高層住宅糾偏與地基加固技術(shù)
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袁開軍1，吳二軍1，譚川龍1，茍金成2，潘鴻寶3，趙殿峰2
（1．河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，江蘇南京 210098；2．上海同罡建筑工程有限公司，
上海200245；3．北京發(fā)研工程技術(shù)有限公司北京 100015）
[摘要]針對北京某11層高層建筑嚴重傾斜與地基沉降不穩(wěn)定的問題，從地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)特點、室外填土等方面，對傾斜原因進行分析，發(fā)現(xiàn)不均勻地質(zhì)條件處理不完善、填土厚度差大、庭院基礎(chǔ)整澆底板局部未考慮、南側(cè)與車庫剛性連接等是傾斜主要原因。提出采用分批掏土糾偏方案，給出設(shè)計參數(shù)、關(guān)鍵施工步驟與施工技術(shù)要點。根據(jù)對基礎(chǔ)底板損傷最小原則，提出采用雙液注漿地基加固方案，并給出相應(yīng)的注漿參數(shù)和注漿孔布置圖。實際施工表明，掏土糾偏和注漿地基加固達到預(yù)期效果。
[關(guān)鍵詞]高層建筑；糾偏；掏土；注漿
[中圖分類號] TU746.3 [文章編號]1002-8498(2016)04-0118-03
1 工程概況
北京某住宅樓為地上11層、地下1層高層建筑，地上層高3m，地下室層高3.4m，建筑總高度為34.8m，總長79.2m，寬17.8m，建筑面積10 192.0m2（見圖1）。樓房主體結(jié)構(gòu)為剪力墻結(jié)構(gòu)�；A(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深3. 93m（相對標高-4.98m），地基采用換填土地基，筏板基礎(chǔ)下填750mm厚3:7灰土。
該工程場區(qū)地層主要由人工填土及第四系沖洪積成因的黏性土、粉土、細砂、粉細砂組成。共分為5層，分別為黏質(zhì)粉土素填土層，粉質(zhì)黏土和黏質(zhì)粉土層，重黏質(zhì)粉土一黏土層，細砂層和重粉質(zhì)黏土層。地基平均承載力特征值f a k=150kPa。
樓房交付后，業(yè)主發(fā)現(xiàn)樓房存在傾斜問題。2014年8月，建設(shè)方委托檢測單位發(fā)現(xiàn)存在以下幾個問題：①至2014年8月，樓房南北最大高差88mm，傾角7.1‰；東西最大高差125mm，傾角1.6%0。樓房南北向傾角超過3. 0%0的規(guī)定限值要求。②經(jīng)沉降觀測，目前沉降仍未達到0. 01mm/d的穩(wěn)定標準。③住宅樓地面傾斜率和樓房頂點傾斜率相差較大，地面傾角小。④施工期間的建筑物沉降觀測資料不完整。
鑒于存在上述嚴重問題，本項目成為北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會重點督辦和整改項目。
2樓房傾斜原因分析
1)地質(zhì)不均勻房屋西北側(cè)存在約2. 5m厚局部軟塑黏土，壓縮模量小。原設(shè)計中采用局部換填750mm厚3:7灰土墊層進行加固處理，但開挖后，發(fā)現(xiàn)灰土墊層厚度嚴重不符合設(shè)計要求。
2)設(shè)計因素 ①樓房南北向回填土存在約3. 2m高差，設(shè)計計算未充分考慮；②樓房南側(cè)為下沉式庭院，300mm厚庭院底板和400mm厚基礎(chǔ)筏板連成一體，設(shè)計時認為庭院底板剛度小，未將其考慮在筏板計算面積內(nèi)。
3)施工因素 ①樓房南側(cè)與地下車庫通過后澆帶相連，在沉降未穩(wěn)定時就整體澆筑，限制了樓房南側(cè)的沉降發(fā)展；②在施工期間沉降觀測數(shù)據(jù)不完整，未能及時發(fā)現(xiàn)傾斜，導(dǎo)致樓層沉降傾斜率與樓房頂點傾斜率不一致。
3 糾偏方案
3.1 幾種常用糾偏方法優(yōu)缺點分析
對幾種常用糾偏方法在本工程的應(yīng)用適用性及其優(yōu)缺點進行了分析，如表1所示。
對比各糾偏方案，優(yōu)先選擇對結(jié)構(gòu)損傷較小的方案，南側(cè)地下管線較少，且下沉式庭院底面標高低于樓房主體地下室底面標高，可作為掏土迫降導(dǎo)坑，所以采用掏土迫降方案。
3.2 掏土糾偏方案設(shè)計
本工程采用在庭院底板下開挖導(dǎo)坑、放射狀掏土孔分批掏土方案，如圖2，3所示。掏土導(dǎo)坑間距約5m，寬2m，基礎(chǔ)底板以下深1.6m；掏土孔直徑為150mm。掏土迫降前，先將通往南側(cè)車庫的通道連接部位（后澆帶）斷開。為避免南側(cè)擋墻外填土影響樓房回傾，在路面上設(shè)50~100mm寬卸壓溝槽，深度直至基礎(chǔ)底板墊層。
施工時應(yīng)嚴格進行沉降監(jiān)測，日監(jiān)測2次（沉降監(jiān)測點見圖3）。最大沉降量控制在15mm/d，回傾速率5 mm/d。回傾速率<2mm/d，繼續(xù)下一批掏土。
4地基加固方案
4.1 幾種常用地基加固方法優(yōu)缺點分析
對幾種常用地基加固方法在本工程的應(yīng)用適用性及其優(yōu)缺點進行了分析，如表2所示。
考慮到樓房已交付業(yè)主，盡量鉆小孔以不損傷原結(jié)構(gòu)底板鋼筋，因此本工程采用對基礎(chǔ)底板開孔較小的壓力注漿加固方案。
4.2壓力注漿方案技術(shù)參數(shù)
該土層注漿試驗表明，低壓慢注優(yōu)于高壓分層劈裂注漿。在地質(zhì)條件分析和現(xiàn)場試驗基礎(chǔ)上，確定注漿技術(shù)參數(shù)為：注漿孔直徑為80mm，呈梅花形布置，注漿孔間距取2m，北側(cè)最后1排間距加密至1.5m（見圖4）。注漿液為水泥漿和水玻璃雙液，控制初凝時間為10~15 s，終凝時間為1~2min。水泥采用42.5硅酸鹽水泥；水玻璃濃度為18~20Be，模數(shù)≥2.4。漿液配合比采用水：水泥= 1:1（質(zhì)量比），水泥漿：水玻璃=1：0.25（體積比）。注漿管采用無縫鋼管，所有部位均采用ɸ60mm鋼管，下管深度至第④層粉細砂層。
注漿時，水泥漿和水玻璃在孔底混合，注漿壓力控制在0.2~0. 4MPa，以注漿量和注漿壓力為控制指標。為保證房屋北側(cè)注漿不影響周邊環(huán)境，在北側(cè)設(shè)置封壓帶，方法為在深度3~ 6m內(nèi)低壓注漿，注漿孔間距1m，位置距北側(cè)基礎(chǔ)底板外邊緣0.5m。
5 實施效果
2015年1月21日完成掏土，2015年2月15日完成注漿，效果如下。
1)在南側(cè)庭院開挖導(dǎo)坑后，建筑物開始回傾。掏土糾偏工作完成后，南北方向的平均傾斜率回歸到2%0以內(nèi)，東西方向的平均傾斜率回到1.5%0以內(nèi)，樓板產(chǎn)生0. 5%0反向傾斜率，這是由于施工期間，該建筑已經(jīng)開始傾斜，但是在澆筑樓板時保持了樓板的水平。
2)注漿采用低壓慢注至達到設(shè)計要求的注漿量。注漿后經(jīng)試驗測得復(fù)合地基承載力特征值>180kPa，地基土的壓縮模量達到141. 4MPa。
3)地基注漿加固后，建筑物各監(jiān)測點的沉降平均速率大幅降低，由注漿施工結(jié)束15d后的階段性沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)計算得出，平均沉降速率為0.13 mm/d；由2015年3月3日起20d的階段性監(jiān)測數(shù)據(jù)得出，平均沉降速率逐漸降到0.1mm/d；由2015年3月23日起25d的階段性監(jiān)測數(shù)據(jù)得出，平均沉降速率降到0.09mm/d。沉降速率逐漸降低并接近規(guī)范規(guī)定的穩(wěn)定沉降標準值0.01~0.04mm/d。
