北辰既有建筑高位基础加固及顶升纠倾施工

        通过分析北辰某房屋开裂、沉降和倾斜原因，结合房屋的体型、结构体系和基础类型等因素，提出了在地下１ 层楼板面采用高位基础加固和高位顶升纠倾的方案。通过对静压桩承台、锚杆静压桩、顶升牛腿和支撑系统等构件、体系的设计、施工，并在顶升纠倾中运用了信息化施工手段，顺利完成了房屋基础加固和顶升纠倾，使其沉降和倾斜满足了规范和使用要求。

         １　工程概况

          北辰某５ 层现浇混凝土框架结构住宅，设２ 层地下室，其中底层地下室为架空层，基础采用预应力管桩，总建筑面积约１ ４９１ｍ２，于２０１０ 年交付使用。至２０１１ 年该房屋出现了墙、梁、柱等构件开裂现象，２０１１ 年６ 月对房屋进行了沉降和倾斜观测。结果表明，房屋出现了不均匀沉降，其中西南角沉降更大，３ 个月累计沉降量达１６.５ｍｍ，房屋向西南角倾斜，至２０１１ 年１０ 月更大倾斜率达１１.８４‰，大于《危险房屋鉴定标准》ＪＧＪ１２５—１９９９ 中规定的危险临界值７‰，且裂缝开展、沉降和倾斜趋势未见收敛，因此急需进行加固处理。

          根据补充勘察资料（见图１），并结合设计图纸和桩基施工记录，房屋构件开裂、不均匀沉降和倾斜的主要原因是：场地内地层差异大、部分管桩桩端未进入设计持力层，小区绿化景观要求的大面积堆土加剧了房屋倾斜和裂缝的发展。

          ２　基础及纠倾加固方案选择

          ２. １　基础加固

          建（构）筑物的纠倾、增层和加固改造与地基基础有着密切关系，基础加固的核心是处理方法的正确选择和实施，处理时需综合考虑各种影响因素如建筑物的体型、刚度、结构受力体系，荷载大小、分布和种类，基础类型、布置和埋深，施工工艺对既有建筑附加变形的影响等因素。本工程综合考虑了上述因素后，决定采用锚杆静压桩对既有建筑基础进行加固处理。

           锚杆静压桩是锚杆和静压桩结合形式的桩基

         图１ 地质剖面

         施工工艺。它是通过基础上埋设锚杆固定压桩架，以既有建筑的自重荷载作为压桩反力，用千斤顶将桩段从基础中预留或开凿的压桩孔内逐段压入土中，再将桩与基础连接在一起，从而达到提高基础承载力和控制沉降的目的。

         ２.２　纠倾加固

         既有建筑纠倾加固可分为迫降纠倾和顶升纠倾两类。迫降纠倾是从地基入手，通过改变地基的原始应力状态，强迫建筑物下沉；顶升纠倾是从建筑结构入手，通过调整结构自身来满足纠倾目的。

          迫降纠倾可分为：掏土纠倾法、堆载纠倾法、降水纠倾法、地基加固纠倾法和浸水纠倾法等方法。迫降纠倾法工期长，地质条件复杂时迫降沉降量不能准确控制，难以达到理想的纠偏效果，但所需施工人员少，楼房安全性较高，造价较低。

          顶升法纠倾适用于建筑物的整体沉降及不均匀沉降较大，以及倾斜建筑物基础为桩基础等不适用采用迫降纠倾的建筑纠倾。顶升纠倾可根据建筑物基础类型和纠倾要求，选用整体顶升纠倾和局部顶升纠倾。顶升纠倾所需的劳动力多，需将竖向构件脱离使建筑物荷载全部由顶升点支撑，水平约束刚度减小，风险性较大；但工期短，顶升量能准确控制，纠倾效果理想。

         综合考虑了上述因素后，本工程决定采用整体顶升纠倾法对既有建筑进行纠倾加固。

         ３　基础加固

          因地下架空层内均为回填土，若从原承台地梁位置（ － ６.600ｍ） 开始补桩加固，则土方开挖量较大， 工期较长， 故决定在地下１ 层楼板面（ －３.300ｍ）进行高位锚杆静压桩基础加固处理。

       ３. １　柱底荷载计算

         计算出不考虑风荷载及地震作用时恒荷载和活荷载作用下的内力组合。在设计托换结构时选用荷载的基本组合，确定单桩竖向抗压承载力时选用标准组合。经计算， 底层柱总荷载标准值26316ｋＮ，更大荷载标准值1865ｋＮ。

        ３.２　高位压桩承台设计

         根据各节点内力结合现行的《混凝土结构加固设计规范》对地下１ 层楼板面的框架梁采用增大截面加固法进行处理，压桩承台大样如图２ 所示。

       ３.３　锚杆静压桩设计及布置

       采用２５０ｍｍ ×２５０ｍｍ 锚杆静压桩，桩端持力层为全风化或强风化砂岩，单桩竖向抗压承载力特征值４００ｋＮ，压桩力≥７００ｋＮ，因场地内持力层埋深变化较大，压桩时以压桩力控制为主，桩长控制为辅。根据柱底荷载、场地地质情况并结合沉降规律，共布设了３８ 根锚杆静压桩，平面布置如图３ 所示。

       ３.４　基础加固施工流程

       地下１ 层楼板切割→地下室架空层土方平整→地下１ 层楼板面补桩承台及梁加固→压桩→封桩。

       ４　纠倾加固

       因地下架空层内均为回填土，故决定在地下１层楼板面进行高位整体顶升纠倾加固处理。

        ４.１　顶升点荷载计算

         计算出不考虑风荷载及地震作用时恒荷载作用下框架柱顶升点标准值。经计算，柱顶升点总恒载标准值２０ ２２０ｋＮ，更大恒载标准值１ ３９７ｋＮ。

        ４. ２　高位顶升节点设计

         根据各顶升点框架柱内力，采用增大截面法对顶升点上下增设牛腿，如图４ 所示。为减少框架柱横向变形，在各框架柱间布设临时支撑系统，以增加切断框架柱后顶升系统的横向刚度。

         图４ 高位顶升节点大样

        ４.３　顶升量计算

         顶升纠倾的目的是使室内楼面结构层标高趋平，使建筑物的整体倾斜控制在规范规定的范围内和满足使用要求。根据房屋的沉降、倾斜规律，取东北角框架柱为参考点，根据倾斜率计算出每个顶升点的顶升量，各个顶升点的顶升量按式（１） 计算，各顶升点顶升量如图５ 所示，其中西南角顶升点更大顶升量为２３０ｍｍ。

        式中： ｈｉ 为顶升点ｉ 的顶升量；β 为建筑物的倾斜率；Ｌｉ 为顶升点ｉ 到参考点的距离。

         ４. ４　纠倾监测

         纠倾工程风险极大，除了合理的设计和周密的施工组织外，实时监测是必不可少的。纠倾监测包括顶升力监测、托换系统应力应变监测、顶升位移

         注：方框中上方数字为顶升量（ｍｍ）；下方 表示各顶升点配置顶升千斤顶类型及个数 图５ 顶升系统及顶升量分布监测、房屋整体倾斜率监测，监测信息要及时到位，指导顶升施工，实现信息化顶升纠倾。

         本工程采取了以下３ 种监测方法：①压力表，百分表监测　在每个千斤顶上安装压力表，以控制每台千斤顶的顶升力；在每个框架柱及纵横墙交叉的关键顶升点处安装百分表，以控制各顶升点的顶升量。②水准仪、经纬仪监测　在框架柱和关键纵横墙上贴坐标纸，观测各框架柱的位移量；在房屋周边设观测点，用经纬仪观测房屋的实时倾斜量。③吊锤、直尺监测　在屋顶檐口处布设吊锤，底部放直尺，观测纠倾效果。

        ４. ５　顶升纠倾施工流程

         框架柱牛腿浇筑（混凝土墙体千斤顶机位凿除）→千斤顶安装、顶紧→上牛腿水平钢支撑安装→框架柱（墙体）切割分离→分级顶升纠偏→高强灌浆料浇筑养护→千斤顶撤除→托换牛腿凿除。

       ５　基础加固及纠倾效果

        在本工程基础加固和纠倾加固结束后，房屋整体倾斜率为０.８５‰，满足规范和使用要求。

         目前，该建筑物完成基础加固和纠倾加固已１年有余，经多次沉降和倾斜观测，房屋没有出现沉降和倾斜变形，达到了安全使用要求。

       ６　结语

        １）认真分析了房屋构件开裂、沉降和倾斜原因，并结合房屋体型、结构体系和基础类型等因素，提出了采用锚杆静压桩对基础进行控沉加固和整体顶升对房屋进行纠倾加固的方案。

         ２）因本工程地下室架空层内填满了回填土，为节省工期，降低成本，采用在地下１ 层楼板面进行高位基础加固和高位顶升纠倾。加固施工中采用了多种监测手段的信息化纠倾施工，保证了纠倾加固工程的顺利完成。经高位基础加固和高位顶升纠倾后，房屋沉降和倾斜满足了规范和使用要求。

        参考文献：

         ［ １ ］　徐至钧，易亚东，李景． 建（构）筑物移位纠倾增层改造加固实用手册［Ｍ］． 北京：机械工业出版社，２００８．

         ［  ２ ］　叶书麟，韩杰． 地基处理与托换加固技术［Ｍ］． 北京：中国建筑工业出版社，２０００．

           ［ ３ ］　ＪＧＪ１２３—２０１２ 既有建筑地基基础加固技术规范［Ｓ］． 北京：中国建筑工业出版社，２０１２．

          ［ ４ ］　刘丽萍，李向阳，王德伟，等． 预压托换桩加固及顶升纠偏工程实践［Ｊ］． 岩石力学与工程学报，２００５，２４（１５）：２７９５⁃２８０１．

           ［ ５ ］　郑俊杰，张建平，刘志刚． 软土地基上建筑物加固及综合纠编［Ｊ］． 岩石力学与工程学报，２００１，２０（１）：１２３⁃１２５．

         ［ ６ ］　卢锐，段忠飞，殷伦，等． 某混凝土框架结构建筑顶升纠偏的设计与施工［Ｊ］． 工程勘察，２０１２（８）：２７⁃３１．

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