变形监测在高层建筑加固纠倾中的作用

李其成

（常州建筑科学研究院集团股份有限公司，江苏常州 213000）

0 引言

随着经济的发展，城市越多建造高层、超高层建筑，因不同地质、土质，结构造型的悬殊，往往会给高层建筑带来一定的工程问题，其中建筑倾斜是最为明显和严重的，而过大的建筑倾斜势必影响建筑的正常使用[1]。而对于高层建筑的工程问题，直接进行拆除将耗费大量的人力物力，采取纠倾加固技术将是最为经济和安全的补救措施[2]。而对于高层建筑的加固纠倾施工涉及建筑本身施工构造、地基土体、桩基承载力、后期控沉等方面[3]。一般而言，高层加固纠倾施工是一个复杂、不确定误差的过程，如何保证纠倾按照预定的设计目标进行，不会过倾或者未达预期，这就需要纠倾全过程中进行施工监控[4]。施工监控技术主要包括两方面：①数据采集，即监测；②数据分析处理，即控制，通过监测与控制有效结合，实时监测施工安全，识别、调整（纠偏）施工误差或施工速率，并预测下阶段施工目标，最终实现建筑加固纠偏“线性、安全、稳定”的完成。因此，施工监控是高层建筑加固纠倾中必要的保证措施。

1 工程实例

1.1 工程概况

本文以江苏某地实际高层框架结构19＃楼加固纠倾工程为依托，进行施工过程全阶段的施工监测。具体工程概况如下：

19＃为地下一层、地上19 层的高层住宅，建筑主体采用剪力墙结构，基础为片筏管桩基础。我方于楼体加固前进场观测，实时监测19＃的整体沉降和倾斜趋势，其观测点布置如图1 所示。

图1 加固纠倾结构观测点布置

1.2 主要倾斜原因分析

依据前期相关设计资料及实地勘察报告，产生不均匀沉降的原因有：

（1）客观上，建设场地软弱和地处深厚软土地基，场地条件和地基性状极为软弱，基础整体沉降大。

（2）桩基设计不合理是主要原因。

（3）设计对高位填土的单侧作用的不利影响估计不足，未采取必要的对应措施导致横向位移。

1.3 加固纠倾目标

根据本结构现阶段的倾斜程度和工程现状，先暂实施南北向单项纠倾微调，东西向不做纠倾，最终将外墙主控角垂直度控制在0.6～1.0‰以内，补桩竣工起算至稳定最终沉降量控制在≤60mm。

2 数据分析

2.1 沉降监测

19＃楼加固纠倾全过程各测点沉降数据如图2、图3 所示。

由图2、3 可知，19＃楼在地基补桩前各测点均发生了不同程度的沉降，最大累计沉降量达到-6.47mm（-为下沉，下同），南北侧差异沉降量最大达到-3.81mm，补桩期间最大累计沉降达到-20mm，差异沉降量在-15mm，取土期间最大累计达到-45mm，南北差异沉降量在25mm 左右。分析沉降数据来看，19＃在自然状态下正缓慢向南侧倾斜，补桩期间南侧沉降速率表现为“平缓-加剧-减缓”的趋势，均加大了倾斜趋势。

取土期间，南北侧差异沉降速率基本稳定在0.2-0.4mm/d。纠倾速率较纠倾原目标来看，速率偏低，而且南侧拖带沉降也较大，对19＃整体的下沉量有较大影响，减缓了整体纠倾进度。

由最后 100d 的沉降数据，19＃ 各测点的沉降速率在-0.011～-0.038mm/d，依据《建筑变形测量规范》（JGJ 8—2016），满足“当最后100d 的最大沉降速率小于0.01—0.04mm/d 时，可认为已达到稳定状态”，纠倾稳定工作基本达到预期。

图2 19＃累计沉降量-时间曲线

图3 19＃南北对应测点差异沉降量-时间曲线

2.2 垂直度监测

比较垂直度在加固纠倾全过程中的主要施工阶段的观测结果，如表1 所示。

表1 19＃南北向垂直度观测结果表

由表1 来看，从初测到取土纠倾开始，19＃各测边的偏移量均呈增大趋势，其垂直度增大量最大达到了0.24‰。取土结束后，19＃楼整体倾斜量均在35～42mm 之间，满足纠倾垂直度目标0.6～1.0‰之间，基本达到纠倾目标。而由取土期间的回倾量来计算差异沉降量，回倾量在在50～70mm，换算的差异沉降量在15～23mm 之间，基本与沉降观测的差异沉降相一致，19＃整体回倾效果基本达到预期。

综合沉降、垂直度观测成果，补桩期间，19＃主体结构沉降偏大，虽累计沉降量在补桩期间小于预定目标≤15mm，但南侧补桩控沉效果并不理想，导致19＃南侧沉降相对偏大，导致19＃主体垂直度进一步增大，补桩期间产生的倾斜量在后续取土回倾计算中应考虑进去。后续南侧取土控沉效果也不佳，产生了大量的拖带沉降。可能原因是北侧取土对南侧地基土体扰动太大，造成南侧深层土体应力重分布，对桩基摩阻力产生一定的影响，后期加固单位针对南侧沉降大的趋势，对南侧进行预备桩补桩作业。

3 结论

（1）由前期观测结果，19＃在纠偏前存在一定的差异沉降，19＃南侧和东侧沉降大，结构主体倾斜加大，将影响后续的正常施工和使用。

（2）在采用地基竖向应力和桩侧向应力解除整体迫降法进行取土纠偏后，19＃南北侧倾斜均回倾到1‰以下，其总体沉降量也在控制范围，自封桩封孔后，沉降也趋于稳定，从而可知本次纠偏加固工程是可行而有效的。

（3）在取土期间，土体扰动大，地基土体不断应力重分布，施工监控可以及时反映建筑物纠倾态势，指导施工，并以此调整施工进度和施工方式。保证施工达到施工纠偏预期效果。

4 不足及展望

（1）19＃楼本身东西侧倾斜已经向东，但在南北纠倾过程中，东倾加剧，考虑到19＃和西侧20＃地下室地基筏板相联，后期若要东西纠倾就显得较为困难。

（2）19＃楼东南侧控沉效果不理想，一方面是东南侧结构异形，取土控制较为困难；另一方面是东南侧前后补桩时间延长太长，土体应力不断重分布，影响了结构东南侧的沉降稳定。