糾偏加固技術在高層住宅樓中的應用

馬良浮 （安徽建工集團股份有限公司建筑設計研究院，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

某18 層住宅樓，建筑高度53.4m，一層地下室，基礎采用平板式筏基，筏板厚900mm，北側與大地庫連通，地庫與主樓間設置沉降后澆帶。2019 年1 月結構主體封頂，二次結構（含填充墻砌筑）施工起止時間是5-7 月。主體結構封頂時尚未發現住宅樓沉降異常。待二次結構施工完畢后，進行電梯安裝施工過程中發現電梯井道存在傾斜。后對住宅樓進行測量，發現主體結構整體向東南方向傾斜（向南為主），其中最大傾斜值達4.4‰，已超過規范允許范圍。

2 工程地質概況

查閱原始地質勘查報告，擬建場地地層結構層序分別敘述如下。

①層雜填土：灰、褐色等，松散狀態為主，局部為稍密狀態。含有植物根莖及碎石等雜物，局部地段含有淤泥質粉質粘土。該層未進行碾壓，壓縮性高。該層層厚0.50～7.00m。

②層粘土:黃灰、黃褐色，硬可塑～硬塑狀態，稍濕，切面稍光滑，干強度中等偏高，韌性中等偏低；實測標貫擊數N一般為21.0～39.0 擊/30cm，平均為31.7擊/30cm。該層未揭穿，揭露最大厚度約30m；fak=280kPa，Es=15.66MPa。

住宅樓平板式筏形基礎持力層在②層粘土層。經復核，基礎承載力與變形滿足規范要求。對筏板下土質進行取孔勘探，發現板下實際土層情況與原始報告略有不同。經補勘的土層分布情況如下所述：

圖1 住宅樓地下室平面示意圖

①層粉質黏土（黏土），層厚約0.4～3.0m，灰褐、灰黃色，濕，可塑狀態；其靜力觸探試驗比貫入阻力Ps 值一般為0.67～2.21MPa，fak=145kPa、Es=7.0MPa、qsik=55kPa；

②層黏土（粉質黏土），層厚約0.6～2.9m，黃褐、黃灰色，濕，可塑狀態；其靜力觸探試驗比貫入阻力Ps 值一般為1.18～2.78MPa，fak=180kPa、Es=8.5MPa、qsik=75kPa；

③層黏土，層厚約0.8～4.7m，灰黃、灰褐色，稍濕，可～硬塑狀態；其靜力觸探試驗比貫入阻力Ps 值一般為1.89～2.35MPa，fak=260kPa、Es=15.0MPa、qsik=90kPa；

④層黏土，該層未鉆穿，層厚約20m，黃灰、褐灰色，稍濕，硬塑～堅硬狀態；其靜力觸探試驗比貫入阻力Ps 值一般為2.78～8.75MPa，fak=280kPa、Es=15.5MPa、qsik=95kPa、qpk=5600kPa。

補勘的各土層參數詳見表1 所示，局部工程地質剖面詳見圖2所示。

表1 土層地質參數

圖2 局部工程地質剖面

通過補勘發現，平板式筏基持力層在粉質粘土（黏土）層，其地基承載力僅為145kPa，且粉質粘土（黏土）層分布不均勻。按補充勘察的地質情況對主體結構復核，住宅樓的地基承載力不能滿足正常使用要求，變形也超出規范要求。

3 糾偏加固方案

3.1 高壓射水取土糾偏方案

結合工程實際情況，在住宅樓北側與地庫交接位置設置8 個輻射井（詳見圖3），采用高壓射水取土法對建筑物北側進行迫降糾偏。輻射井內徑Φ 1200mm，深度距主樓底板2.5m，射水孔距離井底1.0m，操作面距底部0.2m。根據建筑物的預期糾偏情況，初步計算取土量[5]。

圖3 糾偏輻射井平面示意圖

式中：V 為總取土量；A 為建筑物基礎底板面積；SV為建筑物糾傾設計沉降量；θ為基礎傾角。

高壓射水應隔井、隔孔進行。每級射水深度控制在0.5m 左右，糾偏施工前期可適當加大。每次射水完成后，要將輻射井內的泥漿及時抽到沉淀池，以便計算取土量。每級射水完成后均應進行監測，根據各測點的沉降量、沉降速率及時調整射水方向、射水深度等，建筑物頂部回傾速率按5mm/d 控制。根據建筑物實際回傾情況，可進行交叉射水或將射水孔伸過基礎底板中軸線，以提高糾偏效率。

3.2 鋼管樁加固

3.2.1 地基承載力驗算

通過補勘發現筏板基礎地基承載力fak=145kPa，不滿足原設計要求?，F對基礎的地基承載力進行復核。

修正后的地基承載力特征值：

主體結構竣工時，基礎底面平均壓力Pk,avg=175kPa，略大于地基承載力，此時尚未發現不均勻沉降；二次結構施工完畢后，基礎底面平均壓力Pk,avg=275kPa，超出地基承載力近60%，出現較大不均勻沉降；正常使用階段住宅樓基礎底面平均壓力Pk,avg=310kPa，超出地基承載力近一倍，需進行加固。

3.2.2 鋼管樁加固

根據現場情況，結合糾偏方案，對基礎采用錨桿靜壓鋼管樁進行加固。采用Φ351×9 半敞口型鋼管樁，樁長約20m，單樁承載力特征值為1200kN。住宅樓總重約161200kN，基礎底面平均壓力為310kPa，地基承載力145kPa，采用鋼管樁進行托換。由于住宅樓重心偏離形心約180mm，鋼管樁托換時應通過南北向不均勻布樁抵消偏心距產生的影響。

通過估算，需新增鋼管樁63 根，南、北軸樁數差約5 根。綜合考慮加固、糾偏等因素，新增錨桿靜壓鋼管樁布置如圖4所示。

圖4 新增鋼管樁平面布置示意圖

3.3 糾偏加固施工

糾偏加固施工工序：輻射井施工→局部補強加固→北側新增部分鋼管樁（兼做防護樁）→最南側一排新增鋼管樁持壓封樁→斷開沉降后澆帶→輻射井高壓射水迫降糾偏→達到糾偏目標→剩下新增鋼管樁施工。

為防止在糾偏加固施工過程中建筑物繼續向南傾斜，本工程先施工北側輻射井及鋼管樁，通過對北側地基土擾動，增加北側沉降量。同時，通過對最南側一排新增鋼管樁帶壓封樁，控制南側沉降，有效減少南北沉降差。

3.3.1 高壓射水取土施工

本項目輻射井采用圓形混凝土沉井，井口設置防護措施。高壓射水取土施工工藝流程：沉井放線就位→開鑿射水孔→射水取土→泥漿外運→射水方向調整→分級分次調整射水深度→循環進行至糾偏結束→填充射水孔。高壓射水順序應先中間孔，再跳孔沖土；射水孔孔徑Φ100mm，嚴格控制每一次射水取土量，每孔每次取土量不超過0.01m3。糾偏回傾速率達到設計要求的85%時，暫停射水1d，觀察停止射水取土對沉降影響，確定沉降速率變化的快慢后再確定是否繼續進行高壓射水。糾偏施工達到預期目標值后，應對射水孔進行回填防止結構復傾?；靥畈捎迷诳字胁迦胱{管進行壓密注漿，漿液采用水泥粉煤灰混合漿液，并摻入一定量的水玻璃，根據現場漿液凝固速度進行調整。最后對輻射井進行填井。

3.3.2 錨桿靜壓鋼管樁施工

在南側靜力壓樁后，立刻帶壓封樁，減少錨桿靜壓鋼管樁的拖帶沉降，并起到南側止沉的作用；在北側保護樁壓樁后不封樁，同時采用高壓射水對地基土進行擾動，加速北側沉降，減少南北沉降差。錨桿靜壓鋼管樁工藝流程：定位鋼管樁→板面開鑿樁孔→安裝錨桿→安裝壓樁架→逐節壓樁→焊接型鋼短柱→鋼管樁內灌注混凝土→施工樁帽→持壓封樁。持壓封樁樁帽及現場示意圖見圖5、圖6。

圖5 持壓封樁樁帽示意圖

圖6 持壓封樁樁帽現狀圖

3.4 監測要求

施工前，在住宅樓的四角及中間位置設置6 個沉降觀測點，在四角及傾斜較大的位置設置傾斜監測點。此外，設置靜力水準儀對建筑物傾斜進行實時監控，做到信息化施工，根據糾偏效果及時調整糾偏工序。加固施工期間，每天不少于2 次沉降和傾斜率觀測，每級次糾偏施工監測不應少于1 次。糾偏結束后，建筑物沉降觀測時間不應少于1 年，第一個月的檢測頻率每天不應少于一次，第二、三個月每一周不應少于一次，以后每月不應少于1次。

4 糾偏加固效果

本工程糾偏加固總歷時約90d。糾偏加固施工的前10d，主要進行輻射井施工、北側防護樁及其他輔助施工，然后對南側新增鋼管樁隨壓隨封。從第12d開始進行高壓射水取土施工。隨著高壓射水取土量的增大，糾偏迫降逐漸明顯。第30d 北側沉降速度加大，直到第70d基本達到目標糾偏值，停止高壓射水，沉降逐漸趨于穩定。期間，建筑物頂部回傾速率平均在3mm/d，主體結構未發現裂縫，糾偏過程安全、可控。住宅樓南、北兩觀測點沉降變化詳見圖7。

圖7 糾偏沉降曲線圖

5 結語

本工程通過新增錨桿靜壓鋼管樁對基礎進行托換加固，利用樁-土共同作用解決地基承載力不足；采用輻射井高壓射水取土法，對住宅樓北側實施迫降，實現了對建筑物的糾偏加固。糾偏過程中，利用互聯網的動態管理信息技術實時遠程監測，根據動態糾偏效果及時調整取土量及取土位置，做到信息化設計與施工，確保糾偏施工安全、可控。