王 笑 張勤羽 王川宇

上海長凱巖土工程有限公司 上海 200093

對于我國沿海地區(qū)的多層建筑物，由于地質(zhì)條件等因素，建筑物不均勻沉降時有發(fā)生，即使建筑物采用了粉噴樁等復(fù)合地基，不均勻沉降情況依然存在。對于此類基礎(chǔ)形式的建筑物糾偏加固，可采用的糾偏加固方案有錨桿靜壓樁結(jié)合斜向掏土糾偏[1-2]、錨桿靜壓樁結(jié)合應(yīng)力解除法糾偏[3-4]及錨桿靜壓樁結(jié)合鉆孔排淤糾偏[5]等。

錨桿靜壓樁結(jié)合斜向掏土糾偏方法一般適合于粉噴樁樁長較短（≤10 m）且樁底以下有淤泥質(zhì)土的情況，同時要確保有足夠的施工操作面。斜向掏土施工角度呈45°～60°，掏土孔豎向深入原基礎(chǔ)粉噴樁樁底，當(dāng)鉆孔深度穿過較堅硬土層達(dá)到較軟弱的淤泥質(zhì)土層時效果更為顯著。在糾偏達(dá)到設(shè)計效果后，再向掏土孔內(nèi)灌注砂漿并在該側(cè)壓入錨桿靜壓樁以防該樓反傾。

鉆孔排淤糾偏方法適用于建造于淤泥質(zhì)土層上的房屋。鉆孔排淤糾偏是指在沉降小一側(cè)施鉆直徑300～600 mm的孔，有序地掏出孔中的淤泥，在地基土壓力作用下，樁間土及樁下土向孔內(nèi)移動；孔由圓形壓扁成不規(guī)則的橢圓形，直至擠滿。

在孔擠滿后，將孔中淤泥掏出。這種靠排淤將房屋扶正的方法就是鉆孔排淤糾偏法。

錨桿靜壓樁結(jié)合應(yīng)力解除法糾偏一般適合于粉質(zhì)樁樁長較長且樁端持力層較好，或者是不具備斜向掏土糾偏條件的情況。

郭應(yīng)桐等[3]介紹了某占地面積447 m2的7層辦公樓的糾偏實踐，由于采用的是粉噴樁復(fù)合地基和整板基礎(chǔ)，粉噴樁樁長17.1 m，樁長較長，故適合采用減樁法糾偏方案。傾斜率由糾偏前最大的0.713%下降至糾偏后的0.184%，耗時4個月。

常潔[4]闡述了某6層磚混結(jié)構(gòu)糾偏工程，該工程建筑面積3 655 m2，采用水泥粉噴樁加固的復(fù)合地基，條形基礎(chǔ)，竣工后即發(fā)現(xiàn)最大傾斜率1.031%，該建筑北面有一條河溝，南側(cè)有4個化糞池，這些因素均對地基承載力和房屋傾斜有一定影響，同時也影響斜向掏土施工，因此采用錨桿靜壓樁和截樁方法進(jìn)行糾偏，傾斜率控制在0.33%以內(nèi)，工程歷時8個月。

根據(jù)以上工程實際總結(jié)，應(yīng)力解除法和掏土糾偏法相比，整個加固工期耗時更長。

糾偏加固方案的選擇應(yīng)根據(jù)建筑物類型、基礎(chǔ)形式、地質(zhì)條件、施工操作面及工期等多方面因素綜合考慮[5-11]。下面以江蘇省啟東市某住宅樓為例，介紹錨桿靜壓樁結(jié)合截樁迫降應(yīng)力解除法在實際工程中的應(yīng)用。

1 工程概況

某住宅樓主體結(jié)構(gòu)類型為7層（局部1層）框架結(jié)構(gòu)，建筑物尺寸約46.0 m×20.0 m?；A(chǔ)形式為粉噴樁復(fù)合地基結(jié)合條形基礎(chǔ)，粉噴樁樁徑500 mm，樁長6.0 m，復(fù)合地基承載力特征值fspk＝150 kPa，該建筑于2018年竣工。根據(jù)第三方地基基礎(chǔ)工程檢測報告，進(jìn)行了6組粉噴樁單樁復(fù)合地基靜載荷試驗和6根復(fù)合地基增強(qiáng)體單樁豎向抗壓靜荷載試驗，檢測結(jié)論為各復(fù)合地基增強(qiáng)體單樁豎向抗壓極限承載力取176 kN，復(fù)合地基增強(qiáng)體單樁豎向抗壓承載力特征值為88 kN，滿足設(shè)計要求。

2019年04月開始沉降觀測至2021年5月，西側(cè)累計沉降量28～31 cm，其中西北角沉降最大；東側(cè)累計沉降量14～18 cm。建筑物整體向西傾斜，東西兩側(cè)差異沉降約150 mm，最大傾斜率達(dá)到0.75%。各點(diǎn)沉降量如圖1所示。

圖1 平面及各觀測點(diǎn)沉降量示意

2 產(chǎn)生不均勻沉降原因分析

2.1 場地地層起伏較大，局部地質(zhì)條件較差

本工程典型地層分布如圖2所示，勘察范圍內(nèi)各土層主要有：①層填土、②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②2層黏質(zhì)粉土、③層粉質(zhì)黏土、④層粉砂、⑤層粉質(zhì)黏土、⑥層砂質(zhì)粉土、⑦層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和⑧層粉質(zhì)黏土。場地內(nèi)大部分區(qū)域有②2層黏質(zhì)粉土，該土層也是粉噴樁的樁基持力層，但西北角該土層缺失，②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土較厚（C4孔），地質(zhì)條件不均勻是導(dǎo)致建筑物沉降及傾斜的主要原因之一。

圖2 工程典型地層分布

2.2 上部荷載分布不均勻

本建筑物東側(cè)為1層商鋪，西側(cè)為7層住宅，建筑物的荷載分布不均勻，各軸網(wǎng)的墻柱荷載分布如表1所示。

表1 各軸網(wǎng)墻柱荷載分布

由圖1和表1可知，C 軸為1層和7層的分界，同時承擔(dān)兩側(cè)的上部荷載，7層區(qū)域的上部荷載明顯大于1層區(qū)域，7層區(qū)域上部荷載值61 382 kN，1層區(qū)域上部荷載值9 156 kN，該上部荷載已考慮條基至室內(nèi)地坪約2 m的覆土質(zhì)量。

若每層樓面荷載按14 kPa考慮，7層和1層區(qū)域回填土質(zhì)量占總荷載的11%和50%，不同區(qū)域回填土質(zhì)量占比差異大，易導(dǎo)致施工過程中不均勻沉降。同時，糾偏加固施工也應(yīng)充分考慮回填土開挖及回填的影響。

2.3 施工未按要求留設(shè)沉降后澆帶

根據(jù)建設(shè)單位反饋，基礎(chǔ)梁施工時一次性澆筑，未按設(shè)計要求在1層和7層結(jié)構(gòu)之間留設(shè)沉降后澆帶，上部荷載大小不一且基礎(chǔ)回填土方在上部荷載占比差異大，導(dǎo)致不均勻拖帶沉降。

3 加固糾偏方案

對于基礎(chǔ)形式為粉噴樁復(fù)合地基的建筑物糾偏加固，可采用的方案有錨桿靜壓樁結(jié)合斜向掏土糾偏、錨桿靜壓樁結(jié)合應(yīng)力解除法糾偏及錨桿靜壓樁結(jié)合鉆孔排淤糾偏等。斜向掏土糾偏適合于樁長較短且樁端以下有淤泥的情況，對于本工程，基底以下大部分為②2層黏質(zhì)粉土，土性較好，且樁端以下為④層粉砂，若采用斜向掏土糾偏，糾偏效果不理想，且建筑物外側(cè)為市政道路，不具備施工操作面?？紤]到樁側(cè)為黏質(zhì)粉土，非淤泥質(zhì)土，因此也不建議采用鉆孔排淤糾偏方案。綜上分析，本工程適合采用錨桿靜壓樁結(jié)合截樁應(yīng)力解除法糾偏方案。

本工程糾偏加固方案為：西側(cè)采用φ325 mm×8 mm鋼管，其余區(qū)域采用φ273 mm×8 mm鋼管，樁長約14 m，以⑥層砂質(zhì)粉土層為樁基持力層，單樁豎向承載力特征值為450 kN和350 kN，總樁數(shù)52根。

考慮到原復(fù)合地基方案已滿足上部荷載要求，本次加固目的主要是沉降控制，加固樁數(shù)量的承載力特征值按上部總荷載的1/3布置。樁位分布主要靠近墻邊、柱邊，同時避開樓梯和電梯區(qū)域。具體施工流程為：沉降大一側(cè)（西側(cè)）開壓樁孔→施工錨桿靜壓鋼管樁→灌芯→封樁→沉降小一側(cè)截樁施工→沉降小區(qū)域開壓樁孔→施工錨桿靜壓鋼管樁→灌芯→封樁→回填→地坪恢復(fù)。

4 加固糾偏實施

該工程2021年7月22日開始施工，西側(cè)（沉降大一側(cè)）錨桿靜壓樁先行施工，西側(cè)采用325 mm鋼管樁，樁長13.0 m，單節(jié)長度2.0 m，樁數(shù)25根，施工工期為7月22日至8月10日。由于施工正在夏季，工期受到臺風(fēng)、降雨等因素影響較大。8月11日開始糾偏區(qū)域開始地坪破除及基礎(chǔ)梁以上范圍的土方開挖，8月16日開始射水掏土糾偏，糾偏效果不明顯。9月8日開始基礎(chǔ)下墊層和粉噴樁樁頭破除，9月28日開始東側(cè)壓樁施工，11月25日地坪恢復(fù)，項目總歷時約4個月。

4.1 壓樁動阻力分析

加固采用的錨桿靜壓樁樁長14 m，持力層為⑥層砂質(zhì)粉土，土層厚度2.4～3.2 m，稍密，樁端進(jìn)入持力層1.6～2.6 m，樁端接近⑥層土下部，⑥層以下為⑦層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑，土質(zhì)較差（圖3）。

圖3 樁長和地層剖面關(guān)系

JG13和JG17為沉降大一側(cè)（西側(cè)）的錨桿靜壓樁，糾偏前先行施工，JP7為沉降小一側(cè)的錨桿靜壓樁，在截樁糾偏基本完成后施工。由沉樁動阻力對比曲線（圖4）可見，沉樁施工過程中，在深度6 m左右動阻力最大，主要是因為該深度為②2黏質(zhì)粉土，土性較好，且該深度在原粉噴樁樁端，粉噴樁的水泥土在樁端黏結(jié)為整體，增加了該深度處的沉樁阻力。由JG13和JG17的沉樁曲線對比可見，JG13在深度13 m處動阻力為708.4 kN，深度14 m時動阻力646.8 kN，考慮到樁入土14 m時接近持力層的底部，不利于承載力的發(fā)揮，現(xiàn)場實施過程中，樁長根據(jù)動阻力分析及時調(diào)整為13 m，樁端在持力層的中上部，動阻力曲線如JG17。對比JG13和JP7，JP7的動阻力總體小于JG13，主要原因是粉噴樁截樁糾偏后，地基土明顯擾動，糾偏產(chǎn)生的沉降破壞了粉噴樁樁端的水泥加固體，因此糾偏后施工的錨桿靜壓樁淺部的動阻力均很小，只有在進(jìn)持力層后動阻力才有明顯增大。

圖4 沉樁動阻力曲線

截樁糾偏前施工的錨桿靜壓樁最大沉樁動阻力是設(shè)計荷載（450 kN）的1.56～1.78倍，截樁糾偏后施工的錨桿靜壓樁最大沉樁動阻力是設(shè)計荷載（350 kN）的1.23～2.00倍?？傮w而言，糾偏基本完成后，淺部地基土有所擾動，沉樁動阻力較小，入持力層的動阻力與糾偏前基本一致。

4.2 截樁糾偏施工

1層區(qū)域上部荷載較小，且粉噴樁分布富余系數(shù)較大，根據(jù)計算復(fù)核，1層區(qū)域可截樁數(shù)約占總樁數(shù)1/2。截樁糾偏時首先考慮該區(qū)域的應(yīng)力解除，具體截樁順序、數(shù)量和分布根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整。東側(cè)1層區(qū)域總共分為6個開間（圖5），截樁原則為每個開間少量均勻、依次反復(fù)進(jìn)行，確保沉降均勻性。

圖5 最終截樁分布

4.3 糾偏監(jiān)測與控制

沉降分析在糾偏過程中非常重要，圖6為房屋主要監(jiān)測點(diǎn)沉降隨時間的變化曲線，糾偏區(qū)域挖土及射水掏土周期為8月11日—9月7日，由圖可見，挖土及射水掏土對沉降影響效果不明顯；9月8日開始墊層破除，后續(xù)跟進(jìn)粉噴樁樁頭破除。其間該側(cè)房屋東側(cè)的平均沉降速率為0.923 mm/d，累計沉降量約60 mm，最大傾斜率回傾至0.42%，施工過程中充分考慮回填土拖帶沉降的影響，基礎(chǔ)回填、地坪恢復(fù)期間東側(cè)累計沉降量8.4～10.7 mm，沉降速率為1.0～1.3 mm/d，最大傾斜率為0.22%。

圖6 房屋主要監(jiān)測點(diǎn)沉降隨時間的變化曲線

4.4 房屋糾偏效果分析

加固糾偏完成后，經(jīng)過第三方檢測，建筑物傾斜率最大為0.22%，具體如圖7所示。

圖7 加固完成后建筑物傾斜情況

5 結(jié)語

本文介紹了截樁迫降應(yīng)力解除法在某粉噴樁復(fù)合地基建筑物糾偏加固工程中的應(yīng)用，結(jié)合本工程地質(zhì)條件、建筑物類型、基礎(chǔ)形式、施工操作面和工期等要求，并經(jīng)過工程實際證實該方案合理可行，經(jīng)濟(jì)效果良好，對周邊環(huán)境影響較小。該建筑物糾偏加固前后最大傾斜率由0.75%下降至0.22%，滿足傾斜率＜0.40%的規(guī)范要求及建筑物使用功能的需求。

本工程2018年建成，整體剛度較好，且加固糾偏過程中嚴(yán)格控制每日沉降量，整個糾偏加固過程始終保持整棟建筑物上部結(jié)構(gòu)完好，無明顯新增裂縫。

施工過程中應(yīng)加強(qiáng)沉樁動阻力分析，設(shè)計指導(dǎo)施工，施工反饋設(shè)計，進(jìn)一步完善設(shè)計施工參數(shù)。本工程基礎(chǔ)上方有一定厚度的回填土，且在上部總荷載中占比較大，糾偏過程中應(yīng)充分考慮回填土的影響，避免過度糾偏。

截樁迫降與沉降關(guān)系的理論分析方面有待結(jié)合實測數(shù)據(jù)進(jìn)一步研究。