高層建筑不均勻沉降加固技術(shù)措施

徐家繼+張耀輝

摘要：指出了近年來高層建筑不均勻沉降引起的建筑工程質(zhì)量安全和使用功能問題時有發(fā)生，應(yīng)加強(qiáng)地基與基礎(chǔ)工程質(zhì)量預(yù)控。基于此，針對某高層建筑工程發(fā)生不均勻沉降問題成因及施工難點進(jìn)行了分析，提出了實施加固的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：高層建筑；沉降；加固措施

中圖分類號：TU47

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）6-0178-03

1 不均勻沉降問題

某高層在建住宅樓工程，剪力墻結(jié)構(gòu)，地上25層，地下1層，建筑總長27.1 m，寬16.9 m，高 72.80 m。建筑場地類別為Ⅱ類，場地為中軟場地土，場區(qū)地層在勘察深度范圍內(nèi)可劃分為以下9層：①-1雜填土Qml， ①-2沖填土Qml，②淤泥質(zhì)粘土Ql4，③粘土Qal+pl4，④粘土Qal+pl3，⑤粉質(zhì)粘土Qal+pl3，⑥粘土混砂、礫碎石Qal+pl3，⑦粘土 Qal+pl3，⑧強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖E，⑨中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖E。原設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力管樁PHC500AB-125樁筏基礎(chǔ)，單樁豎向極限承載力為 3600 kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為1800 kN，總樁數(shù) 211根，樁長約22 m，樁端持力層為⑥粘土混砂、礫碎石層。筏板墊層（樁頂）以下采用Φ500 mm，樁長2～4 m水泥土攪拌樁地基加固處理。

該項目樁基驗收后開始上部結(jié)構(gòu)施工，同步進(jìn)行第三方沉降觀測，沉降觀測測點設(shè)置符合規(guī)范要求，施工至5層結(jié)構(gòu)樓板時發(fā)現(xiàn)沉降有異?，F(xiàn)象（此時北側(cè)地庫土方已開挖完畢，南側(cè)和西側(cè)臨街土方已回填）。補樁前S-T沉降關(guān)系曲線如圖1所示。

根據(jù)沉降觀測報告，施工完成的荷載相對樁基總承載力不到設(shè)計最大荷載的30%，個別測點沉降量偏大，此時主體結(jié)構(gòu)已暫停施工，但沉降有進(jìn)一步加大現(xiàn)象，1號觀測點約12 mm，6號點約8 mm，8號點約15 mm，11號點16 mm，各相鄰測點沉降量不均勻；對照測點布置及荷載情況，沉降數(shù)據(jù)規(guī)律性不強(qiáng)，僅東側(cè)沉降異常與對應(yīng)管樁為Ⅱ類樁或樁垂直度超1%相關(guān)。觀測期內(nèi)并未繼續(xù)加載，而所有測點均繼續(xù)下沉，且有多點沉降速率大于0.18 mm/d，個別測點沉降量有陡降趨勢（個別點兩天沉降量達(dá)12～18 mm），個別測點垂直度達(dá)到2.1‰，接近建筑地基設(shè)計規(guī)范中建筑物地基傾斜變形允許值，并出現(xiàn)多個觀測點沉降異常、沉降速率偏大的情況，在此之后連續(xù)多次觀測，沉降量繼續(xù)加大，沉降速率仍偏大，差異沉降明顯。

根據(jù)以上沉降觀測記錄判定該住宅樓部分管樁樁身和承載力出現(xiàn)了質(zhì)量問題，為保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全和使用功能，必須采取加固措施。

2 不均勻沉降原因分析

（1） 根據(jù)地勘報告，因住宅樓樓所處位置淤泥層較厚，管樁在淤泥層中會引起土體擠壓隆起，降低管樁的承載力；管樁施工穿越土層為粘土層，產(chǎn)生擠土效應(yīng)，場地易隆起，先期壓入的管樁被抬升，造成承載力不足、沉降量過大等問題[1]。

（2）Ⅱ類樁及部分管樁垂直度超偏對建筑物的沉降形成一定的不利影響。

（3）基坑支護(hù)鋼板樁發(fā)生局部土方坍塌對管樁間土體產(chǎn)生擾動。

（4）施工方擅自將靜壓管樁改為錘擊成樁工藝也產(chǎn)生一定負(fù)面影響。

（5）水泥土攪拌樁地基加固施工質(zhì)量較差，管樁有破壞可能。

3 加固施工難點

（1）施工場地狹小，層高受限，在已建成地下室內(nèi)樁基施工需先拆除影響鉆機(jī)安裝及行走的人防墻并不得影響主體結(jié)構(gòu)安全，人工破除孔位的筏板鋼筋混凝土才能鉆孔施工。

（2）設(shè)備要求嚴(yán)格，地下室內(nèi)作業(yè)對鉆機(jī)的規(guī)格要求較高，需根據(jù)地下室的凈高、剪力墻及人防墻位置來改裝沖擊鉆。

（3）場地地質(zhì)條件復(fù)雜，淤泥層較厚，地下室狹小空間內(nèi)沖擊鉆鉆孔施工進(jìn)度緩慢。

（4）施工工藝復(fù)雜，鉆孔過程中需用泥漿泵回漿，安放鋼筋籠前需把鋼筋籠進(jìn)行分割，且需定制每段1.5～2 m的導(dǎo)管，成樁質(zhì)量控制難度大。

（5）鋼筋植筋需對照圖紙進(jìn)行細(xì)致處理，與原底板、墻柱粘接牢固，植筋質(zhì)量要求高。

（6）施工期間，應(yīng)加強(qiáng)觀測并應(yīng)做好遇到險情后的處理預(yù)案，后期主體結(jié)構(gòu)施工應(yīng)加強(qiáng)建筑物的沉降及傾斜監(jiān)測。

4 加固技術(shù)措施

（1）為徹底解決沉降異常問題，對原樁筏基礎(chǔ)重新進(jìn)行加固技術(shù)處理措施，采用鉆（沖）孔灌注樁托換原管樁（原管樁按廢樁處理）加固基礎(chǔ)[2]，樁徑800 mm，共124根（其中：地下室內(nèi)72根，地下室外52根），設(shè)計樁長33～36 m，樁端持力層為⑨中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，單樁豎向抗壓極限承載力不低于8000 kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為4000 kN。在原筏板面增設(shè)厚1400 mm筏板基礎(chǔ)，并外擴(kuò)2400 mm，形成新的樁筏基礎(chǔ)。新增筏板與原筏板、墻、柱通過化學(xué)植筋方法形成可靠連接。

（2）施工順序。試樁-建筑物外圍形成可靠基坑支護(hù)-拆除影響樁基施工的結(jié)構(gòu)（主樓內(nèi)人防墻、非主樓地下室筏板、局部地下室頂板）-建筑外側(cè)樁基施工-建筑物內(nèi)樁基施工（在原筏板上無損開孔）-室內(nèi)鉆孔樁施工-后注漿-樁基檢測驗收-新老砼結(jié)合面鑿毛洗凈-在原筏板面及墻柱側(cè)邊植筋-新筏板鋼筋綁扎-澆筑新筏板混凝土-垂直度觀測-基礎(chǔ)驗收合格-上部結(jié)構(gòu)施工。

（3）補樁施工前，編制樁基專項施工方案，先進(jìn)行成樁工藝試驗和試樁檢測（建筑物內(nèi)2根，屋外1根），確定單樁豎向抗壓承載力特征值，合格后方可組織施工。補樁在原筏板上開孔，按規(guī)范及設(shè)計要求預(yù)埋聲測管及后注漿管，混凝土灌注2日后30日前開始后注漿，施工完畢進(jìn)行單樁豎向抗壓承載力及樁身完整性等檢測驗收。

（4）加固施工前基坑形成安全可靠支護(hù)體系，確保對補樁和建筑物無影響。西南側(cè)采用12 m鋼板樁支護(hù)，上部1∶2放坡，噴射C20厚80～100 mm混凝土。補樁及基坑支護(hù)設(shè)計均進(jìn)行設(shè)計審查或技術(shù)咨詢、論證、施工方案報審等相關(guān)手續(xù)。

（5）持續(xù)沉降觀測，信息化指導(dǎo)施工，在建筑物內(nèi)外均設(shè)置沉降觀測點，密切關(guān)注建筑物工作狀態(tài)變化。

（6）補樁鋼筋籠制作安裝、泥漿、含砂率及成孔質(zhì)量嚴(yán)格按建筑樁基技術(shù)規(guī)范要求，采用氣舉反循環(huán)二次清孔，控制孔底沉渣厚度不大于 50 mm，為防止塌孔應(yīng)立即進(jìn)行混凝土澆筑，灌注混凝土充盈系數(shù)不小于1.1。為保證樁頭質(zhì)量，在孔口支設(shè)鋼模板將筏板孔口抬高形成超灌，超灌高度50 cm。

（7）封樁處理，為防止補樁過程中建筑物過大沉降或不均勻沉降，補樁位置及順序應(yīng)參考沉降觀測結(jié)果和設(shè)計要求進(jìn)行。用風(fēng)鎬將超出原筏板面的樁頭破除至筏板底部墊層處進(jìn)行筏板擴(kuò)底，并將樁頭四周原土向下清理20 cm，使樁頭露出距筏板頂面40 cm處向下、向四周擴(kuò)底，找出筏板下層鋼筋并向內(nèi)擴(kuò)底，將鋼筋斷頭全部露出長度不小于10 d，用相同規(guī)格數(shù)量鋼筋焊接，澆筑混凝土封樁，再進(jìn)行其他樁位補樁及封樁施工。

（8）補樁完成進(jìn)行樁基檢測驗收后開始植筋處理，采用A級結(jié)構(gòu)膠，板面、梁面植筋長度為20 d，墻柱面貫通植筋；植筋與原混凝土界面有良好的粘結(jié)，粘結(jié)劑完全固化前，不得觸動植筋；新舊混凝土相接處，原混凝土保護(hù)層鑿毛，洗凈。植筋不得傷害原有結(jié)構(gòu)鋼筋，新增縱筋應(yīng)避開梁、柱鋼筋，原墻柱穿鋼筋處采用A級結(jié)構(gòu)膠灌實[3]。

（9）植筋按規(guī)范驗收后進(jìn)行增設(shè)筏板鋼筋綁扎和混凝土澆筑，筏板鋼筋HRB400級，混凝土強(qiáng)度等級為C40，補樁加固完成。

補樁加固完成后住宅樓沉降量有明顯減小趨勢，S-T沉降關(guān)系曲線圖如圖2所示。

5 結(jié)語

該住宅樓不均勻沉降加固技術(shù)措施，加固前最大累計沉降量19.34 mm（3個月），日均最大沉降值0.21 mm/d，補樁加固完成7 d后最大累計沉降量7.91 mm（6個半月），日均最大沉降值0.039 mm/d，經(jīng)驗收合格后重啟上部結(jié)構(gòu)施工，并持續(xù)進(jìn)行沉降和傾斜監(jiān)測，收集沉降觀測數(shù)據(jù)，確認(rèn)沉降穩(wěn)定后繼續(xù)施工，最終完成上部結(jié)構(gòu)和裝修施工，測點沉降穩(wěn)定并在規(guī)范允許值內(nèi)，說明本次加固技術(shù)措施適當(dāng)可靠，為今后解決此類問題提供了有益的經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔曉南.地基處理新技術(shù)[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

[2]中國建筑科學(xué)研究院.既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范JGJ123-2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]中國建筑科學(xué)研究院.混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程JGJ145-2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.