場地，清除或搬遷地面及空中障礙物。6月10日按原定施工方案在沉降量較小的南側開設了12個應力解除孔，孔徑500㎜，孔距3.0m。應力解除孔的平面布置見圖1，套管長4.7～5.5m，孔中心距墻外側為1.5m。期望地基中的雜填土和淤泥質土會在上部荷載作用下，自然向沉井空間擠出，使宿舍樓向南沉降，但經多日觀察，未見軟弱土被擠出，此法也未成功。

考慮到新建大樓與宿舍樓的相互拖帶牽扯作用，將地面切開，輔以豎向向深部掏土的方法。第一輪掏土后，據兩次測量顯示，糾偏量僅0.5‰；第二輪掏土于20天后，輔以降水法，每輪之間間歇3～5天，再次測量顯示，其四角墻體的最大糾偏量尚不足1.5‰，成效緩慢，遂決定用沖孔擠土法加快糾傾施工。

1.3沖孔擠土法 在上述6個沉井底部各打兩個水平孔，鉆進宿舍樓下淤泥質土中，孔徑150㎜，孔深4.5m。再次測量顯示，宿舍樓南側沉降速率增大為0.8～0.9㎜/d，效果明顯。接著增加水平孔數量和用壓力水沖孔，使南側沉降速率保持在1.8～3.7㎜/d。沖孔擠土法從7月2日開使，至10月19日結束，累計沖孔尺寸1400㎜，重復沖孔約75%，總計排泥量約22m3。使宿舍樓南側墻體的人工沉降量達294.0～383.5㎜，糾回屋頂傾斜量359㎜，基本完成糾傾任務。

1.4井點降水法 為加快進度，9月21日至10月14日，6個沉井每隔一天抽水一次，觀測一次，宿舍樓南側沉降速率又上升了0.7～1.0㎜/d。11日在西側墻體發現細微的斜向裂縫，但后來未見其繼續擴展，此階段糾偏增量約為1‰；抽水停止后，沉降速率立即降低到抽水前，證明此法也是有效的。

經勘察院觀測，宿舍樓沉降情況已基本穩定，糾偏量已經達到了要求（傾斜率由糾傾前的23.95‰最終降到5.77‰），解除了險情，可以停止掏土施工，遂于10月27日起采用水泥砂漿填塞水平掏土孔，隨之拆除支撐并進行回填，此項工作于11月9日完成。

1.5北側灌漿加固 在糾偏工作基本到位之后，為加固北側因臨近大樓基坑開挖而受損的雜填土地基，按原定方案要求進行灌漿處理：采用灌漿孔7個，每孔深2.8m，灌漿壓力0.5MPa，漿液采用普通硅酸鹽水泥漿加膨脹劑。在灌漿過程中，一般均可見回漿，灌漿工作于11月20日結束，共耗水泥約1.1t。

四、處理效果

本次糾傾加固處理說明，采用地基應力解除法糾傾具有快捷、有效、可靠、安全等優點，取得了較好的糾傾效果。

（一）每輪掏土的效果比較明顯，一經掏土，掏土側的沉降和沉降速率即明顯增大；從南北兩側每次掏土后的沉降變化對比來看，兩者的比值為3.2：1和5.6：1，這也說明了采用本法糾傾能保護原沉降較大側的地基土少收擾動；而經過掏土后休息一段時間后，沉降速率也逐漸衰減，說明應用本法糾傾的可控性和靈敏性均較好。

（二）停止掏土、抽水間歇階段，也產生了約3.5‰的糾傾量，說明孔中短期降水減壓的確能促進軟土向孔中擠出，加大糾傾效果。

（三）非掏土側（北側）的各觀測點在主要掏土階段均有一些點出現不同程度的上升，這是由于“蹺蹺板效應”所致，在掏土側基礎底板下沉時勢必會產生非掏土側底板短期內上抬的現象。隨著糾傾過程中地基土應力應變的調整，這種現象將被消除，并隨之產生少量的新增沉降。

（四）糾傾并加固結束后30天測定結果表明，主傾方向的最大傾斜率已下降到5.77‰，沉降速率為0.16㎜/d，建筑物的沉降已趨向穩定。

五、結論

從糾傾技術的發展來看，單一的糾傾技術是不夠的，往往需要多種技術的綜合運用，可采用“六字法”綜合糾傾技術，其內容為“升、降、推、拉、注、掏”六個字，糾傾工作共可分為以下三個步驟：“前升后降、前推后拉、前注后掏”。

【參考文獻】

[1]甲方和勘察院提供的相關工程情況和地質資料

[2]建筑地基基礎設計規范（GB50007-2002）

[3]建筑與市政降水工程技術規范（JGJ/T111-98）

[4]江見鯨.建筑工程事故分析與處理[M].北京：中國建筑工業出版社，2006

[5]危險房屋鑒定標準（JGJ125-99）