軟土地區(qū)房屋劈裂注漿糾傾技術(shù)研究與應用★

陳 念 智

(1.上海久岸置業(yè)有限公司，上海 200031; 2.上海市非開挖建造工程技術(shù)研究中心，上海 200433)

0 引言

在軟土地區(qū)，下部土層含水量高，壓縮性大，強度較低，淺基礎房屋往往沉降大，沉降時間長，即使采取換填或采用短樁進行基礎加強，鄰近大面積堆載或基坑開挖卸載沉降就容易出現(xiàn)問題。本文對上海某別墅群部分房屋傾斜原因進行分析，介紹劈裂注漿糾傾技術(shù)在該工程的成功應用，為類似工程提供參考和借鑒。

1 工程概況

某工程位于上海青浦區(qū)，由若干淺基礎2層～3層低層別墅組成，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，半地下室，筏板—樁基復合基礎，筏板厚度300 mm，預制小方樁200 mm×200 mm，樁長16 m。小區(qū)道路將別墅圍合成不同組團區(qū)域，組團由南北兩排房屋組成，在房屋之間通過填土形成宅間花園。施工前場地主要為農(nóng)田和魚塘，魚塘底部有0.5 m厚淤泥土，清除淤泥后用粗砂石換填。地下室底板由②層褐黃～灰黃色粉質(zhì)黏土硬殼層作為筏板基礎持力層。下臥層土體主要是黏性土軟弱土層，含水量高、孔隙比大、壓縮模量小。各土層特性如表1所示。

表1 土層特性表

2 房屋傾斜情況

建成后住戶裝修時發(fā)現(xiàn)地坪有傾斜，檢測報告表明部分房屋傾斜率超過GB 50007建筑地基基礎設計規(guī)范中4.0‰的限值，最大值達到6.7‰，傾斜方向全部朝向宅間花園方向。房屋結(jié)構(gòu)完好，沒有發(fā)現(xiàn)裂縫等情況。由于施工沉降原始資料缺失，無法在短時間內(nèi)判明沉降變形速率和不均勻沉降發(fā)展情況，發(fā)現(xiàn)傾斜后立即在所有房屋四周布設一定數(shù)量的鋼釘作為沉降觀測點由專業(yè)單位定期跟蹤監(jiān)測沉降變形。

3 傾斜原因分析

通過分析，傾斜主要原因為以下2點：1)建筑規(guī)劃布局；2)基礎設計。

3.1 建筑規(guī)劃布局

建筑規(guī)劃布局通過宅間花園和小區(qū)道路高低錯落力求營造別墅區(qū)的層次感，但缺乏對土體荷載影響的基本認識和預估。

各花園堆土完成面與道路完成面的高差1.15 m～1.35 m不等，土體重度γ若按20 kN/m3計，兩側(cè)荷載差至少達到了23 kPa。在魚塘清淤回填地基處理工藝不完善的情況下，地基土仍存在固結(jié)沉降及次固結(jié)壓縮空間，容易產(chǎn)生較大壓縮變形。從上海某倒樓事件可知，近距離附加荷載對臨近基礎影響十分明顯，甚至可能導致傾覆，因此本工程土體附加荷載導致地基不均勻沉降，是房屋出現(xiàn)傾斜的直接原因。

3.2 基礎設計

低層建筑一般采用條基或筏基，為更好地控制沉降，本工程采用復合基礎。然而基礎—樁基復合基礎往往需要考慮基礎下土的作用，一旦土體附加荷載過大會使筏板基礎底部土層變形過大，進而影響基礎—樁—土的共同作用。

沉降控制復合樁基為摩擦型樁，主要起控制沉降的作用，上海市DG/T J08—40—2010地基處理技術(shù)規(guī)范中規(guī)定沉降控制復合樁基宜采用樁身截面邊長不大于250 mm、長細比80左右的預制混凝土小樁。本工程采用200 mm預制小方樁，尺寸偏小，樁端只進入⑤1-1黏土層，該層壓縮性較高，樁基尚有一定的刺入變形量，在上部堆土荷載較大的情況下對沉降控制作用不明顯。

從樁位布置角度分析，某四聯(lián)排屋樁位布置如圖1所示，設計單位僅考慮群樁形心和建筑形心基本保持對應，但并未考慮在靠近南面花園堆土側(cè)增加樁位，致使該側(cè)樁位數(shù)量偏少，不能起到控制不均勻沉降的作用，這同樣是造成傾斜的重要原因。

4 糾傾技術(shù)方案

4.1 糾傾方案選型

本工程若對房屋靠近小區(qū)道路側(cè)單邊迫降，會對燃氣、給排水、強弱電等大量配套入戶管線造成嚴重影響，修復代價和風險很大，因此不適用迫降法。抬升法主要方式有注漿和錨桿靜壓樁等，因部分房屋已交付業(yè)主使用，地下室裝修也已完成，錨桿靜壓樁需打穿地下室筏板基礎開洞作業(yè)，現(xiàn)場也不具備建筑外施打條件。結(jié)合工程實際選用注漿抬升方式。

注漿抬升主要有高壓旋噴樁、壓密注漿或劈裂注漿等幾種方案。場地內(nèi)除②-3粉砂層外，其余黏性土層的滲透系數(shù)普遍在10-7cm/s左右，一般壓密注漿難以達到理想效果，而劈裂注漿在透水性差的土體中也能有良好效果。高壓旋噴樁成本較高，易污染環(huán)境。經(jīng)研究后本工程最終選用劈裂注漿方案糾傾，經(jīng)歷先壓密后劈裂再滲透的過程，注漿階段會有明顯的頂升效應，初期以水平擠壓為主，后期會將漿液高壓劈裂入土體中，形成漿脈，并對土體產(chǎn)生豎向擠壓，最終構(gòu)成堅實的地基加固體網(wǎng)架，長遠來看可以更好地改善土體物理性質(zhì)。

4.2 注漿糾傾方案設計

以某四聯(lián)排屋為例，首先在南側(cè)外墻外0.6 m和1.2 m處布置兩排隔斷，梅花形布孔，孔距1.2 m，注漿段為地表下2.5 m～16.5 m。其次在外墻外1.2 m處布置一排190°加固注漿斜孔，注漿段為地表下9.5 m～15 m，主要作用于③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，此區(qū)段地基土承載力特征值和壓縮模量都很低，僅為60 kPa和2.8 MPa，需要注漿加強以減少后續(xù)變形。最后在外墻外2.2 m處布置一排210°糾傾抬升斜孔直接抬升，注漿段為地表下7 m～12 m。劈裂注漿剖面如圖2所示。

漿液材料為普通硅酸鹽水泥加粉煤灰配置的懸濁液，采用單向止逆噴漿頭，黏性土和砂性土地基注入率為15%和20%，注漿壓力最大約0.5 MPa，隔孔跳注，自上而下分段注漿，防止冒漿。注漿過程中實時動態(tài)監(jiān)測，嚴格控制注漿速度和壓力，各點抬升速率控制在5 mm/d～10 mm/d，保證均勻平穩(wěn)抬升，防止對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

4.3 糾傾控制目標

上海地區(qū)軟土地基土受荷后沉降變形根據(jù)地基類型的不同主要分為3類，本工程屬Ⅱ類區(qū)，施工期和竣工后1年～2年 內(nèi)累計固結(jié)沉降最高可達總沉降量的80%，之后較長時間可能會有少量次固結(jié)，沉降趨穩(wěn)。劈裂注漿實際重新起算了部分建筑施工期和竣工后固結(jié)初始時點。

由于部分住戶已入住裝修，而部分房屋仍處于毛坯狀態(tài)，因此糾傾目標不在于強行將建筑結(jié)構(gòu)抬升至水平，這會導致已裝修住戶地坪反傾，而是側(cè)重于適度糾傾，避免反傾。在考慮初始傾斜程度、固結(jié)沉降等方面因素后將各房屋注漿抬升完畢時點的傾斜率控制在0.5‰～2‰。在1年～2年土地固結(jié)沉降基本完成后，劈裂注漿形成的地基土加固體網(wǎng)架會發(fā)揮作用，使沉降趨穩(wěn)，次固結(jié)基本沒有或者很小，使遠期傾斜幅度穩(wěn)定在2.5‰～3.5‰?yún)^(qū)間，即小于《建筑地基基礎設計規(guī)范》中規(guī)定的4‰限值和CECS 225:2007建筑物移位糾傾增層改造技術(shù)規(guī)范中4.5‰的合格標準，也不至于矯枉過正出現(xiàn)反傾。

5 糾傾實施效果

以傾斜率6.7‰的某四聯(lián)排屋為例，糾傾前不均勻沉降已超過90 mm，布置7處沉降觀測鋼釘，1號～3號靠近道路側(cè)，4號～7號靠近堆土側(cè)，其差異沉降趨勢如圖3所示。糾傾前兩側(cè)差異沉降約為3 mm/半年～4 mm/半年，第7個月實施糾傾，當月整體抬升72 mm～82 mm不等，在第18個月，即糾傾一年后整體糾傾量為42 mm～49 mm，此后差異沉降減小至3 mm/半年，逐漸趨穩(wěn)。

通過一系列劈裂注漿，分別起到隔斷、加固和抬升作用，該四聯(lián)排屋成功實現(xiàn)糾傾，傾斜率由6.7‰最終穩(wěn)定在3.5‰左右。本工程需要糾傾的各建筑采取劈裂注漿加固抬升糾傾技術(shù)，均成功達到了預期效果。

6 結(jié)語

許多工程都試圖通過外總體地勢高差營造出錯落有致的視覺效果，然而建筑總體規(guī)劃布局時，往往會忽視與結(jié)構(gòu)尤其是地基基礎之間的關(guān)聯(lián)性。景觀綠化等大面積堆土對鄰近基礎會產(chǎn)生較大的附加荷載，從而使土體產(chǎn)生附加壓縮變形進而導致房屋傾斜變形。

考慮基礎下土體共同作用是一種較為經(jīng)濟合理的設計，但原建筑場地的地基處理效果好壞也對筏板—樁基復合基礎有一定的影響。在上海地區(qū)軟土地基本身壓縮性高的情況下，樁基設置于高壓縮性土層有一定的風險性，在附近有不均勻荷載的情況下容易產(chǎn)生不均勻沉降，從而破土體—筏板—樁基共同作用機制，并可能導致基礎破壞。在前期規(guī)劃設計時一定要對此充分評估和分析，根據(jù)地質(zhì)條件等情況統(tǒng)籌設計，充分考慮各類堆土產(chǎn)生的附加荷載及其可能的影響范圍，通過調(diào)整局部平面布置、對地基或者基礎形式進行加強、合理布置樁位等一系列手段來避免不良后果發(fā)生。