某住宅樓基礎(chǔ)沉降病害成因分析及基礎(chǔ)加固、樓體糾傾技術(shù)應(yīng)用

杜全云，王 丹

（1.甘肅中鐵建設(shè)工程有限公司,甘肅 蘭州 730000；2.陜西電建工程咨詢有限責(zé)任公司,陜西 西安 710000）

1 工程概況

某住宅樓樓體長度為50.0m，寬度為14.00m，建筑總高度為36.6m，總建筑面積為9850m2，其中地下室建筑面積為680m2。樓體為地下1 層，地上13層住宅樓，共設(shè)四個單元。結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

2 工程地質(zhì)條件

建筑場地南側(cè)為山坡，北側(cè)為溝谷，溝谷發(fā)育，切割較深。后經(jīng)人工挖填整平作為建筑場地。地層主要由回填土、卵石、砂巖及片麻巖組成?；靥钔林饕煞譃樯澳鄮r塊石，空隙較大，厚度約35m。在鉆探揭露深度內(nèi)未見地下水，可不考慮地下水對基礎(chǔ)的影響。

3 基礎(chǔ)沉降病害及成因分析

3.1 沉降病害

因該住宅樓樁基承載力不足及填土地基滲水后濕陷造成地基基礎(chǔ)不均勻下沉、樓體傾斜及墻體、梁柱出現(xiàn)裂縫。經(jīng)結(jié)構(gòu)安全性檢測鑒定：該住宅樓樁基底端未做擴(kuò)大頭，樁端未進(jìn)入持力層，樁基承載力不滿足要求；結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫及相鄰柱基沉降變形均已超出國家規(guī)范規(guī)定的限制要求，綜合結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全評定等級為Du 級。

3.2 成因分析

（1）原樁基數(shù)量不足，且未按要求設(shè)置承臺；

（2）樁底未做擴(kuò)大頭，且樁底位于填土中，未進(jìn)入持力層，樁基承載力不滿足；

（3）樁基承載力不足及地基滲水后濕陷造成樓體不均勻沉降變形，致使上部結(jié)構(gòu)變形。

4 結(jié)構(gòu)建模分析

該建筑結(jié)構(gòu)采用PKPM 建模計(jì)算、分析，主要分析結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)變形協(xié)調(diào)及框架柱軸力計(jì)算，依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.0.5 條中第1 項(xiàng)規(guī)定，按單樁承載力確定樁數(shù)時，傳至基礎(chǔ)上的作用效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下作用的標(biāo)準(zhǔn)組合，控制柱軸力計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 控制柱軸力計(jì)算結(jié)果表

5 加固糾傾方案

5.1 加固糾傾總方案

由于住宅樓傾斜是樁基承載力不足所致，根據(jù)傾斜方向、沉降量及基礎(chǔ)形式，將樓體基礎(chǔ)分為兩部分，一側(cè)為迫降區(qū)，另一側(cè)為調(diào)整區(qū)。綜合考慮施工安全可靠、技術(shù)可行及工程造價，該工程采用靜壓樁和鋼管樁相結(jié)合的方法對樓體地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。靜壓樁主要布設(shè)在傾斜方向一側(cè)，靜壓樁主要用以止傾，并通過壓樁對基土進(jìn)行擠密處理，增大地基土的密實(shí)度。當(dāng)靜壓樁起到止傾目的時，施作鋼管樁，最終在靜壓樁、鋼管樁頂部增設(shè)承臺與樓體下部受力構(gòu)件連為一體，使樓體上部荷載傳至新增樁體，達(dá)到鋼管樁、靜壓樁與原樁基同時受力的目的。樓體糾傾優(yōu)先采用掏除樓體迫降區(qū)樁周土來降低樁基承載力來回傾，若該方法不能完全達(dá)到糾傾目的時，結(jié)合割樁來進(jìn)行糾傾。

5.2 樁基加固

因建筑地基填土厚度大，樁基未進(jìn)入持力層,樁底未做擴(kuò)大頭，導(dǎo)致樁基豎向承載力不夠，地基土滲水后濕陷下沉，造成樁基的不均勻沉降，最終使樓體傾斜變形和填充墻開裂變形，因此本著利用原有樁基剩余承載力的原則，首先對樁基進(jìn)行加固，提高樁基承載力，防止樓體進(jìn)一步變形。

1）靜壓樁。靜壓樁由Φ168×5 鋼管及管內(nèi)灌注細(xì)石混凝土制作而成，靜壓樁的間距依據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳力進(jìn)行布設(shè)，樁長不小于30m，壓樁軸力為600kN。為達(dá)到初期止傾目的及加固效果，靜壓樁由樁長和壓樁軸力同時控制，同時考慮到地基填土厚度較大為確保壓樁后承載力的持久性，以壓樁長度進(jìn)行校核。

2）鋼管樁加固。依據(jù)鋼管樁單樁靜載荷試驗(yàn)和上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)整體建模驗(yàn)算、分析結(jié)果，在地下室樁頂基礎(chǔ)梁下部施作鋼管樁，其樁成孔直徑為200mm，內(nèi)置φ180×6 鋼管，孔內(nèi)灌注高強(qiáng)度水泥漿，強(qiáng)度不低于M50。其樁底穿過填土層進(jìn)入持力層不小于2.5m。本著利用原有樁基剩余承載力的原則，鋼管樁盡量靠近原有樁基形成明確傳力路徑，同時考慮到下部受力構(gòu)件位置及鉆孔設(shè)備與地下室作業(yè)空間的關(guān)系進(jìn)行布設(shè)。

3）鋼管樁承臺。鋼筋混凝土承臺布設(shè)于靜壓樁、鋼管樁頂部，同時通過承臺與原有樁基相連成為一個整體，使新增鋼管樁與原有樁基共同承受上部樓體豎向荷載，達(dá)到地基基礎(chǔ)加固目的。

5.3 樓體糾傾

在地基基礎(chǔ)加固完成的基礎(chǔ)上，在樓體沉降量小的一側(cè)進(jìn)行通道開挖，為糾傾工作做準(zhǔn)備。具體糾傾工作如下：

1）掏土。在傾斜樓體沉降較小的一側(cè)計(jì)劃有序的掏除樁基周邊土體，目的解除樁與土的相互摩擦力，故而是樁基承載力降低，從而引起該側(cè)樁基下沉，最終達(dá)到糾傾的目的。

2）割樁。若樁基周邊掏土不能完全達(dá)到樓體糾傾目的時，采用割樁法進(jìn)行樓體糾傾，根據(jù)樓體的下沉量，精確計(jì)算出每根樁基的糾傾割樁量和割樁截面形式。本次割樁采用不同直徑的水磨鉆來開孔割樁，同一根樁基割樁時要在同一截面對稱開孔，孔與孔之間要預(yù)留樁體混凝土，其目的是利用樓體自重，使預(yù)留的樁體混凝土在可控范圍內(nèi)塑形變形至破壞，最終使樓體逐漸緩慢下沉達(dá)到糾傾目的，滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)束語

1）在大厚度填土地基中，與以往其他加固措施相比,鋼管樁加固技術(shù)具有可操作性強(qiáng)、適應(yīng)能力強(qiáng)、安全可靠、施工周期短、環(huán)境影響小和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。

2）因該地基基礎(chǔ)加固受地下室空間限制及地基填土厚度大基礎(chǔ)底端難以進(jìn)入穩(wěn)定地層，同時考慮到加固技術(shù)快速有效，故而采用靜壓樁止傾、鋼管樁加固。

3）為了經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)安全可靠，該地基基礎(chǔ)加固在原有樁基剩余承載力的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，這樣可以利用原有樁基承載力及側(cè)向剛度，尤其是在大厚度填土地基中混凝土樁基可以彌補(bǔ)鋼管樁側(cè)向剛度的不足。

4）樓體基礎(chǔ)加固與糾傾同等重要，快速加固地基基礎(chǔ)止傾，防止樓體繼續(xù)傾斜變形和結(jié)構(gòu)破壞；糾傾過程中，確保該樓體“慢速、平穩(wěn)、安全、線性”回傾，不致二次或多次結(jié)構(gòu)損傷。

5）應(yīng)把監(jiān)測工作貫穿于施工的全過程，并及時反饋信息和信息處理，做到“動態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工”，確保樓體結(jié)構(gòu)及施工安全。