上海市闵行区某办公楼纠偏加固实例分析

【摘 要】本文对软土地区房屋基础纠偏加固设计、施工及实施效果的实例进行了阐述分析，指出了软土地区房屋基础纠偏加固设计应遵守的原则及程序，对类似地区房屋基础纠偏加固具借鉴意义。

【关键词】实例；纠偏加固；掏土；锚杆静压桩；软土地基

The Analysis of Rectification and Reinforce for Building in Minhang District of Shanghai

HU Yang

（Geocon Inter Civil end Consulting Ltd. Shanghai， Shanghai 200083， China）

【Abstract】The example of rectification， reinforce， construction and result of house foundation in the soft soil area is detailed discussed in this paper， indicate the principle and procedure that it must obey， and can be made use of in the house foundation in same area.

【Key words】Example； Rectification； Reinforce； Dig soil； Static pressure pile of anchorage bar； Foudation in the soft soil area

0 引言

软土地区常因房屋上部荷重不一、或建筑物体型复杂形心与重心不一、或因为下部土层、软弱层厚度不一，软弱层分布不一，导致房屋不均匀沉降、倾斜。房屋纠偏的方法主要有：掏土纠偏、降水纠偏、浸水加压纠偏、堆载纠偏、注浆抬升纠偏、顶升纠偏、应力解除法纠偏[7]、综合纠偏等方法[1-12] 。20世纪80年代上海地区建造的多层住宅，大多采用天然地基，基础沉降量偏大，不少亦发生不均匀沉降，倾斜超出规范要求，需纠偏加固。

本文系统介绍了软土地区房屋由于地基变形大，引起不均匀沉降和倾斜超标的纠偏加固设计，采取钻机掏土纠偏、锚杆静压桩加固施工，及实施效果监测分析的成功实例。

1 工程概况

上海某公司办公楼位于闵行区，房屋平面呈矩形，为六层砖混结构，占地约616m2，建筑面积约3688m2，建筑总高度为25m；墙下钢筋混凝土条基，基础埋深1.50m，外墙基础宽度2m，墙下基础厚度250mm，基础边缘厚度150mm。该楼建于1985年，2009年在其房旁侧建另一楼，两楼比较发现此楼倾斜，经检测房屋由南向北倾斜，斜倾率8.5‰左右。

2 场地工程地质条件

场地土层分布情况如表1，该场地⑤2层以浅土层相对较差，性质相对较好桩基持力层为⑤3层，埋深约为19米。办公楼北侧原有一条近东西向的暗浜。场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水。地下水埋深在0.60-0.80米之间。本场地地下水及地基土对混凝土不具腐蚀性。

场地土层特性及主要力学性质指标见表1。

表1 土层特性主要力学性质指标

3 房屋沉降倾斜现状与原因分析

引起房屋倾斜原因是房屋北侧原有一条近东西向暗浜，其土层强度低、压缩性高、土性差，暗浜处理未到位，持力层土层不均匀，导致房屋北侧沉降大，引起房屋向北倾斜。平均倾斜率8.5‰。（见图1）

图1 房屋垂直度测量结果与检测点、桩位掏土孔平面布置示意图

注：1.图中为锚杆静压桩，桩身断面250×250mm，设计桩长200m；

2.图中为掏土孔，每个掏土孔分三个方向掏土，中间空10m，分叉孔8m；

3.压桩处基外挑1000mm，基础边缘厚度150mm，坡度为1：8；

4.图中192房屋垂直度测量结果（单位为mm，箭头表示倾斜方向）；

5.C6为监测点.

4 房屋加固纠偏设计方案

4.1 房屋纠偏设计原则

纠偏是指对已发生较大倾斜的建筑物进行扶正的施工与监测过程。对房屋基础沉降已基本稳定的建筑物可只采用纠偏对房屋进行直接扶正，对已发生较大倾斜且沉降速率仍较大，若想彻底根治房屋倾斜，不仅需纠偏，并且需要对基础地基进行加固，这样，施工后房屋才不会再次发生倾斜。

4.2 纠偏设计方案

据房屋倾斜状况及沉降发展趋势，拟采用对房屋进行纠偏并同时对地基进行加固的施工方案。

因房屋向北侧倾斜，所以在南侧布置掏土孔，进行纠偏；因为房屋北侧沉降大，故在房屋南侧按一墙一桩、北东角加桩的原则布置锚杆静压桩（共16根）加固，使其稳定减少沉降；南侧在掏土纠偏达到设计要求后亦进行锚杆静压桩加固，以起到稳定房屋沉降的目的；因房屋整体性较差，故在西侧亦可布置了2根锚杆静压桩，以起到稳定、加固、止倾的作用。

（1）桩型、桩径、桩长确定与单桩承载力设计值估算。

据房屋沉降倾斜状况及场地工程地质条件，拟定本工程采用锚杆静压桩为250×250mm预制方桩，每节段长2-2.5m，有效桩长为20.0m（控制在17-21米之间），桩尖进入⑤3层。单桩承载力设计值为250-300kN（设计施工25根，群桩承载力设计为6500-7800kN，即总提供承载力为房屋总荷重的重量15%-20%，可达到对房屋纠倾加固要求。桩位布置见图1。

（2）基础底板抗冲切验算

FL≤αftumh0

式中：FL——作用于冲切力破坏锥体上的冲切力设计值，取单桩承载力设计值；

ft——承台混凝土抗拉强度设计值（fc=1.1N/mm2）；

um——冲击波、破坏锥体一半有效高度处的周长（um=1632）；

h0——承台冲切破坏锥体的有效高度（h0=181）；

α——冲切系数，α取0.6；

0.6×0.9×181×1632=159000N=159kN<300kN

由此可见，单桩承载力设计值大于基础底板抗冲切力，基础底板需加固处理。

（3）最终压桩力的确定

P（pc）=Kp×Rd

式中：Rd——单桩承载力；

Kp——0.96-1.30砂土、粘性土，素填土为1.50。 Kp按地质勘察报告加权平均，取值为1.2；

最终压桩力=单桩承载力设计值×1.2=360kN。

（4）、掏土量的计算

掏（排）土纠偏是指在倾斜建筑物基础沉降的部分采取掏（排）土的迫降措施，形成基底下土体部分产生空洞，依靠结构物自重挤压土体，产生一定侧向挤出变形，迫使基础下沉，使不均匀沉降得到调整，从而达到纠偏目的。

掏土量Q计量：

Q=K×L×B×ΔS =0.22×14.8×49.6×0.159=25m3；

式中：K——经验系数， 经验值取0.22（条基）；

L——基础底面的长度；

B——基础底面的宽度；

ΔS——差异沉降。

根据本建筑物情况及长度，共布置14个掏土孔，即每孔从不同方向掏土共计为1.8m3。具体每孔掏土量据沉降量及现场监测反馈的信息来调整。

5 纠偏加固施工技术

5.1 锚杆静压桩施工

5.1.1 锚杆静压桩工作量

加固采用250×250mm的锚杆静压桩，本次压桩桩长为20m，桩尖进入⑤3层，共压桩25根。

5.1.2 锚杆静压桩施工流程

在房屋外侧基础开挖施工槽，将基础暴露；

①因基础厚度较薄（边缘150mm），单桩承载力设计值大于基础底板抗冲切力，所以应先浇注混凝土加固基础，（浇注混凝土厚度大于150mm，应加早强剂）；

②桩孔定位；

③开凿桩孔，尺寸350×350；

④安装锚杆，采用M27×4，硫磺胶泥固结；

⑤安装压桩架；

⑥压桩，桩顶进入底板50-100mm；

⑦采用电焊接桩，4#角铁，长度20cm；

⑧封桩帽粱采用锚杆交叉焊？椎16钢筋；

⑨帽梁尺寸700×500×200，混凝土强度C30，采用600#微膨胀水泥；

⑩在封桩时施加预应力。

5.1.3 锚杆静压桩施工技术[11-12]

①施工中开凿桩孔尺寸上口≥300×300mm，下口≥350×350mm，桩孔应尽量靠近基础梁。压桩前用小钻杆探明地下有无障碍物，保证桩能压下去。

②采用M27×4锚杆，锚杆长度为450mm。

③桩架应与锚杆紧固到位，防止桩架晃动，桩架与基础平面保持垂直。

④基桩桩尖就位时保持垂直，严禁偏心受压，桩段就位后必须加以校正，保持与上节桩在同一轴线上，垂直偏差不超过1.5%的桩长。

⑤采用电焊接桩，为确保接头质量，接桩前清除接桩角铁铁锈，焊接时予以满焊。

⑥压桩应一次到位，严禁超时停顿。

⑦施工前应做好原材料、预制构件的合格质检证明及试验报告，施工过程中认真记录压桩力及桩长，施工后做好隐蔽工程验收。

⑧封桩前应清洗孔壁和排水，采用？椎16交叉钢筋与锚杆焊接，保证桩与基础连接可靠后封桩。

⑨采用C30早强微膨胀混凝土封桩并浇筑帽梁，帽梁尺寸700×500×200mm。

压桩终止控制标准：①压桩到设计桩长；②压桩桩顶反力超过最终压桩力。两条满足其中一条即可终止压桩。

5.2 掏土施工技术

5.2.1 钻机掏土工艺流程

钻机就位→起吊钻杆→钻杆定向→钻进→钻杆定向调整→取土

5.2.2 钻机掏土技术

①钻机就位后应保持机身稳定，防动。

取土采用Φ120的麻花钻头，采取多向钻进取土，各掏土点含三孔，呈三叉形分布，中间孔8m，30度，分叉孔10m，40度。掏土顺序为先中间孔，再分叉孔，掏土点顺序均采取内插法。即：掏土均从房屋两侧开始，再掏中间掏土点，然后从两侧间隔掏土；首先干掏，若效果不明显，再用水冲。

②严格控制第一次掏土量，每孔掏土量控制在0.2方。掏完第一遍后，按原来顺序掏第二遍，以此类推。倾斜大处的反向多掏土，倾斜小处的反向少掏土；掏土变化敏感处，次日少掏，掏土变化不敏感处，次日多掏；据监测数据，及时调整掏土部位。

③钻孔定向一般与基础呈30度至45度。

④钻进时，一般应以低速、大扭距的档位进行，以保证取土效果。

⑤在沉降指标达到设计要求后应对掏土孔进行回填，回填采用中粗砂。

由于建筑物掏土侧环境比较复杂，为避免持续掏土对地下管线或相邻建筑物造成损伤，掏土应尽量缓慢进行，每天的掏土纠编量应不大于5mm。

掏土孔与地面呈30°-45°斜直。孔径200mm，间距约4m，掏土深度8-10m。见图1。

5.3 监测技术要求

采用二等精度闭合导线的水准测量，并用全站仪对房屋进行倾斜测量。

掏土侧（房屋南侧）在掏土期间的沉降速率控制在5mm/天以内，如沉降速率接近5mm/天，据现场情况停止或减慢掏土速率直到沉降速率下降至2mm/天以内，才能重新开始掏土。

同步监测，反馈信息，指导施工；施工异常，及时分析，适时调整，从而达到优化施工方案、信息化施工的目的。

施工采用信息化施工，要求每天对房屋进行沉降监测，每天上午9时前将前一天沉降观测结果报告业主与现场施工管理人员、现场项目经理根据前一天沉降结果，调整施工进度。如果沉降异常情况及时召开现场分析会，研究对策，指导施工。

5.4 施工顺序安排

先在房屋北侧进行锚杆静压桩加固，立即进行封桩，而后进行南侧掏土，待南部掏土纠倾至接近设计要求后，再施工南部锚杆静压桩。南部暂不封桩，待建筑物纠倾快到预定目标后，再行封桩，封桩后还会适当回倾。

6 纠偏加固效果

纠偏历时不足二月，纠正了偏移量，房屋整体倾斜率降到了3‰，达到了纠偏目的。

从沉降历时曲线可知，历时6月各点日沉降量均<0.001mm（见图2、图3），从而可知加固效果良好。

图2 沉降监测点变化曲线图（C1、C3、C5与C7、C9比较）

图3 沉降监测点变化曲线图（C2、C4与C6、C8比较）

7 结语

通过本例可归结出：

（1）软土地区房屋的纠偏加固设计施工应充分考虑场地工程地质条件、房屋沉降倾斜现状及原因、与纠偏加固过程中房屋倾斜沉降的发展状况等；

（2）软土地区的纠偏应据房屋的倾斜状况及纠偏过程中房屋倾斜纠正发展的情况进行：倾斜大处的反向多掏土，倾斜小处的反向少掏土；掏土变化敏感处，次日少掏，掏土变化不敏感处，次日多掏；据监测数据，及时调整掏土部位。

（3）通过本例可归结出：软土地区房屋纠偏可由掏土实现；地基加固可采用锚杆静压桩工艺，在加固过程中可利用施工工艺兼顾房屋纠倾；纠偏过程应遵守缓慢、均匀、控制调整纠偏速率；实时监测，信息化施工，不断优化施工方案，可事半功倍；该纠偏加固实例可为类似地区借鉴参考。

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[责任编辑：谢庆云]