上海市閔行區(qū)某辦公樓糾偏加固實(shí)例分析

胡洋

【摘 要】本文對軟土地區(qū)房屋基礎(chǔ)糾偏加固設(shè)計、施工及實(shí)施效果的實(shí)例進(jìn)行了闡述分析，指出了軟土地區(qū)房屋基礎(chǔ)糾偏加固設(shè)計應(yīng)遵守的原則及程序，對類似地區(qū)房屋基礎(chǔ)糾偏加固具借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】實(shí)例；糾偏加固；掏土；錨桿靜壓樁；軟土地基

The Analysis of Rectification and Reinforce for Building in Minhang District of Shanghai

HU Yang

（Geocon Inter Civil end Consulting Ltd. Shanghai， Shanghai 200083， China）

【Abstract】The example of rectification， reinforce， construction and result of house foundation in the soft soil area is detailed discussed in this paper， indicate the principle and procedure that it must obey， and can be made use of in the house foundation in same area.

【Key words】Example； Rectification； Reinforce； Dig soil； Static pressure pile of anchorage bar； Foudation in the soft soil area

0 引言

軟土地區(qū)常因房屋上部荷重不一、或建筑物體型復(fù)雜形心與重心不一、或因為下部土層、軟弱層厚度不一，軟弱層分布不一，導(dǎo)致房屋不均勻沉降、傾斜。房屋糾偏的方法主要有：掏土糾偏、降水糾偏、浸水加壓糾偏、堆載糾偏、注漿抬升糾偏、頂升糾偏、應(yīng)力解除法糾偏[7]、綜合糾偏等方法[1-12] 。20世紀(jì)80年代上海地區(qū)建造的多層住宅，大多采用天然地基，基礎(chǔ)沉降量偏大，不少亦發(fā)生不均勻沉降，傾斜超出規(guī)范要求，需糾偏加固。

本文系統(tǒng)介紹了軟土地區(qū)房屋由于地基變形大，引起不均勻沉降和傾斜超標(biāo)的糾偏加固設(shè)計，采取鉆機(jī)掏土糾偏、錨桿靜壓樁加固施工，及實(shí)施效果監(jiān)測分析的成功實(shí)例。

1 工程概況

上海某公司辦公樓位于閔行區(qū)，房屋平面呈矩形，為六層磚混結(jié)構(gòu)，占地約616m2，建筑面積約3688m2，建筑總高度為25m；墻下鋼筋混凝土條基，基礎(chǔ)埋深1.50m，外墻基礎(chǔ)寬度2m，墻下基礎(chǔ)厚度250mm，基礎(chǔ)邊緣厚度150mm。該樓建于1985年，2009年在其房旁側(cè)建另一樓，兩樓比較發(fā)現(xiàn)此樓傾斜，經(jīng)檢測房屋由南向北傾斜，斜傾率8.5‰左右。

2 場地工程地質(zhì)條件

場地土層分布情況如表1，該場地⑤2層以淺土層相對較差，性質(zhì)相對較好樁基持力層為⑤3層，埋深約為19米。辦公樓北側(cè)原有一條近東西向的暗浜。場地淺部土層中的地下水屬于潛水類型，其水位動態(tài)變化主要受控于大氣降水。地下水埋深在0.60-0.80米之間。本場地地下水及地基土對混凝土不具腐蝕性。

場地土層特性及主要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 土層特性主要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

3 房屋沉降傾斜現(xiàn)狀與原因分析

引起房屋傾斜原因是房屋北側(cè)原有一條近東西向暗浜，其土層強(qiáng)度低、壓縮性高、土性差，暗浜處理未到位，持力層土層不均勻，導(dǎo)致房屋北側(cè)沉降大，引起房屋向北傾斜。平均傾斜率8.5‰。（見圖1）

圖1 房屋垂直度測量結(jié)果與檢測點(diǎn)、樁位掏土孔平面布置示意圖

注：1.圖中為錨桿靜壓樁，樁身斷面250×250mm，設(shè)計樁長200m；

2.圖中為掏土孔，每個掏土孔分三個方向掏土，中間空10m，分叉孔8m；

3.壓樁處基外挑1000mm，基礎(chǔ)邊緣厚度150mm，坡度為1：8；

4.圖中192房屋垂直度測量結(jié)果（單位為mm，箭頭表示傾斜方向）；

5.C6為監(jiān)測點(diǎn).

4 房屋加固糾偏設(shè)計方案

4.1 房屋糾偏設(shè)計原則

糾偏是指對已發(fā)生較大傾斜的建筑物進(jìn)行扶正的施工與監(jiān)測過程。對房屋基礎(chǔ)沉降已基本穩(wěn)定的建筑物可只采用糾偏對房屋進(jìn)行直接扶正，對已發(fā)生較大傾斜且沉降速率仍較大，若想徹底根治房屋傾斜，不僅需糾偏，并且需要對基礎(chǔ)地基進(jìn)行加固，這樣，施工后房屋才不會再次發(fā)生傾斜。

4.2 糾偏設(shè)計方案

據(jù)房屋傾斜狀況及沉降發(fā)展趨勢，擬采用對房屋進(jìn)行糾偏并同時對地基進(jìn)行加固的施工方案。

因房屋向北側(cè)傾斜，所以在南側(cè)布置掏土孔，進(jìn)行糾偏；因為房屋北側(cè)沉降大，故在房屋南側(cè)按一墻一樁、北東角加樁的原則布置錨桿靜壓樁（共16根）加固，使其穩(wěn)定減少沉降；南側(cè)在掏土糾偏達(dá)到設(shè)計要求后亦進(jìn)行錨桿靜壓樁加固，以起到穩(wěn)定房屋沉降的目的；因房屋整體性較差，故在西側(cè)亦可布置了2根錨桿靜壓樁，以起到穩(wěn)定、加固、止傾的作用。

（1）樁型、樁徑、樁長確定與單樁承載力設(shè)計值估算。

據(jù)房屋沉降傾斜狀況及場地工程地質(zhì)條件，擬定本工程采用錨桿靜壓樁為250×250mm預(yù)制方樁，每節(jié)段長2-2.5m，有效樁長為20.0m（控制在17-21米之間），樁尖進(jìn)入⑤3層。單樁承載力設(shè)計值為250-300kN（設(shè)計施工25根，群樁承載力設(shè)計為6500-7800kN，即總提供承載力為房屋總荷重的重量15%-20%，可達(dá)到對房屋糾傾加固要求。樁位布置見圖1。

（2）基礎(chǔ)底板抗沖切驗算

FL≤αftumh0

式中：FL——作用于沖切力破壞錐體上的沖切力設(shè)計值，取單樁承載力設(shè)計值；

ft——承臺混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值（fc=1.1N/mm2）；

um——沖擊波、破壞錐體一半有效高度處的周長（um=1632）；

h0——承臺沖切破壞錐體的有效高度（h0=181）；

α——沖切系數(shù)，α取0.6；

0.6×0.9×181×1632=159000N=159kN<300kN

由此可見，單樁承載力設(shè)計值大于基礎(chǔ)底板抗沖切力，基礎(chǔ)底板需加固處理。

（3）最終壓樁力的確定

P（pc）=Kp×Rd

式中：Rd——單樁承載力；

Kp——0.96-1.30砂土、粘性土，素填土為1.50。 Kp按地質(zhì)勘察報告加權(quán)平均，取值為1.2；

最終壓樁力=單樁承載力設(shè)計值×1.2=360kN。

（4）、掏土量的計算

掏（排）土糾偏是指在傾斜建筑物基礎(chǔ)沉降的部分采取掏（排）土的迫降措施，形成基底下土體部分產(chǎn)生空洞，依靠結(jié)構(gòu)物自重擠壓土體，產(chǎn)生一定側(cè)向擠出變形，迫使基礎(chǔ)下沉，使不均勻沉降得到調(diào)整，從而達(dá)到糾偏目的。

掏土量Q計量：

Q=K×L×B×ΔS =0.22×14.8×49.6×0.159=25m3；

式中：K——經(jīng)驗系數(shù)， 經(jīng)驗值取0.22（條基）；

L——基礎(chǔ)底面的長度；

B——基礎(chǔ)底面的寬度；

ΔS——差異沉降。

根據(jù)本建筑物情況及長度，共布置14個掏土孔，即每孔從不同方向掏土共計為1.8m3。具體每孔掏土量據(jù)沉降量及現(xiàn)場監(jiān)測反饋的信息來調(diào)整。

5 糾偏加固施工技術(shù)

5.1 錨桿靜壓樁施工

5.1.1 錨桿靜壓樁工作量

加固采用250×250mm的錨桿靜壓樁，本次壓樁樁長為20m，樁尖進(jìn)入⑤3層，共壓樁25根。

5.1.2 錨桿靜壓樁施工流程

在房屋外側(cè)基礎(chǔ)開挖施工槽，將基礎(chǔ)暴露；

①因基礎(chǔ)厚度較薄（邊緣150mm），單樁承載力設(shè)計值大于基礎(chǔ)底板抗沖切力，所以應(yīng)先澆注混凝土加固基礎(chǔ)，（澆注混凝土厚度大于150mm，應(yīng)加早強(qiáng)劑）；

②樁孔定位；

③開鑿樁孔，尺寸350×350；

④安裝錨桿，采用M27×4，硫磺膠泥固結(jié)；

⑤安裝壓樁架；

⑥壓樁，樁頂進(jìn)入底板50-100mm；

⑦采用電焊接樁，4#角鐵，長度20cm；

⑧封樁帽粱采用錨桿交叉焊？椎16鋼筋；

⑨帽梁尺寸700×500×200，混凝土強(qiáng)度C30，采用600#微膨脹水泥；

⑩在封樁時施加預(yù)應(yīng)力。

5.1.3 錨桿靜壓樁施工技術(shù)[11-12]

①施工中開鑿樁孔尺寸上口≥300×300mm，下口≥350×350mm，樁孔應(yīng)盡量靠近基礎(chǔ)梁。壓樁前用小鉆桿探明地下有無障礙物，保證樁能壓下去。

②采用M27×4錨桿，錨桿長度為450mm。

③樁架應(yīng)與錨桿緊固到位，防止樁架晃動，樁架與基礎(chǔ)平面保持垂直。

④基樁樁尖就位時保持垂直，嚴(yán)禁偏心受壓，樁段就位后必須加以校正，保持與上節(jié)樁在同一軸線上，垂直偏差不超過1.5%的樁長。

⑤采用電焊接樁，為確保接頭質(zhì)量，接樁前清除接樁角鐵鐵銹，焊接時予以滿焊。

⑥壓樁應(yīng)一次到位，嚴(yán)禁超時停頓。

⑦施工前應(yīng)做好原材料、預(yù)制構(gòu)件的合格質(zhì)檢證明及試驗報告，施工過程中認(rèn)真記錄壓樁力及樁長，施工后做好隱蔽工程驗收。

⑧封樁前應(yīng)清洗孔壁和排水，采用？椎16交叉鋼筋與錨桿焊接，保證樁與基礎(chǔ)連接可靠后封樁。

⑨采用C30早強(qiáng)微膨脹混凝土封樁并澆筑帽梁，帽梁尺寸700×500×200mm。

壓樁終止控制標(biāo)準(zhǔn)：①壓樁到設(shè)計樁長；②壓樁樁頂反力超過最終壓樁力。兩條滿足其中一條即可終止壓樁。

5.2 掏土施工技術(shù)

5.2.1 鉆機(jī)掏土工藝流程

鉆機(jī)就位→起吊鉆桿→鉆桿定向→鉆進(jìn)→鉆桿定向調(diào)整→取土

5.2.2 鉆機(jī)掏土技術(shù)

①鉆機(jī)就位后應(yīng)保持機(jī)身穩(wěn)定，防動。

取土采用Φ120的麻花鉆頭，采取多向鉆進(jìn)取土，各掏土點(diǎn)含三孔，呈三叉形分布，中間孔8m，30度，分叉孔10m，40度。掏土順序為先中間孔，再分叉孔，掏土點(diǎn)順序均采取內(nèi)插法。即：掏土均從房屋兩側(cè)開始，再掏中間掏土點(diǎn)，然后從兩側(cè)間隔掏土；首先干掏，若效果不明顯，再用水沖。

②嚴(yán)格控制第一次掏土量，每孔掏土量控制在0.2方。掏完第一遍后，按原來順序掏第二遍，以此類推。傾斜大處的反向多掏土，傾斜小處的反向少掏土；掏土變化敏感處，次日少掏，掏土變化不敏感處，次日多掏；據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調(diào)整掏土部位。

③鉆孔定向一般與基礎(chǔ)呈30度至45度。

④鉆進(jìn)時，一般應(yīng)以低速、大扭距的檔位進(jìn)行，以保證取土效果。

⑤在沉降指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求后應(yīng)對掏土孔進(jìn)行回填，回填采用中粗砂。

由于建筑物掏土側(cè)環(huán)境比較復(fù)雜，為避免持續(xù)掏土對地下管線或相鄰建筑物造成損傷，掏土應(yīng)盡量緩慢進(jìn)行，每天的掏土糾編量應(yīng)不大于5mm。

掏土孔與地面呈30°-45°斜直。孔徑200mm，間距約4m，掏土深度8-10m。見圖1。

5.3 監(jiān)測技術(shù)要求

采用二等精度閉合導(dǎo)線的水準(zhǔn)測量，并用全站儀對房屋進(jìn)行傾斜測量。

掏土側(cè)（房屋南側(cè)）在掏土期間的沉降速率控制在5mm/天以內(nèi)，如沉降速率接近5mm/天，據(jù)現(xiàn)場情況停止或減慢掏土速率直到沉降速率下降至2mm/天以內(nèi)，才能重新開始掏土。

同步監(jiān)測，反饋信息，指導(dǎo)施工；施工異常，及時分析，適時調(diào)整，從而達(dá)到優(yōu)化施工方案、信息化施工的目的。

施工采用信息化施工，要求每天對房屋進(jìn)行沉降監(jiān)測，每天上午9時前將前一天沉降觀測結(jié)果報告業(yè)主與現(xiàn)場施工管理人員、現(xiàn)場項目經(jīng)理根據(jù)前一天沉降結(jié)果，調(diào)整施工進(jìn)度。如果沉降異常情況及時召開現(xiàn)場分析會，研究對策，指導(dǎo)施工。

5.4 施工順序安排

先在房屋北側(cè)進(jìn)行錨桿靜壓樁加固，立即進(jìn)行封樁，而后進(jìn)行南側(cè)掏土，待南部掏土糾傾至接近設(shè)計要求后，再施工南部錨桿靜壓樁。南部暫不封樁，待建筑物糾傾快到預(yù)定目標(biāo)后，再行封樁，封樁后還會適當(dāng)回傾。

6 糾偏加固效果

糾偏歷時不足二月，糾正了偏移量，房屋整體傾斜率降到了3‰，達(dá)到了糾偏目的。

從沉降歷時曲線可知，歷時6月各點(diǎn)日沉降量均<0.001mm（見圖2、圖3），從而可知加固效果良好。

圖2 沉降監(jiān)測點(diǎn)變化曲線圖（C1、C3、C5與C7、C9比較）

圖3 沉降監(jiān)測點(diǎn)變化曲線圖（C2、C4與C6、C8比較）

7 結(jié)語

通過本例可歸結(jié)出：

（1）軟土地區(qū)房屋的糾偏加固設(shè)計施工應(yīng)充分考慮場地工程地質(zhì)條件、房屋沉降傾斜現(xiàn)狀及原因、與糾偏加固過程中房屋傾斜沉降的發(fā)展?fàn)顩r等；

（2）軟土地區(qū)的糾偏應(yīng)據(jù)房屋的傾斜狀況及糾偏過程中房屋傾斜糾正發(fā)展的情況進(jìn)行：傾斜大處的反向多掏土，傾斜小處的反向少掏土；掏土變化敏感處，次日少掏，掏土變化不敏感處，次日多掏；據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調(diào)整掏土部位。

（3）通過本例可歸結(jié)出：軟土地區(qū)房屋糾偏可由掏土實(shí)現(xiàn)；地基加固可采用錨桿靜壓樁工藝，在加固過程中可利用施工工藝兼顧房屋糾傾；糾偏過程應(yīng)遵守緩慢、均勻、控制調(diào)整糾偏速率；實(shí)時監(jiān)測，信息化施工，不斷優(yōu)化施工方案，可事半功倍；該糾偏加固實(shí)例可為類似地區(qū)借鑒參考。

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[責(zé)任編輯：謝慶云]

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[責(zé)任編輯：謝慶云]