吳正清

（甘肅銅城工程建設(shè)有限公司，甘肅 白銀 730900）

0 引言

近年來，雖然我國建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，但建筑工程安全事故層出不窮，既有建筑多出現(xiàn)建筑基礎(chǔ)沉降、上部結(jié)構(gòu)開裂、建筑傾斜等問題，給國家和企業(yè)帶來巨大的損失[1]。目前，在建筑物糾偏加固技術(shù)中，坑式靜壓樁、錨桿靜壓樁等方法運(yùn)用十分廣泛[2]。然而，建筑物的糾偏加固技術(shù)是一種難度大、成本高的施工技術(shù)[3]。同時，許多糾偏加固工程項(xiàng)目嚴(yán)重依賴經(jīng)驗(yàn)，并沒有完善的理論支撐，因此有必要對既有建筑糾偏加固技術(shù)進(jìn)行研究。

1 既有建筑物傾斜的原因

1.1 工程勘察方面

如果工程勘察不全面，就無法準(zhǔn)確了解地形、地貌、地層巖性、地下水變化規(guī)律等，建筑傾斜工程勘察方面的原因主要包括：

（1）勘察點(diǎn)不按規(guī)范布置，無法準(zhǔn)確反映地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地下水等情況，不能及時發(fā)現(xiàn)不利地質(zhì)情況，如滑坡、崩塌、地裂縫、溶洞等；

（2）勘察數(shù)據(jù)不正確，勘察報(bào)告不能正確反映場地的實(shí)際情況。

1.2 設(shè)計(jì)方面

由于設(shè)計(jì)所造成的建筑傾斜原因主要包括：

（1）選擇樁基時，樁身的負(fù)摩擦力忽略不計(jì)，樁數(shù)不足，樁基沉降大，導(dǎo)致建筑傾斜；

（2）建筑長細(xì)比大，重心高；

（3）地基應(yīng)力大，地基承載力選擇不當(dāng)，沒有進(jìn)行地基不均勻沉降驗(yàn)算，建筑物發(fā)生不均勻沉降的概率就比較大，進(jìn)而導(dǎo)致建筑物發(fā)生傾斜。

1.3 施工方面

（1）由于樁身的施工質(zhì)量太差，樁身可能會發(fā)生頸縮、夾漿等不良現(xiàn)象；

（2）由于施工管理混亂，樁身整體質(zhì)量較低，沒有進(jìn)行規(guī)范化施工，造成地基應(yīng)力變發(fā)生化，導(dǎo)致建筑物發(fā)生傾斜。

2 糾偏控制標(biāo)準(zhǔn)

建筑糾偏必須符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，糾偏控制值如表1所示。

表1 建筑物糾偏控制標(biāo)準(zhǔn)

3 既有建筑糾偏技術(shù)

3.1 框架頂升法

框架頂升法首先切割框架，并支撐建筑物的主要結(jié)構(gòu)，然后調(diào)整框架結(jié)構(gòu)的平衡。

3.2 砌體頂升法

砌體頂升法對建筑物的整體剛度有很高的要求，可以通過千斤頂?shù)难b置產(chǎn)生向上的推力，使基礎(chǔ)向上移動以達(dá)到糾偏的目的。

3.3 預(yù)壓托換樁法

預(yù)壓托換樁法通過在基礎(chǔ)上使用樁加固，通過樁與基礎(chǔ)連接，由樁體主要承受上部結(jié)構(gòu)荷載，防止建筑傾斜。

3.4 應(yīng)力解除法

對建筑基礎(chǔ)沉降較大的一側(cè)進(jìn)行灌漿處理，在沉降小的一側(cè)進(jìn)行掏土，釋放應(yīng)力，讓其沉降，使建筑物的傾斜度減小。

4 既有建筑加固技術(shù)

4.1 加大基礎(chǔ)底面積法

加大基礎(chǔ)底面積法使用混凝土或鋼筋混凝土來增加現(xiàn)有的基礎(chǔ)底部面積，其基礎(chǔ)底面尺寸的按以下公式來確定：

確定偏心載荷的基礎(chǔ)底部的尺寸不能直接用公式表述，具體確定方法如下：

（1）通過公式（1）估計(jì)所需的基本底部面積A；

（2）根據(jù)偏心率，基部的基部面積可以增加10%至30%，并且基部長度和寬度根據(jù)特定的比例確定；

（3）如果是條形基礎(chǔ)，可以兩側(cè)加寬；如果是柱基礎(chǔ)，可以沿著基礎(chǔ)的四個側(cè)面延伸加寬。

4.2 加深基礎(chǔ)法

加深基礎(chǔ)法加固施工步驟如下：

（1）在現(xiàn)有建筑物的側(cè)面附近鉆一個約1.2m長、0.9m寬的豎向坑，并挖掘至原始基礎(chǔ)底部下方1.5m處；

（2）將豎向坑延伸到基礎(chǔ)的下側(cè)，并繼續(xù)下鉆孔至持力層；

（3）在基礎(chǔ)下方的深孔中澆筑混凝土，澆筑到原基礎(chǔ)底部80mm處；

（4）進(jìn)行上述步驟后，施工墩式基礎(chǔ)，直到基礎(chǔ)工作完成。

4.3 加樁托換原基礎(chǔ)法

樁基礎(chǔ)是既有建筑常見基礎(chǔ)加固方法，通常用于處理軟土地基[4]。

（1）靜壓樁。在托換坑中，建筑物的上部結(jié)構(gòu)的自重用作支撐反作用力，用千斤頂頂住鋼筋混凝土樁的一部分，將鋼筋混凝土樁推入土層中。

（2）錨桿靜壓樁。錨桿靜壓樁的加固機(jī)理類似于靜壓樁，適用于淤泥、黏土等基礎(chǔ)的中小型建筑加固，以及處理由于基礎(chǔ)不均勻沉降引起的建筑物傾斜。

5 既有建筑糾偏加固的案例分析

5.1 工程概況

建筑面積3485m2，地上結(jié)構(gòu)5層（局部6層），首層高4.2m，2～5層高3.35m，半地下室，主要功能為辦公樓。柱的橫截面為400×400mm，框架梁的橫截面尺寸一般為250×570mm，連梁的橫截面尺寸一般為250×250mm；西走廊的懸臂是可變截面梁，根部為250×650mm，端部是250×550mm，10軸南側(cè)的懸臂截面為250×650mm。建筑基礎(chǔ)為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，條帶底寬為3500mm，4000mm，5500mm 等。基礎(chǔ)梁截面為500×800mm、500×1000mm、500×1100mm等，基礎(chǔ)深度為-2.5m。為確保建筑安全，對建筑進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，房屋最大傾斜率為12‰，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范允許范圍，亟須進(jìn)行建筑糾偏加固。

5.2 場地工程條件

地下水深度在1.9m左右，土壤質(zhì)量較差，每層土層的壓縮系數(shù)相對較大。

5.3 建筑傾斜現(xiàn)狀與原因分析

5.3.1 建筑傾斜現(xiàn)狀

（1）垂直度

測量點(diǎn)偏移如圖1所示，測量結(jié)果表明，建筑整體向西南方向傾斜，南側(cè)平均傾斜量為44mm，西側(cè)最大傾斜量為178mm，最大傾角為0.33%，傾斜率遠(yuǎn)超規(guī)范的允許范圍。

圖1 建筑傾斜測量結(jié)果示意圖（單位：mm）

（2）相對沉降值

通過用水平儀測量相同設(shè)計(jì)高度的相對沉降值，如圖2所示。房屋東部高，西部低，東西向的最大相對高度差是3軸233mm，7軸211mm，9軸233mm，平均相對高差為222.3mm，平均傾斜率為1.21%，相對水平傾斜率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范允許范圍，南北最大相對高差為150mm，相對傾斜率0.39%，接近規(guī)范限界0.4%。

圖2 建筑相對沉降值測量結(jié)果示意圖（單位：mm）

5.3.2 建筑傾斜原因分析

建筑不均勻沉降的主要原因是土壤強(qiáng)度低，壓縮性高，導(dǎo)致建筑重心偏移。

5.4 建筑加固糾偏設(shè)計(jì)方案

根據(jù)建筑的傾斜和沉降情況，本工程采取糾偏加固的處理方案。由于建筑向西側(cè)傾斜，因此在東側(cè)掏土以糾正偏差。建筑在西南側(cè)的沉降量比較大，在建筑西側(cè)的掏土前布置9根錨桿靜壓樁，在一定程度上得到糾偏加固后，在西、南兩側(cè)也布置6跟錨桿靜壓樁，使建筑沉降穩(wěn)定。錨桿靜壓樁的設(shè)計(jì)如下：

（1）靜壓樁設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑傾斜情況，靜壓樁為方樁，截面尺寸為250×250mm，樁長18m，樁端進(jìn)入⑤1b層，單樁承載力設(shè)計(jì)值350kN，群樁承載力為15050kN，靜壓樁總共53根。

（2）壓樁力確定

公式（2）中：

Rd——單樁承載力；

Kp——本文取1.2。

于是：P=350×1.2=420kN。

（3）掏土量計(jì)算

掏土量Q的計(jì)算如下：公式（3）中：

K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.22；

L——基礎(chǔ)底面長度；

B——基礎(chǔ)底面寬度；

ΔS——差異沉降。

于是：Q=0.22×19.5×42.5×0.354=65.54m3

根據(jù)建筑物傾斜情況，總共施工21個掏土孔，每個孔的掏土量為：65.54÷21=3.073m3。

5.5 糾偏加固施工

5.5.1 錨桿靜壓樁施工

靜壓樁施工流程如下：

（1）樁孔位置確定；

（2）開鑿樁孔，尺寸為350×350mm；

（3）施工M27×4錨桿，螺栓長度為450mm；

（4）安裝樁架，并進(jìn)行靜壓樁推進(jìn)；

（5）靜壓樁施工完成后，施工樁帽，樁帽尺寸為700×500×200mm，并用Φ16鋼筋焊接。

5.5.2 掏土施工

（1）鉆機(jī)就位，采用120土工用麻花鉆，多向鉆孔取土，每個掏土點(diǎn)設(shè)置三個孔，呈三叉形分布，中心孔8m，30°，分叉孔10m，40°；

（2）控制每孔掏土量小于0.2m2，逐漸進(jìn)行掏土，保證每天的掏土糾偏量不大于3mm；

（3）鉆孔方向與基礎(chǔ)的角度通常為30～45°；

（4）在沉降滿足設(shè)計(jì)要求后，采用中粗砂回填掏土孔。

5.6 糾偏效果評估

采用全站儀進(jìn)行建筑傾斜率測量，保證掏土一側(cè)的沉降速度在5mm∕d之內(nèi)，如果接近5mm∕d，則應(yīng)減慢掏土速度，直到沉降速度穩(wěn)定在2mm∕d之內(nèi)。施工期每日監(jiān)測建筑的沉降情況。建筑豎向糾偏量按下式計(jì)算：

公式（4）中：

H——建（構(gòu)）筑物高度（mm）；

L——糾偏方向建（構(gòu)）筑物寬度（mm）；

ΔS——設(shè)計(jì)糾偏量（mm）。

糾偏后，建筑傾斜率為：

滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)束語

綜上所述，本文分析了既有建筑物傾斜的原因，介紹了糾偏控制的標(biāo)準(zhǔn)，并總結(jié)了糾偏和加固的技術(shù)。糾偏技術(shù)包括框架頂升法、砌體頂升法、預(yù)壓托換樁法、應(yīng)力解除法等；而加固技術(shù)包括加大基礎(chǔ)底面積法、加深基礎(chǔ)法、加樁托換基礎(chǔ)法和灌漿加固法等。并結(jié)合工程實(shí)例，分析了建筑糾偏加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，采用錨桿靜壓樁和掏土法對建筑進(jìn)行糾偏加固，糾偏后的建筑傾斜量為0.2424%，滿足規(guī)范規(guī)定的0.4%的要求。