高层建筑不均匀沉降加固技术措施

徐家继+张耀辉

摘要：指出了近年来高层建筑不均匀沉降引起的建筑工程质量安全和使用功能问题时有发生，应加强地基与基础工程质量预控。基于此，针对某高层建筑工程发生不均匀沉降问题成因及施工难点进行了分析，提出了实施加固的技术措施。

关键词：高层建筑；沉降；加固措施

中图分类号：TU47

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）6-0178-03

1 不均匀沉降问题

某高层在建住宅楼工程，剪力墙结构，地上25层，地下1层，建筑总长27.1 m，宽16.9 m，高 72.80 m。建筑场地类别为Ⅱ类，场地为中软场地土，场区地层在勘察深度范围内可划分为以下9层：①-1杂填土Qml， ①-2冲填土Qml，②淤泥质粘土Ql4，③粘土Qal+pl4，④粘土Qal+pl3，⑤粉质粘土Qal+pl3，⑥粘土混砂、砾碎石Qal+pl3，⑦粘土 Qal+pl3，⑧强风化粉砂质泥岩E，⑨中风化粉砂质泥岩E。原设计采用预应力管桩PHC500AB-125桩筏基础，单桩竖向极限承载力为 3600 kN，单桩竖向抗压承载力特征值为1800 kN，总桩数 211根，桩长约22 m，桩端持力层为⑥粘土混砂、砾碎石层。筏板垫层（桩顶）以下采用Φ500 mm，桩长2～4 m水泥土搅拌桩地基加固处理。

该项目桩基验收后开始上部结构施工，同步进行第三方沉降观测，沉降观测测点设置符合规范要求，施工至5层结构楼板时发现沉降有异常现象（此时北侧地库土方已开挖完毕，南侧和西侧临街土方已回填）。补桩前S-T沉降关系曲线如图1所示。

根据沉降观测报告，施工完成的荷载相对桩基总承载力不到设计最大荷载的30%，个别测点沉降量偏大，此时主体结构已暂停施工，但沉降有进一步加大现象，1号观测点约12 mm，6号点约8 mm，8号点约15 mm，11号点16 mm，各相邻测点沉降量不均匀；对照测点布置及荷载情况，沉降数据规律性不强，仅东侧沉降异常与对应管桩为Ⅱ类桩或桩垂直度超1%相关。观测期内并未继续加载，而所有测点均继续下沉，且有多点沉降速率大于0.18 mm/d，个别测点沉降量有陡降趋势（个别点两天沉降量达12～18 mm），个别测点垂直度达到2.1‰，接近建筑地基设计规范中建筑物地基倾斜变形允许值，并出现多个观测点沉降异常、沉降速率偏大的情况，在此之后连续多次观测，沉降量继续加大，沉降速率仍偏大，差异沉降明显。

根据以上沉降觀测记录判定该住宅楼部分管桩桩身和承载力出现了质量问题，为保证建筑结构质量安全和使用功能，必须采取加固措施。

2 不均匀沉降原因分析

（1） 根据地勘报告，因住宅楼楼所处位置淤泥层较厚，管桩在淤泥层中会引起土体挤压隆起，降低管桩的承载力；管桩施工穿越土层为粘土层，产生挤土效应，场地易隆起，先期压入的管桩被抬升，造成承载力不足、沉降量过大等问题[1]。

（2）Ⅱ类桩及部分管桩垂直度超偏对建筑物的沉降形成一定的不利影响。

（3）基坑支护钢板桩发生局部土方坍塌对管桩间土体产生扰动。

（4）施工方擅自将静压管桩改为锤击成桩工艺也产生一定负面影响。

（5）水泥土搅拌桩地基加固施工质量较差，管桩有破坏可能。

3 加固施工难点

（1）施工场地狭小，层高受限，在已建成地下室内桩基施工需先拆除影响钻机安装及行走的人防墙并不得影响主体结构安全，人工破除孔位的筏板钢筋混凝土才能钻孔施工。

（2）设备要求严格，地下室内作业对钻机的规格要求较高，需根据地下室的净高、剪力墙及人防墙位置来改装冲击钻。

（3）场地地质条件复杂，淤泥层较厚，地下室狭小空间内冲击钻钻孔施工进度缓慢。

（4）施工工艺复杂，钻孔过程中需用泥浆泵回浆，安放钢筋笼前需把钢筋笼进行分割，且需定制每段1.5～2 m的导管，成桩质量控制难度大。

（5）钢筋植筋需对照图纸进行细致处理，与原底板、墙柱粘接牢固，植筋质量要求高。

（6）施工期间，应加强观测并应做好遇到险情后的处理预案，后期主体结构施工应加强建筑物的沉降及倾斜监测。

4 加固技术措施

（1）为彻底解决沉降异常问题，对原桩筏基础重新进行加固技术处理措施，采用钻（冲）孔灌注桩托换原管桩（原管桩按废桩处理）加固基础[2]，桩径800 mm，共124根（其中：地下室内72根，地下室外52根），设计桩长33～36 m，桩端持力层为⑨中风化粉砂质泥岩，单桩竖向抗压极限承载力不低于8000 kN，单桩竖向抗压承载力特征值为4000 kN。在原筏板面增设厚1400 mm筏板基础，并外扩2400 mm，形成新的桩筏基础。新增筏板与原筏板、墙、柱通过化学植筋方法形成可靠连接。

（2）施工顺序。试桩-建筑物外围形成可靠基坑支护-拆除影响桩基施工的结构（主楼内人防墙、非主楼地下室筏板、局部地下室顶板）-建筑外侧桩基施工-建筑物内桩基施工（在原筏板上无损开孔）-室内钻孔桩施工-后注浆-桩基检测验收-新老砼结合面凿毛洗净-在原筏板面及墙柱侧边植筋-新筏板钢筋绑扎-浇筑新筏板混凝土-垂直度观测-基础验收合格-上部结构施工。

（3）补桩施工前，编制桩基专项施工方案，先进行成桩工艺试验和试桩检测（建筑物内2根，屋外1根），确定单桩竖向抗压承载力特征值，合格后方可组织施工。补桩在原筏板上开孔，按规范及设计要求预埋声测管及后注浆管，混凝土灌注2日后30日前开始后注浆，施工完毕进行单桩竖向抗压承载力及桩身完整性等检测验收。

（4）加固施工前基坑形成安全可靠支护体系，确保对补桩和建筑物无影响。西南侧采用12 m钢板桩支护，上部1∶2放坡，喷射C20厚80～100 mm混凝土。补桩及基坑支护设计均进行设计审查或技术咨询、论证、施工方案报审等相关手续。

（5）持续沉降观测，信息化指导施工，在建筑物内外均设置沉降观测点，密切关注建筑物工作状态变化。

（6）补桩钢筋笼制作安装、泥浆、含砂率及成孔质量严格按建筑桩基技术规范要求，采用气举反循环二次清孔，控制孔底沉渣厚度不大于 50 mm，为防止塌孔应立即进行混凝土浇筑，灌注混凝土充盈系数不小于1.1。为保证桩头质量，在孔口支设钢模板将筏板孔口抬高形成超灌，超灌高度50 cm。

（7）封桩处理，为防止补桩过程中建筑物过大沉降或不均匀沉降，补桩位置及顺序应参考沉降观测结果和设计要求进行。用风镐将超出原筏板面的桩头破除至筏板底部垫层处进行筏板扩底，并将桩头四周原土向下清理20 cm，使桩头露出距筏板顶面40 cm处向下、向四周扩底，找出筏板下层钢筋并向内扩底，将钢筋断头全部露出长度不小于10 d，用相同规格数量钢筋焊接，浇筑混凝土封桩，再进行其他桩位补桩及封桩施工。

（8）补桩完成进行桩基检测验收后开始植筋处理，采用A级结构胶，板面、梁面植筋长度为20 d，墙柱面贯通植筋；植筋与原混凝土界面有良好的粘結，粘结剂完全固化前，不得触动植筋；新旧混凝土相接处，原混凝土保护层凿毛，洗净。植筋不得伤害原有结构钢筋，新增纵筋应避开梁、柱钢筋，原墙柱穿钢筋处采用A级结构胶灌实[3]。

（9）植筋按规范验收后进行增设筏板钢筋绑扎和混凝土浇筑，筏板钢筋HRB400级，混凝土强度等级为C40，补桩加固完成。

补桩加固完成后住宅楼沉降量有明显减小趋势，S-T沉降关系曲线图如图2所示。

5 结语

该住宅楼不均匀沉降加固技术措施，加固前最大累计沉降量19.34 mm（3个月），日均最大沉降值0.21 mm/d，补桩加固完成7 d后最大累计沉降量7.91 mm（6个半月），日均最大沉降值0.039 mm/d，经验收合格后重启上部结构施工，并持续进行沉降和倾斜监测，收集沉降观测数据，确认沉降稳定后继续施工，最终完成上部结构和装修施工，测点沉降稳定并在规范允许值内，说明本次加固技术措施适当可靠，为今后解决此类问题提供了有益的经验。

参考文献：

[1]龚晓南.地基处理新技术[M].西安：陕西科学技术出版社，2006.

[2]中国建筑科学研究院.既有建筑地基基础加固技术规范JGJ123-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3]中国建筑科学研究院.混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.