馬良浮 （安徽建工集團(tuán)股份有限公司建筑設(shè)計(jì)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(chǔ)采用平板式筏基，筏板厚900mm，北側(cè)與大地庫連通，地庫與主樓間設(shè)置沉降后澆帶。2019 年1 月結(jié)構(gòu)主體封頂，二次結(jié)構(gòu)（含填充墻砌筑）施工起止時(shí)間是5-7 月。主體結(jié)構(gòu)封頂時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)住宅樓沉降異常。待二次結(jié)構(gòu)施工完畢后，進(jìn)行電梯安裝施工過程中發(fā)現(xiàn)電梯井道存在傾斜。后對住宅樓進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)整體向東南方向傾斜（向南為主），其中最大傾斜值達(dá)4.4‰，已超過規(guī)范允許范圍。

2 工程地質(zhì)概況

查閱原始地質(zhì)勘查報(bào)告，擬建場地地層結(jié)構(gòu)層序分別敘述如下。

①層雜填土：灰、褐色等，松散狀態(tài)為主，局部為稍密狀態(tài)。含有植物根莖及碎石等雜物，局部地段含有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。該層未進(jìn)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(tài)，稍濕，切面稍光滑，干強(qiáng)度中等偏高，韌性中等偏低；實(shí)測標(biāo)貫擊數(shù)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(chǔ)持力層在②層粘土層。經(jīng)復(fù)核，基礎(chǔ)承載力與變形滿足規(guī)范要求。對筏板下土質(zhì)進(jìn)行取孔勘探，發(fā)現(xiàn)板下實(shí)際土層情況與原始報(bào)告略有不同。經(jīng)補(bǔ)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(zhì)黏土（黏土），層厚約0.4～3.0m，灰褐、灰黃色，濕，可塑狀態(tài)；其靜力觸探試驗(yàn)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(zhì)黏土），層厚約0.6～2.9m，黃褐、黃灰色，濕，可塑狀態(tài)；其靜力觸探試驗(yàn)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(tài)；其靜力觸探試驗(yàn)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(jiān)硬狀態(tài)；其靜力觸探試驗(yàn)比貫入阻力Ps 值一般為2.78～8.75MPa，fak=280kPa、Es=15.5MPa、qsik=95kPa、qpk=5600kPa。

補(bǔ)勘的各土層參數(shù)詳見表1 所示，局部工程地質(zhì)剖面詳見圖2所示。

表1 土層地質(zhì)參數(shù)

圖2 局部工程地質(zhì)剖面

通過補(bǔ)勘發(fā)現(xiàn)，平板式筏基持力層在粉質(zhì)粘土（黏土）層，其地基承載力僅為145kPa，且粉質(zhì)粘土（黏土）層分布不均勻。按補(bǔ)充勘察的地質(zhì)情況對主體結(jié)構(gòu)復(fù)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(guī)范要求。

3 糾偏加固方案

3.1 高壓射水取土糾偏方案

結(jié)合工程實(shí)際情況，在住宅樓北側(cè)與地庫交接位置設(shè)置8 個(gè)輻射井（詳見圖3），采用高壓射水取土法對建筑物北側(cè)進(jìn)行迫降糾偏。輻射井內(nèi)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(jù)建筑物的預(yù)期糾偏情況，初步計(jì)算取土量[5]。

圖3 糾偏輻射井平面示意圖

式中：V 為總?cè)⊥亮?；A 為建筑物基礎(chǔ)底板面積；SV為建筑物糾傾設(shè)計(jì)沉降量；θ為基礎(chǔ)傾角。

高壓射水應(yīng)隔井、隔孔進(jìn)行。每級射水深度控制在0.5m 左右，糾偏施工前期可適當(dāng)加大。每次射水完成后，要將輻射井內(nèi)的泥漿及時(shí)抽到沉淀池，以便計(jì)算取土量。每級射水完成后均應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)各測點(diǎn)的沉降量、沉降速率及時(shí)調(diào)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(jù)建筑物實(shí)際回傾情況，可進(jìn)行交叉射水或?qū)⑸渌咨爝^基礎(chǔ)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(yàn)算

通過補(bǔ)勘發(fā)現(xiàn)筏板基礎(chǔ)地基承載力fak=145kPa，不滿足原設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)對基礎(chǔ)的地基承載力進(jìn)行復(fù)核。

修正后的地基承載力特征值：

主體結(jié)構(gòu)竣工時(shí)，基礎(chǔ)底面平均壓力Pk,avg=175kPa，略大于地基承載力，此時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)不均勻沉降；二次結(jié)構(gòu)施工完畢后，基礎(chǔ)底面平均壓力Pk,avg=275kPa，超出地基承載力近60%，出現(xiàn)較大不均勻沉降；正常使用階段住宅樓基礎(chǔ)底面平均壓力Pk,avg=310kPa，超出地基承載力近一倍，需進(jìn)行加固。

3.2.2 鋼管樁加固

根據(jù)現(xiàn)場情況，結(jié)合糾偏方案，對基礎(chǔ)采用錨桿靜壓鋼管樁進(jìn)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(chǔ)底面平均壓力為310kPa，地基承載力145kPa，采用鋼管樁進(jìn)行托換。由于住宅樓重心偏離形心約180mm，鋼管樁托換時(shí)應(yīng)通過南北向不均勻布樁抵消偏心距產(chǎn)生的影響。

通過估算，需新增鋼管樁63 根，南、北軸樁數(shù)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(bǔ)強(qiáng)加固→北側(cè)新增部分鋼管樁（兼做防護(hù)樁）→最南側(cè)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(dá)到糾偏目標(biāo)→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(xù)向南傾斜，本工程先施工北側(cè)輻射井及鋼管樁，通過對北側(cè)地基土擾動，增加北側(cè)沉降量。同時(shí)，通過對最南側(cè)一排新增鋼管樁帶壓封樁，控制南側(cè)沉降，有效減少南北沉降差。

3.3.1 高壓射水取土施工

本項(xiàng)目輻射井采用圓形混凝土沉井，井口設(shè)置防護(hù)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(yùn)→射水方向調(diào)整→分級分次調(diào)整射水深度→循環(huán)進(jìn)行至糾偏結(jié)束→填充射水孔。高壓射水順序應(yīng)先中間孔，再跳孔沖土；射水孔孔徑Φ100mm，嚴(yán)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(dá)到設(shè)計(jì)要求的85%時(shí)，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(xù)進(jìn)行高壓射水。糾偏施工達(dá)到預(yù)期目標(biāo)值后，應(yīng)對射水孔進(jìn)行回填防止結(jié)構(gòu)復(fù)傾。回填采用在孔中插入注漿管進(jìn)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(jù)現(xiàn)場漿液凝固速度進(jìn)行調(diào)整。最后對輻射井進(jìn)行填井。

3.3.2 錨桿靜壓鋼管樁施工

在南側(cè)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(cè)止沉的作用；在北側(cè)保護(hù)樁壓樁后不封樁，同時(shí)采用高壓射水對地基土進(jìn)行擾動，加速北側(cè)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(jié)壓樁→焊接型鋼短柱→鋼管樁內(nèi)灌注混凝土→施工樁帽→持壓封樁。持壓封樁樁帽及現(xiàn)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(xiàn)狀圖

3.4 監(jiān)測要求

施工前，在住宅樓的四角及中間位置設(shè)置6 個(gè)沉降觀測點(diǎn)，在四角及傾斜較大的位置設(shè)置傾斜監(jiān)測點(diǎn)。此外，設(shè)置靜力水準(zhǔn)儀對建筑物傾斜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到信息化施工，根據(jù)糾偏效果及時(shí)調(diào)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(jiān)測不應(yīng)少于1 次。糾偏結(jié)束后，建筑物沉降觀測時(shí)間不應(yīng)少于1 年，第一個(gè)月的檢測頻率每天不應(yīng)少于一次，第二、三個(gè)月每一周不應(yīng)少于一次，以后每月不應(yīng)少于1次。

4 糾偏加固效果

本工程糾偏加固總歷時(shí)約90d。糾偏加固施工的前10d，主要進(jìn)行輻射井施工、北側(cè)防護(hù)樁及其他輔助施工，然后對南側(cè)新增鋼管樁隨壓隨封。從第12d開始進(jìn)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(cè)沉降速度加大，直到第70d基本達(dá)到目標(biāo)糾偏值，停止高壓射水，沉降逐漸趨于穩(wěn)定。期間，建筑物頂部回傾速率平均在3mm/d，主體結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)裂縫，糾偏過程安全、可控。住宅樓南、北兩觀測點(diǎn)沉降變化詳見圖7。

圖7 糾偏沉降曲線圖

5 結(jié)語

本工程通過新增錨桿靜壓鋼管樁對基礎(chǔ)進(jìn)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(cè)實(shí)施迫降，實(shí)現(xiàn)了對建筑物的糾偏加固。糾偏過程中，利用互聯(lián)網(wǎng)的動態(tài)管理信息技術(shù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測，根據(jù)動態(tài)糾偏效果及時(shí)調(diào)整取土量及取土位置，做到信息化設(shè)計(jì)與施工，確保糾偏施工安全、可控。