變形監(jiān)測(cè)在高層建筑加固糾傾中的作用

李其成

（常州建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司，江蘇常州 213000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市越多建造高層、超高層建筑，因不同地質(zhì)、土質(zhì)，結(jié)構(gòu)造型的懸殊，往往會(huì)給高層建筑帶來(lái)一定的工程問(wèn)題，其中建筑傾斜是最為明顯和嚴(yán)重的，而過(guò)大的建筑傾斜勢(shì)必影響建筑的正常使用[1]。而對(duì)于高層建筑的工程問(wèn)題，直接進(jìn)行拆除將耗費(fèi)大量的人力物力，采取糾傾加固技術(shù)將是最為經(jīng)濟(jì)和安全的補(bǔ)救措施[2]。而對(duì)于高層建筑的加固糾傾施工涉及建筑本身施工構(gòu)造、地基土體、樁基承載力、后期控沉等方面[3]。一般而言，高層加固糾傾施工是一個(gè)復(fù)雜、不確定誤差的過(guò)程，如何保證糾傾按照預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行，不會(huì)過(guò)傾或者未達(dá)預(yù)期，這就需要糾傾全過(guò)程中進(jìn)行施工監(jiān)控[4]。施工監(jiān)控技術(shù)主要包括兩方面：①數(shù)據(jù)采集，即監(jiān)測(cè)；②數(shù)據(jù)分析處理，即控制，通過(guò)監(jiān)測(cè)與控制有效結(jié)合，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工安全，識(shí)別、調(diào)整（糾偏）施工誤差或施工速率，并預(yù)測(cè)下階段施工目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)建筑加固糾偏“線性、安全、穩(wěn)定”的完成。因此，施工監(jiān)控是高層建筑加固糾傾中必要的保證措施。

1 工程實(shí)例

1.1 工程概況

本文以江蘇某地實(shí)際高層框架結(jié)構(gòu)19＃樓加固糾傾工程為依托，進(jìn)行施工過(guò)程全階段的施工監(jiān)測(cè)。具體工程概況如下：

19＃為地下一層、地上19 層的高層住宅，建筑主體采用剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為片筏管樁基礎(chǔ)。我方于樓體加固前進(jìn)場(chǎng)觀測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)19＃的整體沉降和傾斜趨勢(shì)，其觀測(cè)點(diǎn)布置如圖1 所示。

圖1 加固糾傾結(jié)構(gòu)觀測(cè)點(diǎn)布置

1.2 主要傾斜原因分析

依據(jù)前期相關(guān)設(shè)計(jì)資料及實(shí)地勘察報(bào)告，產(chǎn)生不均勻沉降的原因有：

（1）客觀上，建設(shè)場(chǎng)地軟弱和地處深厚軟土地基，場(chǎng)地條件和地基性狀極為軟弱，基礎(chǔ)整體沉降大。

（2）樁基設(shè)計(jì)不合理是主要原因。

（3）設(shè)計(jì)對(duì)高位填土的單側(cè)作用的不利影響估計(jì)不足，未采取必要的對(duì)應(yīng)措施導(dǎo)致橫向位移。

1.3 加固糾傾目標(biāo)

根據(jù)本結(jié)構(gòu)現(xiàn)階段的傾斜程度和工程現(xiàn)狀，先暫實(shí)施南北向單項(xiàng)糾傾微調(diào)，東西向不做糾傾，最終將外墻主控角垂直度控制在0.6～1.0‰以內(nèi)，補(bǔ)樁竣工起算至穩(wěn)定最終沉降量控制在≤60mm。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 沉降監(jiān)測(cè)

19＃樓加固糾傾全過(guò)程各測(cè)點(diǎn)沉降數(shù)據(jù)如圖2、圖3 所示。

由圖2、3 可知，19＃樓在地基補(bǔ)樁前各測(cè)點(diǎn)均發(fā)生了不同程度的沉降，最大累計(jì)沉降量達(dá)到-6.47mm（-為下沉，下同），南北側(cè)差異沉降量最大達(dá)到-3.81mm，補(bǔ)樁期間最大累計(jì)沉降達(dá)到-20mm，差異沉降量在-15mm，取土期間最大累計(jì)達(dá)到-45mm，南北差異沉降量在25mm 左右。分析沉降數(shù)據(jù)來(lái)看，19＃在自然狀態(tài)下正緩慢向南側(cè)傾斜，補(bǔ)樁期間南側(cè)沉降速率表現(xiàn)為“平緩-加劇-減緩”的趨勢(shì)，均加大了傾斜趨勢(shì)。

取土期間，南北側(cè)差異沉降速率基本穩(wěn)定在0.2-0.4mm/d。糾傾速率較糾傾原目標(biāo)來(lái)看，速率偏低，而且南側(cè)拖帶沉降也較大，對(duì)19＃整體的下沉量有較大影響，減緩了整體糾傾進(jìn)度。

由最后 100d 的沉降數(shù)據(jù)，19＃ 各測(cè)點(diǎn)的沉降速率在-0.011～-0.038mm/d，依據(jù)《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ 8—2016），滿足“當(dāng)最后100d 的最大沉降速率小于0.01—0.04mm/d 時(shí)，可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)”，糾傾穩(wěn)定工作基本達(dá)到預(yù)期。

圖2 19＃累計(jì)沉降量-時(shí)間曲線

圖3 19＃南北對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)差異沉降量-時(shí)間曲線

2.2 垂直度監(jiān)測(cè)

比較垂直度在加固糾傾全過(guò)程中的主要施工階段的觀測(cè)結(jié)果，如表1 所示。

表1 19＃南北向垂直度觀測(cè)結(jié)果表

由表1 來(lái)看，從初測(cè)到取土糾傾開(kāi)始，19＃各測(cè)邊的偏移量均呈增大趨勢(shì)，其垂直度增大量最大達(dá)到了0.24‰。取土結(jié)束后，19＃樓整體傾斜量均在35～42mm 之間，滿足糾傾垂直度目標(biāo)0.6～1.0‰之間，基本達(dá)到糾傾目標(biāo)。而由取土期間的回傾量來(lái)計(jì)算差異沉降量，回傾量在在50～70mm，換算的差異沉降量在15～23mm 之間，基本與沉降觀測(cè)的差異沉降相一致，19＃整體回傾效果基本達(dá)到預(yù)期。

綜合沉降、垂直度觀測(cè)成果，補(bǔ)樁期間，19＃主體結(jié)構(gòu)沉降偏大，雖累計(jì)沉降量在補(bǔ)樁期間小于預(yù)定目標(biāo)≤15mm，但南側(cè)補(bǔ)樁控沉效果并不理想，導(dǎo)致19＃南側(cè)沉降相對(duì)偏大，導(dǎo)致19＃主體垂直度進(jìn)一步增大，補(bǔ)樁期間產(chǎn)生的傾斜量在后續(xù)取土回傾計(jì)算中應(yīng)考慮進(jìn)去。后續(xù)南側(cè)取土控沉效果也不佳，產(chǎn)生了大量的拖帶沉降。可能原因是北側(cè)取土對(duì)南側(cè)地基土體擾動(dòng)太大，造成南側(cè)深層土體應(yīng)力重分布，對(duì)樁基摩阻力產(chǎn)生一定的影響，后期加固單位針對(duì)南側(cè)沉降大的趨勢(shì)，對(duì)南側(cè)進(jìn)行預(yù)備樁補(bǔ)樁作業(yè)。

3 結(jié)論

（1）由前期觀測(cè)結(jié)果，19＃在糾偏前存在一定的差異沉降，19＃南側(cè)和東側(cè)沉降大，結(jié)構(gòu)主體傾斜加大，將影響后續(xù)的正常施工和使用。

（2）在采用地基豎向應(yīng)力和樁側(cè)向應(yīng)力解除整體迫降法進(jìn)行取土糾偏后，19＃南北側(cè)傾斜均回傾到1‰以下，其總體沉降量也在控制范圍，自封樁封孔后，沉降也趨于穩(wěn)定，從而可知本次糾偏加固工程是可行而有效的。

（3）在取土期間，土體擾動(dòng)大，地基土體不斷應(yīng)力重分布，施工監(jiān)控可以及時(shí)反映建筑物糾傾態(tài)勢(shì)，指導(dǎo)施工，并以此調(diào)整施工進(jìn)度和施工方式。保證施工達(dá)到施工糾偏預(yù)期效果。

4 不足及展望

（1）19＃樓本身東西側(cè)傾斜已經(jīng)向東，但在南北糾傾過(guò)程中，東傾加劇，考慮到19＃和西側(cè)20＃地下室地基筏板相聯(lián)，后期若要東西糾傾就顯得較為困難。

（2）19＃樓東南側(cè)控沉效果不理想，一方面是東南側(cè)結(jié)構(gòu)異形，取土控制較為困難；另一方面是東南側(cè)前后補(bǔ)樁時(shí)間延長(zhǎng)太長(zhǎng)，土體應(yīng)力不斷重分布，影響了結(jié)構(gòu)東南側(cè)的沉降穩(wěn)定。