抬升法在房屋糾偏加固處理中的應用

姚建平，蔡德鉤，李中國，郭增強，張千里

(1.中國鐵道科學研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081;2.高速鐵路軌道技術國家重點實驗室，北京 100081)

抬升法在房屋糾偏加固處理中的應用

姚建平1，2，蔡德鉤1，2，李中國1，2，郭增強1，2，張千里1，2

(1.中國鐵道科學研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081;2.高速鐵路軌道技術國家重點實驗室，北京 100081)

介紹了某6層框架剪力墻結構房屋抬升法糾偏的整個過程。通過在地基壓入錨桿靜壓樁提供反力，在筏板上植筋架設反力梁，在樁頂設置千斤頂，輔助地下車庫堆載加壓的抬升糾偏方法，成功地完成了房屋的糾偏，使得房屋的傾斜率由5.5‰變為2‰以內。在糾偏全過程采用高精度測量機器人實時跟蹤監測筏板基礎的沉降值，是房屋成功糾偏的保證。

糾偏加固 抬升法 堆載加壓法 錨桿靜壓樁

1 工程概況

某房屋住宅建筑為地上6層地下1層，地上住宅為鋼筋混凝土剪力墻結構，房屋地上總高度17.33 m，占地面積約1 300 m2，地下1層高度3.6 m，基礎形式為筏板基礎。

由于該房屋地基施工期間，基坑未及時回填，遭受雨水浸泡后，基礎出現不均勻沉降。采用錨桿靜壓樁進行了加固處理，加固完成未產生新的沉降變形，變形發展已經穩定。但在測量后期樓面時發現，房屋的東南角出現了傾斜，最大傾斜值達到5.5‰。已不滿足《建筑地基基礎設計規范》(GB 50007—2011)建筑物的地基變形容許值4‰的要求，對房屋后期裝修及設備安裝帶來了很大的困難，因此需要對該房屋進行糾偏加固處理。

1.1 場地工程地質條件

該工程所在位置地貌屬于山麓坡積裙地貌，地面高差較大，北高南低、西高東低。據巖土工程地勘報告，場地內基礎筏板以下的地層自上而下主要為:①人工填土(粉質黏土素填土，雜填土)，一般厚度為0.3～5.0 m，部分區域人工填土厚度達8.4 m;②第四系坡洪積成因的粉質黏土、碎石土(夾碎石透鏡體);③全風化、強風化的砂巖;④頁巖和泥巖。

地下水類型為上層滯水，主要含水層為粉質黏土雜填土，以大氣降水、綠化灌溉等為主要補給方式，以蒸發為主要排泄方式。地下水位變化受人為活動和季節性降水影響較大。

1.2 原有房屋地基處理情況

由于場地上覆地層承載力較低無法滿足樓房基礎承載要求，因此對地基進行了處理。處理方式為回填采用1 500 kN級滿夯處理，然后采用CFG樁加固。CFG樁的設計參數:①樁徑0.4 m，樁間距1.8 m× 1.8 m;②樁身混凝土強度C20;③樁長以達到巖石持力層作為控制條件。

1.3 房屋傾斜狀況

房屋整體傾斜方向為北向南傾斜，西向東傾斜，傾斜超標的房間集中在1單元和2單元，3單元沒有傾斜超標。傾斜最嚴重的部位是樓體東南角，傾斜方向為由北向南，最大傾斜率達到約5.5‰，需要糾偏的范圍如圖1所示。

2 房屋糾偏處理設計

2.1 糾偏加固方法

房屋地上為鋼筋混凝土剪力墻結構，基礎形式整體為筏板基礎，前期加固處理采用了錨桿靜壓樁進行加固。由于房屋傾斜方向為北向南傾斜，而房屋北側為地下車庫，車庫筏板與樓房的筏板基礎連接為整體，因此包括掏土法等降低樓體標高的迫降法不具有作業條件。綜合分析結構特點，工程地質、水文地質、周圍環境因素，該房屋設計采用抬升法或以抬升法聯合其他輔助方法進行糾偏加固處理較為適宜。采用錨桿靜壓樁提供反力，千斤頂在沉降大的位置抬升，同時結合另一側堆載方法輔助迫降完成房屋糾偏施工，樓體抬升完畢后對地基進行淺層填充注漿和深層加固地基注漿。

圖1 房屋抬升前測量基準面高程

2.2 抬升量

為考慮糾偏后可能會產生一部分回傾量，因此糾偏施工期間的目標值略高于規范要求，本次設計的糾偏目標值控制在2‰。當施工完成，結構變形穩定后確保傾斜量控制在規范限值以內。根據測量結果，南北向在東側單元內最大高程差約為88 mm，樓體南北向寬度為16.8 m，傾斜率為5.23‰。按2‰的目標糾偏則需要恢復的高程差最大約54.3 mm。因此，實際恢復高程差最大按55 mm控制。

考慮施工安全及《建筑物傾斜糾偏技術規程》每次的抬升量不大于10 mm的要求，將抬升區域分為6個，每個區域抬升荷載分6級逐步實施，各區的抬升量如表1所示。實際抬升量依據現場抬升過程中監測進行動態調整，但每一次抬升的最大量不得超出表中目標抬升量，6個加載級不能滿足設計要求時，增加分級數。

表1 分級加載的目標抬升量mm

2.3 抬升力

各級抬升過程中千斤頂的抬升力按6級加載，每一級千斤頂的抬升力控制量如表2。加載輪回數量依據樓體傾斜率設計要求和每抬升循環的目標抬升量控制。具體記載輪回數量和增加加載量依據監測動態調整。

抬升力同時根據油壓表及荷載傳感器的數據進行控制，同時將抬升位移量作為控制首要指標。當抬升位移量達到目標抬升量時，可不需達到預計加載值;當加載到目標荷載，但未達到目標抬升量時應具體分析原因，然后確定下一步加載方案。

表2 每輪千斤頂抬升力控制量kN

3 抬升糾偏施工

依據設計要求，該房屋的抬升糾偏施工流程如圖2所示。關鍵施工環節包括:補錨桿靜壓樁、循環加載抬升糾偏，淺層、深層注漿及抬升監測。

3.1 錨桿靜壓樁施工

錨桿靜壓樁樁體選用直徑為203 mm壁厚為6 mm的熱軋無縫鋼管，鋼管樁中間灌注C25的混凝土。根據反力架的高度，鋼管加工成1.5 m一節，第一節下端做成錐形，錐尖長300 mm。壓樁孔上表孔徑240 mm，下表孔徑300 mm，呈向下的喇叭口形。壓樁錨桿采用高強化學錨栓，規格為M30 mm×530 mm，每個樁頭設置6根，植入筏板內380 mm，外露150 mm。錨栓應嚴格定位，成孔應垂直，確保錨固力。為避免筏板鋼筋影響，應采用水鉆的方法成孔，成孔后將孔內殘渣清洗干凈，并用熱風槍吹干。錨栓在施工前進行3根抗拔試驗，單根極限抗拔力應＞240 kN。靜壓樁最大壓樁荷載為700 kN，樁的設計承載力為300 kN。抬升糾偏完畢后，錨桿靜壓樁進行樁頭處理。

3.2 循環加載抬升糾偏

房屋抬升糾偏在錨桿靜壓樁施工完畢，分區安裝好千斤頂后進行。本工程千斤頂布置在6個區域內，共布置108個，所有千斤頂帶有機械自鎖功能，每組千斤頂均設置高精度的壓力和變形監測傳感器。循環加載抬升分5個階段進行:稱重預抬升、正式抬升、補抬升、超抬升和抬升后沉降監測。具體加載流程為:

1)6個抬升區上的108個千斤頂同時預加荷載稱重。1區加載到150 kN，2～4區加載到200 kN，5～6區加載到250 kN。

2)正式抬升階段。從第1區開始，各區域千斤頂逐漸分步施加荷載(加載量見表2)，每加載完1個區域后，調整前面抬升區的千斤頂荷載，保持每個千斤頂的抬升力。

3)根據樓體監測數據結果，按照步驟2的方法繼續加載，直到樓體開始整體變形。

4)繼續進行新一級加載。按照每個抬升循環的目標抬升量(表1)進行控制，按照第2步的加載方法，千斤頂增加的噸位數依據每一個加載等級的目標抬升量進行動態調整。

5)完成每一個循環施工后，停止所有千斤頂的抬升施工作業，全面檢查千斤頂的工作狀態，綜合分析樓體監測數據，與預期抬升量進行核對。直到筏板的抬升與樓體整體變形完全同步后，才能進入下一輪抬升作業。下一輪抬升作業依據實際抬升量與目標抬升量的差異進行動態調整，根據現場抬升測試結果，對該房屋進行了一次補抬升工作。

6)最終加載以傾斜率滿足設計要求的不大于2‰控制，抬升完畢后進行房屋沉降觀測。根據沉降觀測結果，房屋抬升達到了設計和規范要求，沉降穩定，不需要進行超抬升施工。

圖2 房屋抬升糾偏施工工藝流程

4 抬升效果

房屋抬升糾偏全程監測內容包括結構主體傾斜監測、沉降監測、裂縫監測、主要受力構件的應變監測等4項內容。監測采用自動化實時監測技術，實時反饋糾偏施工過程中各控制參數的變化，起到了動態指導抬升施工的作用。

4.1 沉降監測

本次沉降監測在樓體糾偏區域的外墻及窗臺設置觀測棱鏡11個，設置基準棱鏡2個，利用高精度測量機器人實時全程跟蹤監測。糾偏頂升區域的筏板基礎下設置基準樁，安裝高精度位移計12個，監測筏板豎向位移變化，直接反饋到抬升控制臺。圖3為高精度測量機器人抬升糾偏全程監測過程，抬升準備階段、正式抬升階段、補抬升階段和抬升后階段，從圖中可以看出，本次抬升糾偏效果完全達到了設計要求的55 mm抬升要求，抬升后沉降穩定，滿足設計和規范要求，成功完成了房屋抬升糾偏。

4.2 結構主體傾斜監測

抬升過程中在首層及頂層東南角的主體結構上各設置傾斜儀，實時監測糾偏施工過程中建筑物的傾斜變化。電子傾斜儀的監測結果可與由沉降監測結果計算的傾斜變化相比較。表3為抬升糾偏前后主體傾斜監測結果。從表中可以看出抬升后房屋傾斜率為1.0‰～1.74‰之間，滿足規范規定的傾斜率小于4‰的要求，同時也滿足了設計傾斜率小于2‰的要求，成功完成了房屋抬升糾偏。

圖3 抬升糾偏過程典型監測點沉降觀測

表3 抬升糾偏前后主體傾斜監測結果‰

5 結論

1)本工程采用抬升法并輔助堆載加壓法成功地完成了該房屋的抬升糾偏工作，傾斜率由原來的5.5‰變為2‰以內，房屋沉降穩定，滿足設計和規范要求。

2)抬升糾偏過程中采用多種監測手段，實現了房屋狀態的動態監測，有效地指導了整個糾偏過程的實施，動態監測是本工程糾偏成功的重要保證。工程所取得的成果和經驗可供其它抬升糾偏工程參考。

［1］唐業清.建筑特種工程新技術［M］.北京:中國建筑工業出版社，2013.

［2］唐業清.建筑物移位糾傾與增層改造［M］.北京:中國建筑工業出版社，2008.

［3］中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2011.

［4］中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ 270—2012建筑物傾斜糾偏技術規程［S］.北京:中國建筑工業出版社，2012.

［5］李啟民.建筑物糾傾工程設計與施工［M］.北京:中國建筑工業出版社，2011.

［6］郭子珍，侯東亞，尤相駿，等.遠程無線遙控測量機器人變形監測系統及其應用［J］.測繪通報，2008(7):71-72.

［7］練操，范萌，陳長軍.基于測量機器人的遠程遙控技術開發［J］.人民長江，2011，42(22):89-91.

［8］徐忠陽.全站儀原理與應用［M］.北京:解放軍出版社，2003.

Application of lifting method in deviation-rectifying and reinforcing treatment of building

YAO Jianping1，2，CAI Degou1，2，LI Zhongguo1，2，Guo Zengqiang1，2，ZHANG Qianli1，2
(1.Railway Engineering Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China; 2.State Key Laboratory for Track Technology of High-speed Railway，Beijing 100081，China)

The whole deviation-rectifying and reinforcing treatment process of a 6-story framework shear wall structure building was introduced in this papaer.As counterforce is generated by installing anchored static-pressure piles in the foundation，counter-force beams and jacks are set respectively at the embedded steelbars of the raft and at the pile tips，so as to heap loading on the underground garage and coordinate the pressure against it.Thanks to such treatment，the leaning ratio of the building declined from5.5‰to2‰.High-accuracy measuring robot is used to monitor the settlement of the raft，which stands as the key to the success of the deviation-rectifying and reinforcing treatment of the building.

Deviation-rectifying and reinforcing treatment;Lifting method;Heaping load for pressure;Anchored static-pressure pile

TU746.3

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.01.15

1003-1995(2015)01-0067-04

(責任審編 趙其文)

2014-09-20;

2014-11-29

中國鐵道科學研究院院基金(1451ZD2604)

姚建平(1976—)，男，湖北江陵人，副研究員，碩士。