某鋼筋混凝土框架結構建筑頂升糾傾技術方案的研究與實踐

宋育鋒 謝昌順 李 想

(福建省建筑科學研究院有限責任公司，福建省綠色建筑技術重點實驗室，福建 福州 350108)

一般來說，傾斜率超過一定限值的建筑不應繼續使用，但考慮到建筑價值、重建成本等因素，業主更愿意采用糾傾加固的方法將其保留。因此，建筑糾傾技術具有重要的現實意義。

目前，隨著行業競爭日趨激烈，大量工程著眼于降低施工成本，較少關注提高糾傾精度和安全性。本文結合泉州某鋼筋混凝土框架結構建筑頂升糾傾工程實例，將PLC 同步液壓系統（下稱“PLC系統”）應用于建筑糾傾，在降低成本的基礎上，大大提高精度和安全性，實現信息化施工。

1 工程概況

福建省泉州市某舊廠房為地上四層鋼筋混凝土框架結構，無地下室，東西長23.6m，南北寬15.6m，一層層高約4.00m，二～四層高均約3.70m，屋面樓梯間層高約2.90m。建筑基礎形式為柱下條形基礎。基礎平面布置如圖1所示。巖土工程勘察報告揭示該場地內淺層土體為回填土和淤泥質土。

圖1 基礎平面布置示意圖

該廠房建于20世紀90年代，現擬辟為展覽館，遂對其進行檢測鑒定。檢測發現，建筑整體向西南方向傾斜，傾斜率最大達7.4‰，已超過該類型建筑傾斜率不超過4‰的要求[1]，需進行糾傾。

2 糾傾方案比較和制定

2.1 方案比較

建筑常用糾傾方法有迫降法和頂升法。迫降法通過將建筑沉降較小一側的地基土部分掏除，使建筑回傾，但會降低建筑標高。本工程周邊路面多次改造，室內地面已低于路面標高，不利后續使用，故采用頂升法較為適宜。頂升法是將建筑整體頂升，通過調整建筑各部位的頂升量，使建筑沿某一點或某一直線做整體平面轉動使其恢復原位[2]。

頂升糾傾主要分為整體法和斷截面法。整體法是將建筑從基礎到上部結構整體進行頂升，可以保證建筑整體不受到破壞。斷截面法是在柱子某一標高處設置托換梁系，將柱所受荷載轉換至頂升裝置，切斷柱截面后進行頂升。斷截面法需斷開基礎和上部結構的連接，施工難度較小，成本較低。

2.2 方案制定

考慮到該建筑原基礎持力層為回填土，易受擾動影響，故采用錨桿靜壓樁基礎進行預加固，將上部荷載直接傳入深層土體，利于建筑的長期使用安全，并為頂升施工提供作業面。

為了提高頂升糾傾施工的精確性和安全性，實現信息化施工，頂升設備采用PLC系統。

根據現場實際條件和施工成本、難易程度等方面的綜合考量，確定該建筑采用錨桿靜壓樁基礎預加固后，斷截面頂升糾傾的方案進行處理。

3 糾傾設計與施工

頂升糾傾主要步驟為：土方開挖→錨桿靜壓樁基礎→托換梁系→PLC系統布置→柱截斷→頂升糾傾→建筑恢復。

3.1 頂升量確定

根據傾斜觀測的結果，結合糾傾后各角點的傾斜率均不大于4‰為控制指標，綜合考慮后糾傾率設計值為最大3.7‰。將該建筑每根框架柱作為一個頂升點，根據糾傾率設計值，頂升轉動點頂升量為800mm，最大頂升點為959mm，按線性確定其他頂升點的頂升量。

3.2 錨桿靜壓樁基礎

錨桿靜壓樁截面尺寸300x300mm，樁長約24m，單節樁長2m，共12節，焊接接樁。采取壓樁力控制為主，樁長為輔保證成樁。單樁承載力特征值為500kN，終壓力為1000kN。

安裝反力架時需檢查架體垂直度，與錨桿可靠錨固，避免晃動。單根樁壓樁應一次到位，做好壓樁記錄。接樁時應檢查兩節樁偏位情況和垂直度。封樁前應將壓樁孔中的雜物清理干凈，澆筑時應振搗密實，保證施工質量。

圖2 托換梁系

3.3 托換梁系

托換梁系由托換梁和聯系梁兩部分組成，如圖2 所示。托換梁位于柱斷面上方，用于轉換豎向荷載至頂升設備。聯系梁將托換梁相互連接，提高托換梁系整體性和剛度。

托換梁梁寬需考慮千斤頂及鋼墊塊的寬度，梁高及配筋按照懸挑梁進行設計。

托換梁縱筋應穿柱植筋，可采用高壓灌注的方法[3]，保證托換梁縱筋與原框架柱的可靠連接。

托換梁系宜少留施工縫，不可避免時宜留置在聯系梁處。混凝土強度滿足設計要求后，在靜壓錨桿樁承臺和托換梁間布置千斤頂。

3.4 頂升糾傾

3.4.1 PLC系統概況

PLC系統較傳統人工頂升具有高精度、高可控性的優勢，主要應用于施工精度要求較高的橋梁支座更換、舊橋改造等工程。隨著近年來對建筑位移精確性、安全性等要求的提高，PLC系統逐漸應用于建筑位移。PLC系統分為實時監控和液壓動力兩部分，可以對執行機構進行集中操作、分散監控。PLC系統能夠通過傳感器實時采集建筑頂升時各部位的位移、壓力數據信息，并將這些信息和已設定好的安全閾值做比對，通過改變電機的工作電源頻率控制給油速率，進而實現對不同荷載下千斤頂同步頂升的精確控制，頂升誤差在0.5mm以內。

3.4.2 PLC系統布置與調試

本次頂升共用56 個雙作用千斤頂，額定工作荷載為1000KN，行程200mm，帶自鎖裝置和球頭偏載鞍座。

連接油管時應仔細檢查，錯接或漏接可能導致頂升時千斤頂與托換梁脫空等嚴重后果。

頂升糾傾施工前應根據各框架柱擬頂升的高度計算臨時支撐所需墊塊的規格及數量，并將其分類放置便于取用。臨時支撐如圖3所示。

圖3 PLC系統與臨時支撐

3.4.3 正式頂升糾傾

正式頂升前應進行試頂升，需檢查PLC系統工作情況、建筑上下部斷開情況；對建筑進行稱重，若與計算荷載出入過大，則應進行檢查及復核。

正式頂升時，根據各柱頂升量折算成比例系數輸入控制器中，PLC 系統即按比例系數進行頂升糾傾，實現高精度、自動化頂升作業。控制人員需對比例系數進行微調，控制各千斤頂的壓力基本符合該框架柱受力情況，并判斷PLC系統的工作情況。

頂升過程應定時對受力構件、PLC系統進行檢查，及時消除隱患；并對建筑四角傾斜率進行觀測，結合實際頂升量綜合分析，驗證作業是否符合預期要求。

頂升結束前應對建筑傾斜率進行最終觀測和確認。

3.4.4 建筑恢復

建筑恢復的主要工作是重新連接柱和基礎，拆除托換梁系，加固界面薄弱處。

界面薄弱處可用外包鋼等方式進行補強加固。

4 結語

本文以某鋼筋混凝土框架結構頂升糾傾工程為實例，系統介紹了錨桿靜壓樁基礎加固后采用斷截面法頂升糾傾的技術，徹底解決了淺基礎建筑糾傾后出現復傾的問題。

糾傾裝置采用PLC 系統提高了精度和安全性，成本上較傳統人工頂升減少約70%。

本工程施工時間約150d，將傾斜率降至4‰以下，效果良好，可為同類工程提供參考。