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(shù)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(shù)國家重點實驗室，北京 100081)

介紹了某6層框架剪力墻結(jié)構(gòu)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?yōu)?‰以內(nèi)。在糾偏全過程采用高精度測量機器人實時跟蹤監(jiān)測筏板基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)，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(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)。

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(chǔ)出現(xiàn)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(chǎn)生新的沉降變形，變形發(fā)展已經(jīng)穩(wěn)定。但在測量后期樓面時發(fā)現(xiàn)，房屋的東南角出現(xiàn)了傾斜，最大傾斜值達到5.5‰。已不滿足《建筑地基基礎(chǔ)設計規(guī)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(zhì)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(jù)巖土工程地勘報告，場地內(nèi)基礎(chǔ)筏板以下的地層自上而下主要為:①人工填土(粉質(zhì)黏土素填土，雜填土)，一般厚度為0.3～5.0 m，部分區(qū)域人工填土厚度達8.4 m;②第四系坡洪積成因的粉質(zhì)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(zhì)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(fā)為主要排泄方式。地下水位變化受人為活動和季節(jié)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(chǔ)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(shù):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(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式整體為筏板基礎(chǔ)，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(cè)為地下車庫，車庫筏板與樓房的筏板基礎(chǔ)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(yè)條件。綜合分析結(jié)構(gòu)特點，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、周圍環(huán)境因素，該房屋設計采用抬升法或以抬升法聯(lián)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(jié)合另一側(cè)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(chǎn)生一部分回傾量，因此糾偏施工期間的目標值略高于規(guī)范要求，本次設計的糾偏目標值控制在2‰。當施工完成，結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定后確保傾斜量控制在規(guī)范限值以內(nèi)。根據(jù)測量結(jié)果，南北向在東側(cè)單元內(nèi)最大高程差約為88 mm，樓體南北向?qū)挾葹?6.8 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(shù)規(guī)程》每次的抬升量不大于10 mm的要求，將抬升區(qū)域分為6個，每個區(qū)域抬升荷載分6級逐步實施，各區(qū)的抬升量如表1所示。實際抬升量依據(jù)現(xiàn)場抬升過程中監(jiān)測進行動態(tài)調(diào)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(shù)。

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?shù)奶Π?級加載，每一級千斤頂?shù)奶刂屏咳绫?。加載輪回數(shù)量依據(jù)樓體傾斜率設計要求和每抬升循環(huán)的目標抬升量控制。具體記載輪回數(shù)量和增加加載量依據(jù)監(jiān)測動態(tài)調(diào)整。

抬升力同時根據(jù)油壓表及荷載傳感器的數(shù)據(jù)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(jù)設計要求，該房屋的抬升糾偏施工流程如圖2所示。關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)包括:補錨桿靜壓樁、循環(huán)加載抬升糾偏，淺層、深層注漿及抬升監(jiān)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(jù)反力架的高度，鋼管加工成1.5 m一節(jié)，第一節(jié)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(guī)格為M30 mm×530 mm，每個樁頭設置6根，植入筏板內(nèi)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(nèi)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(huán)加載抬升糾偏

房屋抬升糾偏在錨桿靜壓樁施工完畢，分區(qū)安裝好千斤頂后進行。本工程千斤頂布置在6個區(qū)域內(nèi)，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(jiān)測傳感器。循環(huán)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(jiān)測。具體加載流程為:

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

2)正式抬升階段。從第1區(qū)開始，各區(qū)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(qū)域后，調(diào)整前面抬升區(qū)的千斤頂荷載，保持每個千斤頂?shù)奶Α?/p>

3)根據(jù)樓體監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果，按照步驟2的方法繼續(xù)加載，直到樓體開始整體變形。

4)繼續(xù)進行新一級加載。按照每個抬升循環(huán)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(shù)依據(jù)每一個加載等級的目標抬升量進行動態(tài)調(diào)整。

5)完成每一個循環(huán)施工后，停止所有千斤頂?shù)奶┕ぷ鳂I(yè)，全面檢查千斤頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)，綜合分析樓體監(jiān)測數(shù)據(jù)，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(yè)。下一輪抬升作業(yè)依據(jù)實際抬升量與目標抬升量的差異進行動態(tài)調(diào)整，根據(jù)現(xiàn)場抬升測試結(jié)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(jù)沉降觀測結(jié)果，房屋抬升達到了設計和規(guī)范要求，沉降穩(wěn)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(jiān)測內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)主體傾斜監(jiān)測、沉降監(jiān)測、裂縫監(jiān)測、主要受力構(gòu)件的應變監(jiān)測等4項內(nèi)容。監(jiān)測采用自動化實時監(jiān)測技術(shù)，實時反饋糾偏施工過程中各控制參數(shù)的變化，起到了動態(tài)指導抬升施工的作用。

4.1 沉降監(jiān)測

本次沉降監(jiān)測在樓體糾偏區(qū)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(jiān)測。糾偏頂升區(qū)域的筏板基礎(chǔ)下設置基準樁，安裝高精度位移計12個，監(jiān)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(jiān)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(wěn)定，滿足設計和規(guī)范要求，成功完成了房屋抬升糾偏。

4.2 結(jié)構(gòu)主體傾斜監(jiān)測

抬升過程中在首層及頂層東南角的主體結(jié)構(gòu)上各設置傾斜儀，實時監(jiān)測糾偏施工過程中建筑物的傾斜變化。電子傾斜儀的監(jiān)測結(jié)果可與由沉降監(jiān)測結(jié)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(jiān)測結(jié)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(guī)范規(guī)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(jiān)測點沉降觀測

表3 抬升糾偏前后主體傾斜監(jiān)測結(jié)果‰

5 結(jié)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?yōu)?‰以內(nèi)，房屋沉降穩(wěn)定，滿足設計和規(guī)范要求。

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

［1］唐業(yè)清.建筑特種工程新技術(shù)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2013.

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

［3］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［4］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.JGJ 270—2012建筑物傾斜糾偏技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國建筑工業(yè)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(yè)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(jiān)測系統(tǒng)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(shù)開發(fā)［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。