應力解除法在某建筑物糾偏工程中的應用

王 笑 張勤羽 王川宇

上海長凱巖土工程有限公司 上海 200093

對于我國沿海地區的多層建筑物，由于地質條件等因素，建筑物不均勻沉降時有發生，即使建筑物采用了粉噴樁等復合地基，不均勻沉降情況依然存在。對于此類基礎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合斜向掏土糾偏[1-2]、錨桿靜壓樁結合應力解除法糾偏[3-4]及錨桿靜壓樁結合鉆孔排淤糾偏[5]等。

錨桿靜壓樁結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粉噴樁樁底，當鉆孔深度穿過較堅硬土層達到較軟弱的淤泥質土層時效果更為顯著。在糾偏達到設計效果后，再向掏土孔內灌注砂漿并在該側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土層上的房屋。鉆孔排淤糾偏是指在沉降小一側施鉆直徑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移動；孔由圓形壓扁成不規則的橢圓形，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。

錨桿靜壓樁結合應力解除法糾偏一般適合于粉質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合地基和整板基礎，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層磚混結構糾偏工程，該工程建筑面積3 655 m2，采用水泥粉噴樁加固的復合地基，條形基礎，竣工后即發現最大傾斜率1.031%，該建筑北面有一條河溝，南側有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行糾偏，傾斜率控制在0.33%以內，工程歷時8個月。

根據以上工程實際總結，應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根據建筑物類型、基礎形式、地質條件、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，介紹錨桿靜壓樁結合截樁迫降應力解除法在實際工程中的應用。

1 工程概況

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

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

圖1 平面及各觀測點沉降量示意

2 產生不均勻沉降原因分析

2.1 場地地層起伏較大，局部地質條件較差

本工程典型地層分布如圖2所示，勘察范圍內各土層主要有：①層填土、②1層淤泥質粉質黏土、②2層黏質粉土、③層粉質黏土、④層粉砂、⑤層粉質黏土、⑥層砂質粉土、⑦層淤泥質粉質黏土和⑧層粉質黏土。場地內大部分區域有②2層黏質粉土，該土層也是粉噴樁的樁基持力層，但西北角該土層缺失，②1層淤泥質粉質黏土較厚（C4孔），地質條件不均勻是導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

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

表1 各軸網墻柱荷載分布

由圖1和表1可知，C 軸為1層和7層的分界，同時承擔兩側的上部荷載，7層區域的上部荷載明顯大于1層區域，7層區域上部荷載值61 382 kN，1層區域上部荷載值9 156 kN，該上部荷載已考慮條基至室內地坪約2 m的覆土質量。

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

2.3 施工未按要求留設沉降后澆帶

根據建設單位反饋，基礎梁施工時一次性澆筑，未按設計要求在1層和7層結構之間留設沉降后澆帶，上部荷載大小不一且基礎回填土方在上部荷載占比差異大，導致不均勻拖帶沉降。

3 加固糾偏方案

對于基礎形式為粉噴樁復合地基的建筑物糾偏加固，可采用的方案有錨桿靜壓樁結合斜向掏土糾偏、錨桿靜壓樁結合應力解除法糾偏及錨桿靜壓樁結合鉆孔排淤糾偏等。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，且建筑物外側為市政道路，不具備施工操作面。考慮到樁側為黏質粉土，非淤泥質土，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合截樁應力解除法糾偏方案。

本工程糾偏加固方案為：西側采用φ325 mm×8 mm鋼管，其余區域采用φ273 mm×8 mm鋼管，樁長約14 m，以⑥層砂質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52根。

考慮到原復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域。具體施工流程為：沉降大一側（西側）開壓樁孔→施工錨桿靜壓鋼管樁→灌芯→封樁→沉降小一側截樁施工→沉降小區域開壓樁孔→施工錨桿靜壓鋼管樁→灌芯→封樁→回填→地坪恢復。

4 加固糾偏實施

該工程2021年7月22日開始施工，西側（沉降大一側）錨桿靜壓樁先行施工，西側采用325 mm鋼管樁，樁長13.0 m，單節長度2.0 m，樁數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、降雨等因素影響較大。8月11日開始糾偏區域開始地坪破除及基礎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日開始基礎下墊層和粉噴樁樁頭破除，9月28日開始東側壓樁施工，11月25日地坪恢復，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層砂質粉土，土層厚度2.4～3.2 m，稍密，樁端進入持力層1.6～2.6 m，樁端接近⑥層土下部，⑥層以下為⑦層淤泥質粉質黏土，流塑，土質較差（圖3）。

圖3 樁長和地層剖面關系

JG13和JG17為沉降大一側（西側）的錨桿靜壓樁，糾偏前先行施工，JP7為沉降小一側的錨桿靜壓樁，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，不利于承載力的發揮，現場實施過程中，樁長根據動阻力分析及時調整為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計荷載（350 kN）的1.23～2.00倍。總體而言，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層區域上部荷載較小，且粉噴樁分布富余系數較大，根據計算復核，1層區域可截樁數約占總樁數1/2。截樁糾偏時首先考慮該區域的應力解除，具體截樁順序、數量和分布根據監測數據動態調整。東側1層區域總共分為6個開間（圖5），截樁原則為每個開間少量均勻、依次反復進行，確保沉降均勻性。

圖5 最終截樁分布

4.3 糾偏監測與控制

沉降分析在糾偏過程中非常重要，圖6為房屋主要監測點沉降隨時間的變化曲線，糾偏區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，后續跟進粉噴樁樁頭破除。其間該側房屋東側的平均沉降速率為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，基礎回填、地坪恢復期間東側累計沉降量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 房屋主要監測點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 結語

本文介紹了截樁迫降應力解除法在某粉噴樁復合地基建筑物糾偏加固工程中的應用，結合本工程地質條件、建筑物類型、基礎形式、施工操作面和工期等要求，并經過工程實際證實該方案合理可行，經濟效果良好，對周邊環境影響較小。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構完好，無明顯新增裂縫。

施工過程中應加強沉樁動阻力分析，設計指導施工，施工反饋設計，進一步完善設計施工參數。本工程基礎上方有一定厚度的回填土，且在上部總荷載中占比較大，糾偏過程中應充分考慮回填土的影響，避免過度糾偏。

截樁迫降與沉降關系的理論分析方面有待結合實測數據進一步研究。