新型截桩可控迫降纠偏工艺及实践

钟贵荣

(福建省建筑科学研究院 福建福州 350025)



新型截桩可控迫降纠偏工艺及实践

钟贵荣

(福建省建筑科学研究院 福建福州 350025)

针对灌注桩桩基础建构筑物，在传统纠偏工艺基础上发展新型截桩可控迫降纠偏工艺。该工艺采取截桩替代破除墙柱的方式安放千斤顶，用迫降方式代替顶升，通过限位钢管防止千斤顶损坏及过纠行为，采用分级迫降方法保证迫降过程同步协调性。文章阐述了新型截桩可控迫降纠偏工艺流程及施工控制关键点，并通过工程实践进行验证。实践表明，新型截桩可控迫降纠偏工艺可运用于高层灌注桩桩基础构建筑物纠偏，具有工期短、造价低的特点，且对上部结构无损伤，具有较好的社会经济效益，可推广运用。

新型；截桩可控；迫降纠偏；桩基础；高层建筑

1 纠偏工艺现状

构建筑物倾斜主要是由地基不均匀变形而引起的基础倾斜在上部结构中的反应，包括墙或柱倾斜、结构裂缝发展等，严重时将引起构建筑物坍塌。由于结构、地基基础、环境和外部干扰等多种因素影响，构建筑物常发生一定程度倾斜，当构建筑物倾斜率超过一定限度，其正常使用性和安全性会受影响，因此必须对倾斜超限度的构建筑物进行处理。

目前国内已经形成了，如表1所示的构建筑物纠偏工艺[1]。经过一定时间发展，以上纠偏技术相对成熟，但运用范围有限，主要针对低层和多层建筑。高层建筑自身荷载大，多采用桩基工艺，传统纠偏技术难以使用。目前虽已有少量高层建筑纠偏案例[2]，但其涉及工艺多，工期长，且纠偏过程中存在不可控的附加沉降，因此发展针对高层桩基建筑安全可控、社会经济效益高的纠偏技术意义重大。

目前桩基成为众多构建筑物选用的基础形式，本文在传统纠偏技术基础上，研发一种针对灌注桩桩基构建筑物的新型截桩可控迫降纠偏工艺，同时结合实例对此工艺进行阐述。

2 新型截桩可控迫降纠偏工艺

2.1 工艺原理

传统顶升工艺是在构建筑沉降大的一侧顶升上部墙体或基础，顶升上部墙体需对上部结构一定高度段的墙柱整体破除，同时根据结构布置顶升托换梁。该工艺对原构建筑结构损伤大、工艺复杂、工程量大、千斤顶使用数量多，千斤顶同步顶升控制难度大，仅适用于重量较轻的构建筑物。针对荷载较大的高层桩基构建筑物，如何在纠偏过程中减少对原构建筑的损坏，同时保证纠偏安全可控，成为纠偏技术研究的重点。

表1 传统纠偏工艺

新型截桩可控迫降纠偏工艺原理在于：针对不设地下室、且不含桩基片筏底板的灌注桩桩基础构建筑物，在不均匀沉降变形稳定后，采取截桩替代破除墙柱的方式安放千斤顶，截桩完成后直接在原桩位安放千斤顶，构建筑荷载全部由千斤顶承担，采用这种方式可以极大减少对原构建筑的损坏及破除工程量，结合传统迫降工艺，采用千斤顶迫降方式代替顶升，减少千斤顶吨位，在迫降过程中采用可调节式限位钢管预防千斤顶失效或过纠，保证迫降安全可控。

2.2 主要设计步骤

新型截桩可控迫降纠偏工艺设计步骤如下：

(1)计算迫降设计值：迫降前应根据构建筑高度、倾斜率和桩位布置计算构建筑各桩位迫降值，完成迫降后建筑倾斜率应满足相关规范要求[1]。

(2)确定单桩千斤顶托换总吨位及数量：根据单桩设计荷载确定单桩千斤顶托换总吨位，千斤顶总吨位需具备充足的安全系数，千斤顶使用数量可按式(1)估算：

n≥kQK/Na

(1)

其中n为单桩千斤顶数量，为使单桩同步迫降协调性好，单桩千斤顶数量不可过多，布置3个～5个千斤顶为宜；

QK为单桩桩顶竖向荷载标准值；Na为单个千斤顶实际使用最大荷载，取千斤顶额定荷载的80%；

k为安全系数，取2.0。

千斤顶数量选取还应考虑千斤顶底座尺寸与桩截面尺寸匹配，当桩截面尺寸不足以安放千斤顶数量时可通过增加单个千斤顶额定荷载方式减少千斤顶使用数量。当截面较小而无法安放千斤顶时，可通过加设千斤顶托换承台方式安放千斤顶。

(3)确定截桩部位：根据构建筑桩基布置形式确定截桩部位，在满足人员操作空间条件下，尽可能抬高截桩部位，减少桩基裸露长度有利于截桩面以上结构稳定，工作面标高选择承台底下约1.5m～2.0m为宜，截桩高度根据千斤顶尺寸及迫降设计值确定，截桩示意见图1。

(4)确定千斤顶布置形式：在原桩面上安放千斤顶前，原工程桩采取“逐块、对称”方式破除，千斤顶采取“逐个、对称”布置原则安放，常用的3个和4个千斤顶布置形式见图2，基桩破除及千斤顶安放顺序见图示数字标注顺序。

(5)可调节式限位钢管设计：为提高迫降纠偏过程的可控性，避免因千斤顶失效或过纠造成构建筑突发大沉降，在安放最后一个千斤顶前在桩中心安放混凝土限位钢管(图1～图2)，钢管混凝土标号同原桩，限位钢管承载力应满足单桩承载力要求。

其中钢管高度=截桩高度-纠偏迫降值-富余度，富余度根据实际工程考虑，建议富余度控制为20mm～30mm。钢管顶面放置若干薄钢片，纠偏过程中薄钢片与上截桩面缝隙控制为5mm，薄钢片可在迫降过程中根据实际缝隙大小随纠随抽插。

(6)分级迫降设计：迫降纠偏过程为动态调整过程，不可一次连续纠偏到位，应根据构建筑物迫降总量，合理划分分级迫降量，一次分级迫降量以2mm～5mm为宜，完成一次分级迫降后及时检验各桩位迫降情况，如有异常及时调整。

(7)接桩设计：构建筑完成迫降纠偏后，应根据桩位布置及桩基承受载荷情况分批对称连接基桩，接桩过程包含限位钢管调节顶紧、千斤顶拆除、钢筋主筋重新焊接、缠绕螺旋筋、模板支设、混凝土浇筑及保养等几个步骤。

限位钢管顶紧过程中，在钢管顶与基桩上截桩面富余缝隙间插入薄钢片顶紧，缝隙顶紧密实后才能拆除千斤顶，接桩其余步骤需符合相关施工规范要求。

(8)监控方案设计：构建筑迫降纠偏为动态纠偏过程，监控是迫降纠偏关键组成部分，纠偏前、纠偏过程中及纠偏后都应进行连续监控，监控对纠偏设计及施工起着预控及引导作用。构建筑纠偏监控包含构建筑物本身和周边环境监控，具体可分为构建筑倾斜率观测、水平位移及沉降观测、建筑裂损观测、开挖对周边建筑影响等监控。

2.3 工艺流程及施工控制关键点

2.3.1工艺流程

截桩迫降纠偏工艺流程如下：

土方开挖→桩基托换(含基桩凿除、千斤顶及限位钢管安放)→构建筑整体迫降→接桩(含限位钢管顶紧、千斤顶拆除及混凝土浇筑)→土方回填。

2.3.2 施工控制关键点

截桩迫降纠偏各工艺步骤衔接紧密，截桩迫降纠偏是一项精细化、系统化的施工工艺，应严格控制每个步骤工艺质量，其中特别应注意如下7个方面：

(1)基桩破除过程中原基桩保护及上下桩面平整度控制：基桩破除前应先标记好破除范围及破除顺序，先破除千斤顶位置桩钢筋保护层混凝土，再破除千斤顶扇形区域内混凝土，切不可超范围破除。为保护截面上下原基桩，破除时应先沿破除边界用小型切割机割出一定深度的槽口，再用风镐破除。破除过程中尽量保留原桩主筋，仅切割需安放千斤顶部位的主筋，未切割的主筋待迫降纠偏到位后再切割。桩破除后用小型打磨机将上下桩面打磨平整，确保千斤顶安放竖直，避免千斤顶偏心受载。

(2)构建筑桩基托换控制原则：分区对称托换，先中间后外侧及角桩。

(3)基桩破除顺序及千斤顶安放顺序：基桩破除及千斤顶安放顺序必须严格按照设计要求进行，不可盲目施工，基桩采取“逐块、对称”方式破除，千斤顶采取“逐个、对称”原则安放。

(4)迫降同步性控制：构建筑迫降纠偏使用的千斤顶数量较多，各千斤顶迫降无法完全保持同步一致，每次分级迫降过程其实是“同步—不同步—同步”的循环过程，迫降前应在限位钢管四周布置桩基分级迫降量监控刻度标尺及指针，施工需按照设计分级迫降，完成一次分级迫降后调整千斤顶荷载工况，基桩上各个千斤顶受载应均衡，保持构建筑各部位迫降同步协调性，确保迫降值控制在合理范围内。

(5)基桩顶荷载二次托换原则：千斤顶拆除后，构建筑荷载从千斤顶承载转移至限位钢管承载。荷载转移过程中构建筑可能产生局部变形，为使该变形尽可能小，钢管顶与桩面缝隙务必顶紧实。基桩顶千斤顶按“逐个、对称”的顺序拆除，拆除过程中如有异常则立即再次顶紧，待异常情况排除后再拆除千斤顶。

(6)接桩工艺：构建筑迫降完成后应立即组织接桩施工，千斤顶拆除完成后对基桩上下表面打磨凿毛，浇筑前应吹扫粉尘，清洗桩面。采用焊接方式重新焊接基桩主筋，重新缠绕螺旋筋。接桩混凝土采用微膨胀混凝土，混凝土应比原基桩提高一个强度等级，支设模板时预留喇叭口作为混凝土浇筑口。浇注前，原基桩上下界面(旧砼表面)处应涂刷砼界面剂。

(7)纠偏监控措施：迫降纠偏为动态纠偏，正式施工前，应对该构建筑进行沉降观测、倾斜率观测，观察构建筑的裂损情况并纪录。在截桩及千斤顶安放过程中，沉降和倾斜率应每周观测一次；在迫降纠偏过程中，每次分级迫降完成后应对构建筑物沉降、倾斜率及裂损情况进行观测，将测量结果反馈设计单位，以便设计做出必要调整；接桩完成后应继续对构建筑物沉降及倾斜率观测一段时间。

3 工程实例

3.1 工程概况

某建筑楼层数为11层，建筑高度35.2m，基础为人工挖孔灌注桩，其中Φ800桩共33根，Φ1 000桩共7根，主体为钢筋混凝土框架结构。该建筑建在自然坡段回填土上，受回填土下滑、抽水及桩基出现不均匀沉降等多种因素影响，建筑出现严重倾斜现象。经2年时间连续监测，至纠偏设计时建筑沉降已稳定，建筑最大倾斜率稳定于4.649‰，其顶点位移超过H/450的限值[3]。建筑桩位布置、纠偏前角点倾斜率见图3。

该工程采用新型截桩可控迫降纠偏工艺，截桩总数量为40根，共布置127个螺旋式千斤顶(规格：50T/100T/200T规格均有)。建筑迫降以C轴作为零迫降转动轴(零迫降转动轴单桩下千斤顶在迫降过程中微调，保证单桩下千斤顶在迫降过程受载均衡)，除该轴三桩承台北侧两根桩位抬升外，其余桩位均迫降。该工程设计7个迫降级别，其中A轴桩基一次分级迫降量为5mm，共迫降约35m；B轴桩基一次分级迫降量约2.1mm，共迫降约15mm；其余桩位迫降量见图3，迫降量单位为mm。2015年11月10日至2015年12月5日，完成土方开挖至千斤顶安放所有工作，2015年12月6日完成建筑迫降，2015年12月7日至2016年1月10日完成接桩及土方回填工作，整个工程历时62d。

3.2 迫降纠偏效果

图4为建筑倾斜监控点布置图，箭头方向表示建筑倾斜方向，纠偏前后各监控点倾斜率见表2，纠偏后建筑各点倾斜率满足规范4‰[1]要求，经现场观测，纠偏过程中建筑结构稳定，未产生任何裂损。工程工期短及造价低，纠偏效果良好，获建设单位充分认可。

表2 建筑纠偏前后倾斜率

4 结语

(1)截桩可控迫降纠偏工艺是在传统纠偏工艺基础上研发的新型纠偏工艺，工程实践表明该工艺工期短、造价低，对上部结构无损伤，可适用于不设地下室或桩基片筏底板高层灌注桩桩基建筑纠偏工程。而针对设有地下室或桩基片筏底板桩基建构筑物的纠偏，截桩迫降纠偏工艺难以单独应用，该类构建筑物的纠偏应做进一步深入研究。

(2)截桩可控迫降纠偏施工各步骤应严格按照设计要求进行，纠偏施工过程应加强监控对设计和施工的预控作用，如有异常立即调整相关工艺措施。

(3)本文纠偏工程实例采用的千斤顶为螺旋式千斤顶，实际应用中还可以采用电动液压千斤顶，并通过计算机辅助系统对各桩位的迫降值及千斤顶受力状况进行实时的监控及控制。

(4)高层建筑自重荷载大，截桩迫降纠偏应充分考虑千斤顶及限位钢管的承载性能，且高层建筑重心高、应验算截桩后建筑稳定性，必要时采取侧向限位措施。高层建筑侧向限位技术难度大，当截桩后建筑自稳性差而又无有效侧向限位解决措施时，应慎重选用截桩迫降工艺。

[1] JGJ270-2012 建筑物倾斜纠偏技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2] 李世宏,杜吉坤.某高层建筑迫降法纠偏施工技术[J].施工技术,2011(40),51-55.

[3] GB50292-1999 民用建筑可靠性鉴定标准[S].北京：中国建筑工业出版社,2006.

A new technic of forced settlement method by cutting pile under controlled and its practice

ZHONGGuirong

(Fujian Academy of Building Research, Fuzhou 350025)

In view of the building structure of cast-in-place pile foundation, a new technic of forced settlement method by cutting pile under controlled was developed base on the traditional rectification technology.The explosion of wall column was replaced by cutting pile under controlled.The foundation pile jacking was replaced by forcing settlement.The damage of hoisting jack and overdoing rectification was stopped by limiting steel pipe.The method of force settlement step by step was applied to keeping synchronism.The new technic of technological process and the key points of construction control was elaborated, and also was verified by engineering practice.The engineering practice shows that the new technic of forced settlement method by cutting pile under controlled can be applied to rectify high-rise pile foundation construction.This new process not only has the characteristics of short time, low cost, but also has no damage to the upper structure.The new technic has good social and economic benefits, which can be promoted in remediation of building inclination.

New technic; Cutting pile under control; Forced settlement method; Pile foundation; High-rise buildings

钟贵荣(1985.7- )，男，工程师。

E-mail:240854967@qq.com

2016-08-01

TU746.1

A

1004-6135(2016)11-0050-04

作者简介：钟贵荣(1985.7- )，男，工程师。

E-mail:240854967@qq.com

收稿日期：2016-08-01