既有建構筑物糾傾抬升方法與注漿抬升糾傾方法比較

崔學棟

北京恒祥宏業(yè)基礎加固技術有限公司 北京 100097

1 概述

目前，由于勘察、設計和施工使用不當造成的建構筑物傾斜的事例頻發(fā)，造成巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的安全威脅[1-3]。如果能夠采取經(jīng)濟合理的手段糾正既有建構筑物的傾斜，那么便可以降低風險、保證安全，并且為工程建設提供一定容錯。

我國已經(jīng)頒布了《既有建筑物地基基礎加固技術規(guī)范》（JGJ123）與《建筑物傾斜糾偏技術規(guī)程》（JGJ270）提出了安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理的建構筑物加固與糾傾技術方法，是巖土界多年實踐的智慧結晶，在工程實踐中也得到了驗證[4,5]。但是，在上述規(guī)范中并無提及采用注漿法對既有建構筑物進行糾傾抬升。目前，已有學者、工程師采用注漿法進行地基處理和建構筑物傾斜糾偏，發(fā)現(xiàn)此方法能夠有效地控制地基沉降，并且編制團體標準來對該種方法進行規(guī)范[6]。也有工程師成功運用注漿的方法實現(xiàn)了占地面積330×310m2的商貿區(qū)（4F/2F）的傾斜糾偏[7]。

因此，本文在前人的基礎上加以總結，對現(xiàn)有的既有建構筑物糾傾抬升方法與注漿抬升糾傾方法進行對比，在選擇既有建構筑物糾傾抬升方法時可以參考。

2 既有建構筑物常用糾偏方法

既有建構筑物糾傾抬升方法可分為迫降法、抬升法和綜合法，迫降法原理是在傾斜建構筑物沉降較小的一側，采取技術措施抬高基礎或結構，包括掏土法、輻射井射水法、地基應力解除法、浸水法、降水法、堆載加壓法、樁基卸載法；抬升法是在傾斜建構筑物沉降較大的一側，采取技術措施抬高基礎或結構，包括錨桿靜壓樁法、坑式靜壓樁法和上部結構托梁抬升法；綜合法是上述兩種方法的綜合運用[5]。

2.1 掏土法

掏土法采用抽或掏的方法在淺層地基土掏取一定量的土，從而使得建筑物沉降量小的一側發(fā)生沉降，以達到糾傾的目的。在施工時，需要將基礎兩側或一側進行開挖進行作業(yè)。掏土法采用的設備較為簡易，如：小鏟、鐵鉤等，少用到鉆機。由于掏土作業(yè)的機械化程度不高，所以一般作為淺基礎的糾傾方法，但是由于施工技術的不斷進步，這種方法也應用在深基礎中[8]。

掏土法糾傾施工方法較為簡單，施工周期長，適用于粉土、素填土等軟土層，對于硬土則需要小心謹慎使用。倘若一次性掏土量過大有可能對既有建構筑物產(chǎn)生二次破壞，因此采用合理的掏土批次和掏土量，能夠有效地避免對既有建構筑物產(chǎn)生二次破壞。

2.2 輻射井射水法

輻射井射水法是在沉降量較小的基礎范圍內，采用高壓水槍射水取土，井周圍的土體形成孔洞，土體浸水軟化，在基礎壓力作用下孔洞會產(chǎn)生徑縮，孔壁土下落等現(xiàn)象，引起基底壓力重新分布，造成建筑物沉降小一側局部下沉，達到糾偏的目的[9]。

輻射井射水法使用范圍較廣，適用于黏性土、淤泥質土、粉土、砂性土、填土等建筑物的糾偏工程。在使用時需要開挖和砌筑一定數(shù)量的輻射井，因此該方法的施工周期相對較長，約為30-45d左右，與既有將構筑物占地面積，輻射井數(shù)量有關[10]。該方法不適用在邊坡地段建筑物采進行糾偏，容易造成邊坡失穩(wěn)。

2.3 地基應力解除法

所謂地基應力解除法是在傾斜建筑物原沉降較小的一側布設大直徑鉆孔排，并有計劃、有次序、分期分批地在適當?shù)纳疃鹊你@孔處掏出適量的軟弱土層，并配合以各種促沉措施，使地基應力在局部范圍內得到解除，促使軟土向該側移動，從而增大該地基沉降量。

實踐表明，地基應力解除法在地基土為淤泥的土層中應用最為有效，其中最著名的糾傾應當為比薩斜塔的糾傾[11]。該方法適用于厚度較大軟上地基上的淺基礎糾偏工程；施工前需要根據(jù)工程地質條件、基礎類型等進行設計。該方法原理十分簡單，同時操作也十分簡單，施工周期也較為長。

2.4 浸水法

浸水法適用范圍較小，僅適用于濕陷性黃土地區(qū)，并且不能用于邊坡地段建筑物糾傾。其原理是利用濕陷性黃土的濕陷性來進行糾偏[12]。此方法對周圍建筑物影響也較大，因此在城市濕陷性黃土地區(qū)基本不采用此方法。

2.5 降水法

降水法原理是利用抽水的方法降低地下水位，使得地基土中的有效應力增加，從而使得基礎產(chǎn)生新的沉降[13]。適用于地下水位較高、地基土為軟土并且地基土中固結程度不高、上部建筑物結構剛度較好的淺基礎糾偏。

這種糾傾方法原理簡單，施工也較為方便，但是降低地下水會影響相鄰建筑物的沉降。加之近年大量的地下水開采也造成了不良環(huán)境影響，國內很多地區(qū)，特別是華北、西部干旱半干旱地區(qū)已經(jīng)對地下水資源開展了嚴格的保護，所以該方法目前使用還是較少。

2.6 堆載加壓法

堆載加壓法與常用的地基處理中的堆載預壓方法原理一致，可應用于既有建構筑物的傾斜糾偏中。其原理是在固結程度不高的軟土地基中，如淤泥、淤泥質土地基中施加荷載，使得建筑物沉降量較低的一側發(fā)生新的固結沉降，同時提高地基土的密實度，增強地基土的承載力[14-15]。

我國軟土地區(qū)分布較廣，因此這種方法得到了推廣，工程實踐表明此方法的可靠性高，糾傾效果好，加載使得土體中有效應力緩慢增大，建筑物的沉降也逐步進行的，不會對建筑物產(chǎn)生二次傷害。但是地基土的固結需要一定時間，因此該方法施工周期也相對較長。

2.7 樁基卸載法

樁基卸載法是深基礎中常用的糾傾方法，按照卸載位置的不同，可以分為樁頂卸載法和樁側卸載法。樁頂卸載法一般適用于灌注樁，是根據(jù)上部結構荷載情況與單樁豎向承載力特征值進行設計，在樁頂位置對樁進行截斷，從而達到糾傾的目的。樁身卸載法適用于摩擦型樁，是采用射水、取土、浸水等方法降低樁的側摩阻力，使單樁豎向承載力特征值減小，并發(fā)生沉降，之后再采用注漿等方式恢復其一定的承載力，從而達到糾傾的目的[16]。

此糾傾方法施工較為復雜，特別是采用樁頂卸載法，需要采用托換體系支撐上部結構，在進行斷樁，需要工程師設計十分合理，同時施工隊伍有很強的經(jīng)驗性。樁身卸載法不易操作，很難控制側摩阻力達到糾傾設計值。倘若處理不當，常常伴隨著“廢樁”的風險，需要設計與施工緊密配合。

2.8 錨桿靜壓樁抬升法

錨桿靜壓樁是目前業(yè)內較為推崇的一種糾傾抬升的方法，適用于鋼筋混凝土基礎且上部結構自重較輕的多層建筑物，但是由于施工設備的進步，此方法也應用在高層建筑中[17]。其原理是采用錨固于原有基礎中的錨桿提供反力來進行壓樁，增強地基土的承載力，從而達到抬升糾傾的目的。

該方法由于國產(chǎn)機械設備的系列化而逐步在全國范圍內推廣開來，最大壓樁力也同步提高，適用范圍變廣，糾傾抬升建筑物從多層建筑到高層建筑[18]。相對于坑式靜壓樁抬升法，該方法不用大量開挖地面，但是依然需要對原有地面進行破拆，打入錨桿后再進行壓樁，必要的時候會打穿基礎。錨桿布設和壓樁需要大量的時間，因此該方法的施工準備相對周期較長，而抬升速率相對較快。

2.9 坑式靜壓樁抬升法

坑式靜壓樁抬升法適用于地基土為軟土的建構筑物。施工時在被加固建筑物一側開挖小型基坑，并進行支護，在基礎梁、承臺梁或基礎底面開挖一小坑進行壓樁施工作業(yè)，以原有結構為千斤頂反力點，將樁逐段壓入土中，接成樁身，后用牛腿將千斤頂托換，最后采用素混凝土澆筑形成承臺[19]。

該方法施工周期較短，但是開挖對地基土的影響較大，對基礎有一定的影響，相對于錨桿靜壓樁抬升法，該方法不適用于地下水較高的軟土地基和砂性土，并且對建構筑物的自重有一定的要求。

2.10 上部結構托梁抬升法

上部結構托梁抬升法主要包括砌體結構托梁抬升法和框架結構托梁抬升法。砌體結構托梁抬升法是在砌體墻下設置托梁，在砌體中開洞，設置千斤頂，達到目標抬升量后對抬升間隙進行充填。框架結構托梁抬升法是在框架柱兩側設置牛腿，在框架結構首層柱適當位置設置托換梁體系，由托換梁-千斤頂、框架柱和基礎形成新的傳力體系，截斷原框架柱，通過千斤頂頂升達到糾傾的目的。

該方法適用于多層建筑的淺基礎抬升，上部結構荷載較大的情況謹慎使用。該方法抬升速度較快，能夠較為快速地達到目標抬升量，但是需要原有的結構進行破壞，形成新的傳力結構。在施工時需要完備的施工組織，相對于迫降法而言，施工較為復雜。因此該方法使用案例較少[20]。

3 注漿抬升糾傾法

注漿法通常運用于煤礦、鐵路和公路等隧道工程的圍巖加固，在水利工程領域通常作為止水加固的方法，在基礎工程領域通常運用于地基加固。但已有很多工程案例證明，如果采用恰當?shù)淖{設計和注漿材料，注漿法可以對既有建構筑物進行糾傾抬升，同時也能加固地基土，提高地基承載力[21-22]。

其原理是在淺層軟弱土中進行注漿，形成“筏形復合地基”，改善加固區(qū)內的軟弱土層的物理力學性質，筏形復合地基能將上部結構傳下來的荷載較為均勻的擴散到周圍土層中，提高承載力的同時，對基底壓力進行了擴散。對加固區(qū)以下軟弱地基土產(chǎn)生“壓密”效果的同時，使得地基土的圍壓增加，密實度提高，提高土層的承載力。

該糾傾抬升方法施工噪音小、對環(huán)境影響小、施工精度（能達到±2mm），相對于迫降法（掏土法、地應力解除法、輻射井射水法、浸水法、降水法、堆載加壓法、樁基卸載法）和抬升法（上部結構托梁抬升法和錨桿靜壓樁抬升法）施工周期相對縮短20%~50%；相對于傳統(tǒng)迫降法和抬升法工程造價節(jié)約20%~40%。是一種穩(wěn)定、可靠、安全、經(jīng)濟的糾傾抬升方法。

4 結束語

根據(jù)前文所述目前《建筑物傾斜糾偏技術規(guī)程》推薦的糾傾抬升方法和注漿糾傾抬升方法進行對比，得出結論如下：

（1）很多工程已經(jīng)證明注漿糾傾抬升方法是一種可靠、安全、經(jīng)濟的糾傾抬升方法。

（2）注漿糾傾抬升方法相對傳統(tǒng)抬升法具有無破拆、對既有建筑結構影響小和造價低的特點，相對于傳統(tǒng)迫降法具有施工周期短、造價低的特點。

（3）注漿糾傾抬升方法能分散上部結構傳至基礎的應力，能增強地基土的承載力、改善加固區(qū)以下的地基土應力狀態(tài)，既能加固土地基土，同時也能進行糾傾抬升。

（4）現(xiàn)有注漿糾傾抬升方法可以抬升20層的高層建筑，適用范圍較廣。