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1 工程概況

某小區(qū)住宅樓長37.80m，寬15.80m，架空層1層，地上3層，閣樓1層，架空層樓面標高-3.200m，閣樓層頂標高12.480m，北側(cè)室外地面標高-2.000m，南側(cè)室外地面標高-1.000m（見圖1，2）。

圖2 A-A

2 現(xiàn)狀調(diào)查

該工程于2011年竣工并投入使用，2016年發(fā)現(xiàn)建筑整體向南傾斜，經(jīng)現(xiàn)場勘測及查閱資料發(fā)現(xiàn)：①該樓發(fā)生了傾斜，斜率明顯超過規(guī)范允許范圍（見圖3，表1）；②施工時，426mm沉管樁達到設(shè)計要求長度后，貫入度不滿足要求，采取全長復(fù)打措施后未進行進一步處理；③基礎(chǔ)施工完成后，在住宅樓及周邊場地進行回填，南側(cè)整體回填土厚度約2.56m，北側(cè)局部回填土厚度約1.56m，南側(cè)外墻散水處可見明顯的下沉變形；④樓北側(cè)距軸2.8m處有地下室基坑圍護樁，該圍護樁為600mm鉆孔樁，樁長13m，間距1 000mm，圍護樁北側(cè)為大地下室，上為小區(qū)道路，北側(cè)汽車坡道下的承臺直接壓在圍護樁壓頂梁上；⑤建筑結(jié)構(gòu)整體剛度較大，未發(fā)現(xiàn)因不均勻沉降引起的裂縫，2016年全年實測平均沉降速率最大值為0.02mm/d，基礎(chǔ)沉降已進入穩(wěn)定狀態(tài)[1]。

表1 傾斜及沉降觀測成果 mm

圖3 測點布置

3 工程地質(zhì)概況

地質(zhì)勘探報告顯示，住宅樓下方各土層情況如表2所示。

表2 土層參數(shù)

4 傾斜原因分析

通過對工程地質(zhì)情況、現(xiàn)場勘測結(jié)果及相關(guān)資料進行全面分析，確定造成住宅樓向南傾斜的主要原因：①南側(cè)較厚的回填土在地基土上產(chǎn)生較大附加應(yīng)力，引起下方高壓縮性軟土固結(jié)沉降，在樁身上產(chǎn)生負摩阻力，降低樁承載力；北側(cè)回填土厚度較小且附近有1層地下室，考慮地下室挖土卸荷影響后在地基土上產(chǎn)生的附加應(yīng)力較小，對樁承載力影響也??；②設(shè)計未考慮樁側(cè)負摩阻力對樁承載力的影響，施工中發(fā)現(xiàn)貫入度不滿足要求，樁端未進入要求的持力層后，簡單采取了復(fù)打措施，樁實際承載力小于預(yù)期；③北側(cè)直接頂在汽車坡道承臺下面的地下室基坑圍護樁阻礙了建筑沉降；④計算樁頂荷載時，假定基礎(chǔ)自重由下方地基土承受，只計算上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，糾傾施工開挖工作坑時發(fā)現(xiàn)了部分基礎(chǔ)下方土體與基礎(chǔ)已脫開，說明基礎(chǔ)自重也由樁承受，造成樁頂實際荷載大于設(shè)計計算荷載。

5 糾傾設(shè)計

在綜合分析住宅樓傾斜原因、基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、地質(zhì)狀況及現(xiàn)場環(huán)境條件，逐項研究了樁基礎(chǔ)建筑物糾傾的常用方法后，最終確定采取樁頂卸載法對住宅樓進行糾傾[2]，具體步驟如下。

1）測量與結(jié)構(gòu)檢測 由專業(yè)單位對住宅樓沉降及傾斜現(xiàn)狀進行測量，以此作為糾傾設(shè)計及實施效果評價的依據(jù)。詳細測量室內(nèi)樓板、墻、柱的傾斜值，觀測現(xiàn)有各種裂縫，檢測混凝土實際強度，對基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)安全性進行鑒定，為糾傾設(shè)計提供詳細數(shù)據(jù)。

3）確定旋轉(zhuǎn)軸及截樁數(shù) 本工程樁端持力層為強風(fēng)化凝灰?guī)r，可刺入性較差，通過切斷部分樁頭增大樁頂荷載使樁下沉的方法難以實現(xiàn)，且在此過程中會在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生較大內(nèi)力，易引起結(jié)構(gòu)開裂。為克服上述困難，采取以軸為旋轉(zhuǎn)軸，軸以北除截斷的汽車坡道下面9根樁外，全部采用截樁迫降的方法進行糾傾，共截樁61根。

4）確定糾傾目標，計算迫降量 東西向的傾斜在規(guī)范允許范圍內(nèi)[3]，不作處理，僅對南北方向的傾斜進行糾傾，鑒于沉降已穩(wěn)定，糾傾施工完成后基礎(chǔ)沉降量很小，糾傾設(shè)計時不預(yù)留傾斜量，將糾傾后殘留傾斜值控制在2‰以內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場實測結(jié)果及預(yù)留傾斜量，計算各千斤頂處的迫降量目標值[4]。

5）計算柱底內(nèi)力及允許沉降差 利用SATWE軟件對結(jié)構(gòu)內(nèi)力進行分析，計算出每根柱底的豎向力，作為計算迫降荷載，并以此確定千斤頂數(shù)量。因迫降從樁頂開始，為更好地模擬結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，結(jié)構(gòu)計算建模時，將基礎(chǔ)作為一個樓層共同參與計算。采用預(yù)設(shè)柱底沉降的方法，計算軸柱底產(chǎn)生不均勻沉降時結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和裂縫，根據(jù)計算結(jié)果，在綜合考慮結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)承載力及填充墻對不均勻沉降的適應(yīng)能力后，最終確定在每步迫降過程中，軸上承臺的沉降量偏離預(yù)期的數(shù)值不得大于跨度的1‰。

6）設(shè)計托換結(jié)構(gòu) 采用如圖4所示結(jié)構(gòu)對樁進行托換，抱樁梁與樁之間通過抗剪鍵槽及剪銷鋼筋傳遞荷載。本工程使用的千斤頂全部帶有自鎖功能，底徑196mm，高420mm，工作壓力70MPa，額定工作推力100t，工作行程130mm，可偏載角度3°。計算時取千斤頂工作推力限值為額定工作推力的80%，再除以2.0的安全系數(shù)[5]，本工程共使用千斤頂122個。

7）防復(fù)傾設(shè)計 糾傾達到預(yù)定目標后，恢復(fù)北側(cè)截斷的汽車坡道，讓整個建筑回到糾傾前沉降穩(wěn)定的狀態(tài)。在南側(cè)增加8根長28m273mm×8mm的鋼管樁，單樁承載力特征值350kN，樁端進入強風(fēng)化凝灰?guī)r，采用錨桿靜壓法分段壓入，控制南側(cè)沉降。

圖4 樁身托換結(jié)構(gòu)

6 糾傾施工

6.1 前期準備

6.2 系統(tǒng)測試

對液壓系統(tǒng)進行24h滿壓保壓試驗，檢查壓力系統(tǒng)密閉性。安裝千斤頂并接入PLC同步液壓托換系統(tǒng)，安裝完成后以60%迫降壓力保壓測試5h，再次測試壓力系統(tǒng)的可靠性。安裝位移傳感器，測試合格后接入控制系統(tǒng)，用于時時監(jiān)控各點的迫降量。

通過開關(guān)油路上的閥門，逐臺測試每臺千斤頂閉環(huán)的穩(wěn)定性，當(dāng)實際壓力與系統(tǒng)設(shè)定的基準值誤差大于5%時，系統(tǒng)即自動調(diào)整到設(shè)定值范圍。

測試位置閉環(huán)穩(wěn)定性方法為當(dāng)每測點的實際位移與系統(tǒng)設(shè)定位移之間的偏差超過限值后（本工程設(shè)定限值為1mm），系統(tǒng)即自動調(diào)整到系統(tǒng)設(shè)定的位移。

6.3 鑿樁、稱重

系統(tǒng)測試完成后，將所有千斤頂與上部結(jié)構(gòu)頂緊并關(guān)閉油路閥門，用靜力切割設(shè)備截斷樁頭并在斷口處用鋼墊板墊實。依據(jù)計算迫降荷載，采用逐級加載方式，反復(fù)調(diào)整各組千斤頂?shù)挠蛪?，使承臺向上產(chǎn)生0～3mm位移，以此測量每個迫降點的實際荷載，結(jié)合計算迫降荷載，確定迫降時每個承臺底各千斤頂?shù)耐屏Α?/p>

6.4 迫降測試及全面迫降

在正式迫降前截斷建筑與室外相連的各種管線，再進行最大點位移不超過5mm的試迫降，通過試迫降，全面復(fù)核建筑整體姿態(tài)與每個千斤頂?shù)挠蛪杭拔灰剖欠衽c預(yù)期相符，對偏差再次進行較準。

按預(yù)設(shè)總迫降量分10級進行正式迫降，每級迫降完成30min后對沉降、傾斜、裂縫等進行觀測。在每級迫降過程中，每臺千斤頂處的豎向?qū)崪y位移與計算結(jié)果之間的偏差不得超過±1.0mm，每臺千斤頂?shù)挠蛪浩畈怀^±5%。為防止出現(xiàn)意外突降，迫降過程中，隨時調(diào)整樁斷口之間墊鋼板厚度和數(shù)量，控制鋼板與樁斷口間的縫隙不超過5mm。

6.5 結(jié)構(gòu)恢復(fù)及防復(fù)傾加固

迫降完成且觀測結(jié)果穩(wěn)定后，采用幫條焊將截斷樁主筋連接起來，按原設(shè)計要求補足箍筋，用C60高強灌漿料將樁身重新連接成整體。灌漿料強度達到要求后撤除千斤頂。

為減小回填土在地基土上產(chǎn)生的附加應(yīng)力，同時為盡量消除回填土與基礎(chǔ)底板間的空隙，工作坑全部采用密度等級A08的現(xiàn)澆泡沫混凝土回填。修復(fù)汽車坡道處切斷的底板鋼筋，并重澆底板混凝土，將汽車坡道與建筑主體結(jié)構(gòu)重新連成一體。在南面按設(shè)計要求分段壓入鋼管樁，在保持壓樁力的情況下封閉壓樁孔。

7 監(jiān)測

由專業(yè)單位沿建筑四周布置6個沉降及傾斜監(jiān)測點，對建筑的整體變形及傾斜進行監(jiān)測，由施工單位在軸每個承臺下布置監(jiān)測點，用千分表監(jiān)測每個承臺的沉降，用裂縫觀測儀對上部結(jié)構(gòu)的裂縫進行觀測，用PLC同步液壓托換系統(tǒng)對每臺千斤頂?shù)耐屏拔灰七M行時時監(jiān)測。每完成一級迫降測1次建筑的整體變形、傾斜、承臺的沉降及上部結(jié)構(gòu)的裂縫，迫降完成后一周內(nèi)每天測1次，以后逐漸減少，直到沉降達到穩(wěn)定狀態(tài)。

8 實施效果及建議

由傾斜及沉降觀測成果可知，糾傾以后，2018年5月5日到2018年11月7日6個月時間內(nèi)，Z1～Z6各點的沉降量分別為 2.006，1.875，1.935，2.158，2.149，2.092mm，日平均沉降速率分別為 0.011，0.010，0.011，0.012，0.012，0.012mm/d，住宅樓傾斜由原來的約8‰變成現(xiàn)在的2‰以內(nèi)，糾傾后1～7個月實測沉降平均速率最大值為0.012mm/d，沉降已達到穩(wěn)定狀態(tài)且沉降速率顯著低于2016年，上部結(jié)構(gòu)及填充墻上未發(fā)現(xiàn)因糾傾產(chǎn)生的裂縫，施工期間未影響建筑的正常使用，達到預(yù)期效果。

對于穿越深厚高壓縮性軟土層或欠固結(jié)填土層進入硬土層或地面有大量堆載的樁基礎(chǔ)，應(yīng)考慮負摩阻力對樁基承載力及沉降的影響，短期的靜載試驗不能反映這類樁的真實承載力，在計算樁頂荷載時，應(yīng)慎重考慮筏板自重對樁頂荷載的影響，層數(shù)越少的建筑，筏板自重對樁頂荷載的影響越大。同時應(yīng)重視壓在基礎(chǔ)下方的圍護樁、老基礎(chǔ)等對建筑沉降的影響。