某框架結構建筑物糾偏加固及施工過程突發(fā)情況應對方案

程明星

（紹興佳固建筑有限公司，浙江紹興312000）

常用迫降糾傾方法有掏土法、浸水法、降水法、加壓法、振搗液化法、淤泥觸變法、樁基卸載法等。而樁頂卸載法的原理是通過截斷某些樁，使建筑物荷載重新分配到另一些樁身上，使樁產(chǎn)生沉降或樁頭破壞下沉。達到糾傾目的后，重新恢復、加固被破壞的樁基。該法糾傾風險大，相關文獻都建議慎重選用。

本工程采用了截樁糾偏，通過對沉降數(shù)據(jù)的分析并結合相應的工況，對樁體的刺入變形進行有效利用，取得了較好的施工效果。施工中減少了許多繁瑣的工序，且迫降量精確可控?，F(xiàn)整理成文，供同行參考。

1 工程概況

1.1 施工前工程概況

溫嶺市某學校綜合樓由溫嶺市建筑設計研究院設計，綜合樓為6層框架結構（南側(cè)局部5層），建于2009年。綜合樓建筑底層面積為917.15 m2，建筑總面積為5 479.8m2，建筑高度為22.1m，設計使用年限為50年?；A設計等級為乙級，樁基均為鉆孔灌注樁，單樁承臺基礎，以○10－1層礫砂層為樁端持力層，樁長約60 m，其中南側(cè)?軸和北側(cè)?軸Φ700鉆孔灌注樁單樁承載力為2 500 kN，中間?軸及北側(cè)?軸樓梯間Φ800鉆孔灌注樁單樁承載力為3 200 kN，真實施工狀況不詳。

綜合樓于2009年完工，交付使用一年后，綜合樓南北側(cè)出現(xiàn)十分明顯的不均勻沉降發(fā)展狀況，經(jīng)測量，其向北傾斜率為19‰，已遠超《危險房屋鑒定標準（JGJ 125—99）》規(guī)定的危房7‰標準值，且該樓既有的差異沉降還在迅速擴大（南北沉降差異保持在0.2～0.4mm／d），致使既有傾斜處于迅速發(fā)展態(tài)勢。建筑物使用安全隱患十分嚴重，亟需糾偏加固處理。

1.2 地勘情況

地基土物理力學性能指標見表1。

表1 地基土物理力學指標設計參數(shù)

2 預定方案

2.1 處理要點

現(xiàn)經(jīng)多方協(xié)商并根據(jù)建設單位要求，擬對附屬用房進行基礎托換控沉加固和迫降糾偏處理，以確保綜合樓結構安全并恢復房屋正常使用功能。具體加固糾偏處理要點包括：

1）對?軸基礎進行基礎補樁控沉處理，盡快控制房屋北側(cè)快速沉降狀況和不均勻沉降加大發(fā)展趨勢；

2）對?軸和部分?軸既有樁體采用截樁糾偏處理，減少房屋現(xiàn)有的傾斜過大狀態(tài)，恢復房屋的正常使用功能。

根據(jù)業(yè)主要求，上述糾偏加固處理方案分步實施，本期先進行房屋糾偏處理，糾偏完成后再進行房屋基礎控沉加固處理。

2.2 技術方案簡述

預先通過在樁體上新澆托盤牛腿并采用千斤頂進行基礎托換，再對?軸和部分?軸既有樁體進行截樁分離，通過托換千斤頂進行逐步迫降糾偏，糾偏至目標后，對截斷分離樁體恢復加固施工。

具體技術方案參見圖1。

糾偏處理施工流程如下：

基礎土方開挖→托盤牛腿澆注→灌注樁截樁分離→迫降糾偏→樁身加固恢復施工→土方回填施工→地面恢復施工。

圖1 預定方案托換底盤平面布置

2.3 施工要求

1）基礎土方開挖后托換迫降施工前，應對既有基礎鋼筋混凝土承臺和樁身進行檢查，若發(fā)現(xiàn)原基礎結構尺寸、混凝土強度與原設計圖紙不一致或存在相關的工程質(zhì)量缺陷時，施工單位應進行記錄檢查并向設計人員報告，得到設計人員同意后方可繼續(xù)相關的后續(xù)施工工作。

2）施工單位在施工過程中必須做好對新舊基礎混凝土澆筑界面的處理，鑿毛、充分濕潤、接漿（或使用其他界面劑），保證連接面的質(zhì)量及可靠性。

3）糾偏處理施工前，應由專業(yè)測量人員對各測點外墻傾斜值及室內(nèi)樓面高差進行復核檢測，并依據(jù)業(yè)主要求確定合理的頂升目標值。

4）糾偏處理前，建立周密、合理的監(jiān)測體系（保護房屋外墻傾斜監(jiān)測、樓地面沉降監(jiān)測、房屋既有結構裂縫和新產(chǎn)生結構裂縫的發(fā)展監(jiān)測），糾偏過程中，專人每天不少于2次進行測量、檢查監(jiān)測，糾偏補樁后三個月內(nèi)進行周期性（每周一次）測量監(jiān)測。

5）糾偏處理施工前，認真處理好房屋關鍵構造節(jié)點的加固處理措施，特別是現(xiàn)已產(chǎn)生的結構損壞缺陷必須預先進行加固處理，確保房屋糾偏過程中的房屋整體結構安全。

3 突發(fā)情況

3.1 情況簡述

糾偏工作于2010年11月26日進駐現(xiàn)場，進行房屋糾偏處理施工。至12月6日已經(jīng)完成?軸土方開挖和?軸西側(cè)4個截樁承臺的部分土方開挖。根據(jù)動態(tài)信息化施工需要，于12月7日進行了第三次沉降檢測，測量數(shù)據(jù)表明11月26日至12月7日期間北側(cè)3個測點沉降速率加速至約1 mm／d，南側(cè)3個測點反而有所上抬，沉降發(fā)展態(tài)勢甚不理想，嚴重超出了原方案編制時的預期態(tài)勢。但房屋的梁、柱、板通過裂縫監(jiān)測發(fā)現(xiàn)無明顯擴大，根據(jù)沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制南北向各條軸線展開圖（圖2），發(fā)現(xiàn)南北向各條軸均為以?軸作為轉(zhuǎn)動軸進行線性變形，以此判定中間及北側(cè)工程樁承荷處于極限狀態(tài)，南側(cè)樁處于沉降基本穩(wěn)定狀態(tài)且房屋整體剛度較好。鑒于原地基基礎如此靈敏和沉降速率過大狀態(tài)，需重新編制實施綜合樓糾偏方案。

圖2 預定方案施工期間測得的數(shù)據(jù)及相應展開圖

3.2 原因分析

1）綜合樓為6層框架結構（南側(cè)局部5層），建筑本身重心偏北，使用一年后，綜合樓南北側(cè)出現(xiàn)十分明顯的不均勻沉降發(fā)展狀況，向北傾斜率達到19‰，已遠超《危險房屋鑒定標準（JGJ125—99）》規(guī)定危房7‰標準值，且該樓既有的差異沉降還在迅速擴大，致使既有傾斜處于迅速發(fā)展態(tài)勢，以此判定中間及北側(cè)工程樁承荷處于極限狀態(tài)，不能有效地承載上部荷載。

2）底層地面混凝土厚約150 mm，內(nèi)配鋼筋為：材質(zhì)HPB235，直徑8 mm，間距250 mm，雙向單層。當時施工工序是鋼筋通鋪后澆筑地坪混凝土，然后在地坪上放樣砌墻，迫降施工前局部地坪已有隆起，以此可推定經(jīng)過前期的大幅沉降，底層地坪也分擔了一部分上部荷載。然而中間軸托換承臺施工，勢必進行地坪開鑿。地坪一動就減少了基礎底面積，與此同時也增加了現(xiàn)存基礎的附加應力，從而引發(fā)沉降加劇。

3）地勘顯示地表水位為3.20 m，因迫降施工需要，中間及北側(cè)工程樁制作托換承臺需開挖至地表水位以下1.8 m，為保證開挖順利，必須進行坑內(nèi)降水。施工作業(yè)期間的降水，勢必引起土體固結，原有平衡被打破，必須有更大沉降才能繼續(xù)承載現(xiàn)有建筑。

4 方案調(diào)整

4.1 新增內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)有工程條件，錨桿靜壓樁設計方案如下：

工程在?軸處補入300 mm×300 mm的錨桿靜壓樁28支，錨桿靜壓樁單樁承載力特征值為500 kN，壓樁力不小于650 kN，以④圓礫層為樁端持力層，樁長約為20 m；若⑤－1圓礫層較薄穿透后，則應以⑧圓礫層或⑦黏土層為樁端持力層，樁長約35 m。壓樁施工中以壓樁力控制為主，樁長控制為輔。

根據(jù)錨桿樁壓樁需要，在原基礎承臺和地梁基礎上，新增設鋼結構梁式樁托換結構。具體為在承臺上增設鋼梁，在鋼梁上設置壓樁反力架，成樁后，鋼梁托換結構新澆外包鋼筋混凝土，作為錨桿靜壓樁樁頂基礎承臺結構。

施工流程為：土方開挖→承臺鉆孔→錨栓設置→鋼梁安裝→反力架安裝→錨桿靜壓樁→封樁→鋼梁外包混凝土→地面恢復施工。

4.2 調(diào)整方案回顧

本工程施工分為五個階段實施：

第一階段為暫停房屋中間及南側(cè)工程樁處地坪開鑿與土方開挖及降水作業(yè)，清理房內(nèi)堆土，北側(cè)（?軸）的承臺上增設鋼梁（自重輕時間短，見圖3），采用28支截面為300 mm×300 mm，長度約為20 m的錨桿靜壓樁加固既有基礎，采用28付封樁反力架配50 t螺旋千斤頂對沉壓完畢的錨桿樁馬上實施加載，盡快控制房屋北側(cè)快速沉降狀況和不均勻沉降加大發(fā)展趨勢，測量結果表明全部錨桿樁沉壓完畢直至房屋迫降完成，房屋北側(cè)無沉降。

圖3 新增鋼梁

第二階段為取消房屋中間軸樁土方開挖及原方案涉及中間軸的工作，中間一排樁在不截樁分離的情況下，通過樁頂荷載自然增加，使其刺入變形，達到房屋糾正的目的。僅對房屋南側(cè)進行土方開挖做好基坑支護工作，并澆筑托盤牛腿（圖4）。

第三階段為采用千斤頂進行基礎托換，并進行靜力切割，使原灌注樁分離（圖5）。

第四階段為防震系統(tǒng)施工，頂升測量系統(tǒng)設立及管道處理，進行現(xiàn)場試降，正式迫降施工以及全程監(jiān)控。

第五階段為托盤牛腿中千斤頂撤除，對截斷分離樁體進行恢復。

4.3 方案實施難點解決

圖4 托盤牛腿

圖5 灌注樁靜力切割

施工中設法克服了以下難點：1）打入4 m腳手架鋼管，基坑支護效果很理想，測量顯示圍墻及室外路面基本無影響；2）基坑底埋入110PVC管，然后鋪上石子及毛竹片進行降水，即使是雨天，也能保證基坑內(nèi)施工無積水；3）原承臺增設鋼梁時，由于承臺高低、大小不一及管線密布，無法按圖施工，筆者單位根據(jù)現(xiàn)場具體情況，及時修改并馬上進行相應加固處理，僅用10 d就完成了所有鋼梁拼制安裝工作；4）錨桿樁壓樁施工時，一般都會產(chǎn)生一定的附加沉降，在原樁處于極限承載狀態(tài)進行施工更是無法避免更大的附加沉降。筆者單位采用28付封樁反力架對沉壓完畢的錨桿樁馬上實施加載封樁，全部錨桿樁沉壓完畢直至房屋迫降完成，房屋北側(cè)無一點沉降；5）集群千斤頂50 t與100 t進行同步、均勻、協(xié)調(diào)的操作，使糾偏效果顯著；6）迫降施工中保證了主體縱向各軸線迫降點始終保持線性狀態(tài)。

5 迫降糾偏處理成果

房屋北側(cè)?軸迫降量略有抬升，南側(cè)?軸迫降量達336 mm左右，主控墻角傾斜度糾偏量見表2。

表2 主控墻角傾斜度糾編量

6 結 語

工程質(zhì)量竣工自評意見如下：

1）基礎經(jīng)托換加固處理，地基基礎安全度大幅提高，促使地基變形沉降速率大大減少；

2）通過迫降糾傾徹底消除了結構傾斜和樓面結構高差，消除了主體結構危險點，提升了結構安全度和正常使用功能；

3）糾傾施工沒有引發(fā)結構性損裂，即對基礎、結構完整和安全性以及建筑物的使用功能沒有帶來負面影響；

4）工程綜合質(zhì)量達到了施工承包合同和驗收規(guī)范的要求。

綜上所述，溫嶺某學校綜合樓迫降糾偏及基礎加固工程施工已取得方案所定的預期目標，建筑物的安全及正常使用得到恢復。迫降施工中及時掌握房屋的變形信息尤為重要，并以此來優(yōu)化施工方案，進行科學的動態(tài)施工，可達到事半功倍的效果。