既有建構(gòu)筑物糾傾抬升方法與注漿抬升糾傾方法比較

崔學(xué)棟

北京恒祥宏業(yè)基礎(chǔ)加固技術(shù)有限公司 北京 100097

1 概述

目前，由于勘察、設(shè)計(jì)和施工使用不當(dāng)造成的建構(gòu)筑物傾斜的事例頻發(fā)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的安全威脅[1-3]。如果能夠采取經(jīng)濟(jì)合理的手段糾正既有建構(gòu)筑物的傾斜，那么便可以降低風(fēng)險(xiǎn)、保證安全，并且為工程建設(shè)提供一定容錯(cuò)。

我國(guó)已經(jīng)頒布了《既有建筑物地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》（JGJ123）與《建筑物傾斜糾偏技術(shù)規(guī)程》（JGJ270）提出了安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的建構(gòu)筑物加固與糾傾技術(shù)方法，是巖土界多年實(shí)踐的智慧結(jié)晶，在工程實(shí)踐中也得到了驗(yàn)證[4,5]。但是，在上述規(guī)范中并無提及采用注漿法對(duì)既有建構(gòu)筑物進(jìn)行糾傾抬升。目前，已有學(xué)者、工程師采用注漿法進(jìn)行地基處理和建構(gòu)筑物傾斜糾偏，發(fā)現(xiàn)此方法能夠有效地控制地基沉降，并且編制團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)該種方法進(jìn)行規(guī)范[6]。也有工程師成功運(yùn)用注漿的方法實(shí)現(xiàn)了占地面積330×310m2的商貿(mào)區(qū)（4F/2F）的傾斜糾偏[7]。

因此，本文在前人的基礎(chǔ)上加以總結(jié)，對(duì)現(xiàn)有的既有建構(gòu)筑物糾傾抬升方法與注漿抬升糾傾方法進(jìn)行對(duì)比，在選擇既有建構(gòu)筑物糾傾抬升方法時(shí)可以參考。

2 既有建構(gòu)筑物常用糾偏方法

既有建構(gòu)筑物糾傾抬升方法可分為迫降法、抬升法和綜合法，迫降法原理是在傾斜建構(gòu)筑物沉降較小的一側(cè)，采取技術(shù)措施抬高基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)，包括掏土法、輻射井射水法、地基應(yīng)力解除法、浸水法、降水法、堆載加壓法、樁基卸載法；抬升法是在傾斜建構(gòu)筑物沉降較大的一側(cè)，采取技術(shù)措施抬高基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)，包括錨桿靜壓樁法、坑式靜壓樁法和上部結(jié)構(gòu)托梁抬升法；綜合法是上述兩種方法的綜合運(yùn)用[5]。

2.1 掏土法

掏土法采用抽或掏的方法在淺層地基土掏取一定量的土，從而使得建筑物沉降量小的一側(cè)發(fā)生沉降，以達(dá)到糾傾的目的。在施工時(shí)，需要將基礎(chǔ)兩側(cè)或一側(cè)進(jìn)行開挖進(jìn)行作業(yè)。掏土法采用的設(shè)備較為簡(jiǎn)易，如：小鏟、鐵鉤等，少用到鉆機(jī)。由于掏土作業(yè)的機(jī)械化程度不高，所以一般作為淺基礎(chǔ)的糾傾方法，但是由于施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，這種方法也應(yīng)用在深基礎(chǔ)中[8]。

掏土法糾傾施工方法較為簡(jiǎn)單，施工周期長(zhǎng)，適用于粉土、素填土等軟土層，對(duì)于硬土則需要小心謹(jǐn)慎使用。倘若一次性掏土量過大有可能對(duì)既有建構(gòu)筑物產(chǎn)生二次破壞，因此采用合理的掏土批次和掏土量，能夠有效地避免對(duì)既有建構(gòu)筑物產(chǎn)生二次破壞。

2.2 輻射井射水法

輻射井射水法是在沉降量較小的基礎(chǔ)范圍內(nèi)，采用高壓水槍射水取土，井周圍的土體形成孔洞，土體浸水軟化，在基礎(chǔ)壓力作用下孔洞會(huì)產(chǎn)生徑縮，孔壁土下落等現(xiàn)象，引起基底壓力重新分布，造成建筑物沉降小一側(cè)局部下沉，達(dá)到糾偏的目的[9]。

輻射井射水法使用范圍較廣，適用于黏性土、淤泥質(zhì)土、粉土、砂性土、填土等建筑物的糾偏工程。在使用時(shí)需要開挖和砌筑一定數(shù)量的輻射井，因此該方法的施工周期相對(duì)較長(zhǎng)，約為30-45d左右，與既有將構(gòu)筑物占地面積，輻射井?dāng)?shù)量有關(guān)[10]。該方法不適用在邊坡地段建筑物采進(jìn)行糾偏，容易造成邊坡失穩(wěn)。

2.3 地基應(yīng)力解除法

所謂地基應(yīng)力解除法是在傾斜建筑物原沉降較小的一側(cè)布設(shè)大直徑鉆孔排，并有計(jì)劃、有次序、分期分批地在適當(dāng)?shù)纳疃鹊你@孔處掏出適量的軟弱土層，并配合以各種促沉措施，使地基應(yīng)力在局部范圍內(nèi)得到解除，促使軟土向該側(cè)移動(dòng)，從而增大該地基沉降量。

實(shí)踐表明，地基應(yīng)力解除法在地基土為淤泥的土層中應(yīng)用最為有效，其中最著名的糾傾應(yīng)當(dāng)為比薩斜塔的糾傾[11]。該方法適用于厚度較大軟上地基上的淺基礎(chǔ)糾偏工程；施工前需要根據(jù)工程地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型等進(jìn)行設(shè)計(jì)。該方法原理十分簡(jiǎn)單，同時(shí)操作也十分簡(jiǎn)單，施工周期也較為長(zhǎng)。

2.4 浸水法

浸水法適用范圍較小，僅適用于濕陷性黃土地區(qū)，并且不能用于邊坡地段建筑物糾傾。其原理是利用濕陷性黃土的濕陷性來進(jìn)行糾偏[12]。此方法對(duì)周圍建筑物影響也較大，因此在城市濕陷性黃土地區(qū)基本不采用此方法。

2.5 降水法

降水法原理是利用抽水的方法降低地下水位，使得地基土中的有效應(yīng)力增加，從而使得基礎(chǔ)產(chǎn)生新的沉降[13]。適用于地下水位較高、地基土為軟土并且地基土中固結(jié)程度不高、上部建筑物結(jié)構(gòu)剛度較好的淺基礎(chǔ)糾偏。

這種糾傾方法原理簡(jiǎn)單，施工也較為方便，但是降低地下水會(huì)影響相鄰建筑物的沉降。加之近年大量的地下水開采也造成了不良環(huán)境影響，國(guó)內(nèi)很多地區(qū)，特別是華北、西部干旱半干旱地區(qū)已經(jīng)對(duì)地下水資源開展了嚴(yán)格的保護(hù)，所以該方法目前使用還是較少。

2.6 堆載加壓法

堆載加壓法與常用的地基處理中的堆載預(yù)壓方法原理一致，可應(yīng)用于既有建構(gòu)筑物的傾斜糾偏中。其原理是在固結(jié)程度不高的軟土地基中，如淤泥、淤泥質(zhì)土地基中施加荷載，使得建筑物沉降量較低的一側(cè)發(fā)生新的固結(jié)沉降，同時(shí)提高地基土的密實(shí)度，增強(qiáng)地基土的承載力[14-15]。

我國(guó)軟土地區(qū)分布較廣，因此這種方法得到了推廣，工程實(shí)踐表明此方法的可靠性高，糾傾效果好，加載使得土體中有效應(yīng)力緩慢增大，建筑物的沉降也逐步進(jìn)行的，不會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生二次傷害。但是地基土的固結(jié)需要一定時(shí)間，因此該方法施工周期也相對(duì)較長(zhǎng)。

2.7 樁基卸載法

樁基卸載法是深基礎(chǔ)中常用的糾傾方法，按照卸載位置的不同，可以分為樁頂卸載法和樁側(cè)卸載法。樁頂卸載法一般適用于灌注樁，是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況與單樁豎向承載力特征值進(jìn)行設(shè)計(jì)，在樁頂位置對(duì)樁進(jìn)行截?cái)啵瑥亩_(dá)到糾傾的目的。樁身卸載法適用于摩擦型樁，是采用射水、取土、浸水等方法降低樁的側(cè)摩阻力，使單樁豎向承載力特征值減小，并發(fā)生沉降，之后再采用注漿等方式恢復(fù)其一定的承載力，從而達(dá)到糾傾的目的[16]。

此糾傾方法施工較為復(fù)雜，特別是采用樁頂卸載法，需要采用托換體系支撐上部結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行斷樁，需要工程師設(shè)計(jì)十分合理，同時(shí)施工隊(duì)伍有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性。樁身卸載法不易操作，很難控制側(cè)摩阻力達(dá)到糾傾設(shè)計(jì)值。倘若處理不當(dāng)，常常伴隨著“廢樁”的風(fēng)險(xiǎn)，需要設(shè)計(jì)與施工緊密配合。

2.8 錨桿靜壓樁抬升法

錨桿靜壓樁是目前業(yè)內(nèi)較為推崇的一種糾傾抬升的方法，適用于鋼筋混凝土基礎(chǔ)且上部結(jié)構(gòu)自重較輕的多層建筑物，但是由于施工設(shè)備的進(jìn)步，此方法也應(yīng)用在高層建筑中[17]。其原理是采用錨固于原有基礎(chǔ)中的錨桿提供反力來進(jìn)行壓樁，增強(qiáng)地基土的承載力，從而達(dá)到抬升糾傾的目的。

該方法由于國(guó)產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的系列化而逐步在全國(guó)范圍內(nèi)推廣開來，最大壓樁力也同步提高，適用范圍變廣，糾傾抬升建筑物從多層建筑到高層建筑[18]。相對(duì)于坑式靜壓樁抬升法，該方法不用大量開挖地面，但是依然需要對(duì)原有地面進(jìn)行破拆，打入錨桿后再進(jìn)行壓樁，必要的時(shí)候會(huì)打穿基礎(chǔ)。錨桿布設(shè)和壓樁需要大量的時(shí)間，因此該方法的施工準(zhǔn)備相對(duì)周期較長(zhǎng)，而抬升速率相對(duì)較快。

2.9 坑式靜壓樁抬升法

坑式靜壓樁抬升法適用于地基土為軟土的建構(gòu)筑物。施工時(shí)在被加固建筑物一側(cè)開挖小型基坑，并進(jìn)行支護(hù)，在基礎(chǔ)梁、承臺(tái)梁或基礎(chǔ)底面開挖一小坑進(jìn)行壓樁施工作業(yè)，以原有結(jié)構(gòu)為千斤頂反力點(diǎn)，將樁逐段壓入土中，接成樁身，后用牛腿將千斤頂托換，最后采用素混凝土澆筑形成承臺(tái)[19]。

該方法施工周期較短，但是開挖對(duì)地基土的影響較大，對(duì)基礎(chǔ)有一定的影響，相對(duì)于錨桿靜壓樁抬升法，該方法不適用于地下水較高的軟土地基和砂性土，并且對(duì)建構(gòu)筑物的自重有一定的要求。

2.10 上部結(jié)構(gòu)托梁抬升法

上部結(jié)構(gòu)托梁抬升法主要包括砌體結(jié)構(gòu)托梁抬升法和框架結(jié)構(gòu)托梁抬升法。砌體結(jié)構(gòu)托梁抬升法是在砌體墻下設(shè)置托梁，在砌體中開洞，設(shè)置千斤頂，達(dá)到目標(biāo)抬升量后對(duì)抬升間隙進(jìn)行充填?？蚣芙Y(jié)構(gòu)托梁抬升法是在框架柱兩側(cè)設(shè)置牛腿，在框架結(jié)構(gòu)首層柱適當(dāng)位置設(shè)置托換梁體系，由托換梁-千斤頂、框架柱和基礎(chǔ)形成新的傳力體系，截?cái)嘣蚣苤?，通過千斤頂頂升達(dá)到糾傾的目的。

該方法適用于多層建筑的淺基礎(chǔ)抬升，上部結(jié)構(gòu)荷載較大的情況謹(jǐn)慎使用。該方法抬升速度較快，能夠較為快速地達(dá)到目標(biāo)抬升量，但是需要原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，形成新的傳力結(jié)構(gòu)。在施工時(shí)需要完備的施工組織，相對(duì)于迫降法而言，施工較為復(fù)雜。因此該方法使用案例較少[20]。

3 注漿抬升糾傾法

注漿法通常運(yùn)用于煤礦、鐵路和公路等隧道工程的圍巖加固，在水利工程領(lǐng)域通常作為止水加固的方法，在基礎(chǔ)工程領(lǐng)域通常運(yùn)用于地基加固。但已有很多工程案例證明，如果采用恰當(dāng)?shù)淖{設(shè)計(jì)和注漿材料，注漿法可以對(duì)既有建構(gòu)筑物進(jìn)行糾傾抬升，同時(shí)也能加固地基土，提高地基承載力[21-22]。

其原理是在淺層軟弱土中進(jìn)行注漿，形成“筏形復(fù)合地基”，改善加固區(qū)內(nèi)的軟弱土層的物理力學(xué)性質(zhì)，筏形復(fù)合地基能將上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載較為均勻的擴(kuò)散到周圍土層中，提高承載力的同時(shí)，對(duì)基底壓力進(jìn)行了擴(kuò)散。對(duì)加固區(qū)以下軟弱地基土產(chǎn)生“壓密”效果的同時(shí)，使得地基土的圍壓增加，密實(shí)度提高，提高土層的承載力。

該糾傾抬升方法施工噪音小、對(duì)環(huán)境影響小、施工精度（能達(dá)到±2mm），相對(duì)于迫降法（掏土法、地應(yīng)力解除法、輻射井射水法、浸水法、降水法、堆載加壓法、樁基卸載法）和抬升法（上部結(jié)構(gòu)托梁抬升法和錨桿靜壓樁抬升法）施工周期相對(duì)縮短20%~50%；相對(duì)于傳統(tǒng)迫降法和抬升法工程造價(jià)節(jié)約20%~40%。是一種穩(wěn)定、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的糾傾抬升方法。

4 結(jié)束語

根據(jù)前文所述目前《建筑物傾斜糾偏技術(shù)規(guī)程》推薦的糾傾抬升方法和注漿糾傾抬升方法進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論如下：

（1）很多工程已經(jīng)證明注漿糾傾抬升方法是一種可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的糾傾抬升方法。

（2）注漿糾傾抬升方法相對(duì)傳統(tǒng)抬升法具有無破拆、對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)影響小和造價(jià)低的特點(diǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)迫降法具有施工周期短、造價(jià)低的特點(diǎn)。

（3）注漿糾傾抬升方法能分散上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的應(yīng)力，能增強(qiáng)地基土的承載力、改善加固區(qū)以下的地基土應(yīng)力狀態(tài)，既能加固土地基土，同時(shí)也能進(jìn)行糾傾抬升。

（4）現(xiàn)有注漿糾傾抬升方法可以抬升20層的高層建筑，適用范圍較廣。