软土地区房屋劈裂注浆纠倾技术研究与应用★

陈 念 智

(1.上海久岸置业有限公司，上海 200031; 2.上海市非开挖建造工程技术研究中心，上海 200433)

0 引言

在软土地区，下部土层含水量高，压缩性大，强度较低，浅基础房屋往往沉降大，沉降时间长，即使采取换填或采用短桩进行基础加强，邻近大面积堆载或基坑开挖卸载沉降就容易出现问题。本文对上海某别墅群部分房屋倾斜原因进行分析，介绍劈裂注浆纠倾技术在该工程的成功应用，为类似工程提供参考和借鉴。

1 工程概况

某工程位于上海青浦区，由若干浅基础2层～3层低层别墅组成，钢筋混凝土框架结构，半地下室，筏板—桩基复合基础，筏板厚度300 mm，预制小方桩200 mm×200 mm，桩长16 m。小区道路将别墅围合成不同组团区域，组团由南北两排房屋组成，在房屋之间通过填土形成宅间花园。施工前场地主要为农田和鱼塘，鱼塘底部有0.5 m厚淤泥土，清除淤泥后用粗砂石换填。地下室底板由②层褐黄～灰黄色粉质黏土硬壳层作为筏板基础持力层。下卧层土体主要是黏性土软弱土层，含水量高、孔隙比大、压缩模量小。各土层特性如表1所示。

表1 土层特性表

2 房屋倾斜情况

建成后住户装修时发现地坪有倾斜，检测报告表明部分房屋倾斜率超过GB 50007建筑地基基础设计规范中4.0‰的限值，最大值达到6.7‰，倾斜方向全部朝向宅间花园方向。房屋结构完好，没有发现裂缝等情况。由于施工沉降原始资料缺失，无法在短时间内判明沉降变形速率和不均匀沉降发展情况，发现倾斜后立即在所有房屋四周布设一定数量的钢钉作为沉降观测点由专业单位定期跟踪监测沉降变形。

3 倾斜原因分析

通过分析，倾斜主要原因为以下2点：1)建筑规划布局；2)基础设计。

3.1 建筑规划布局

建筑规划布局通过宅间花园和小区道路高低错落力求营造别墅区的层次感，但缺乏对土体荷载影响的基本认识和预估。

各花园堆土完成面与道路完成面的高差1.15 m～1.35 m不等，土体重度γ若按20 kN/m3计，两侧荷载差至少达到了23 kPa。在鱼塘清淤回填地基处理工艺不完善的情况下，地基土仍存在固结沉降及次固结压缩空间，容易产生较大压缩变形。从上海某倒楼事件可知，近距离附加荷载对临近基础影响十分明显，甚至可能导致倾覆，因此本工程土体附加荷载导致地基不均匀沉降，是房屋出现倾斜的直接原因。

3.2 基础设计

低层建筑一般采用条基或筏基，为更好地控制沉降，本工程采用复合基础。然而基础—桩基复合基础往往需要考虑基础下土的作用，一旦土体附加荷载过大会使筏板基础底部土层变形过大，进而影响基础—桩—土的共同作用。

沉降控制复合桩基为摩擦型桩，主要起控制沉降的作用，上海市DG/T J08—40—2010地基处理技术规范中规定沉降控制复合桩基宜采用桩身截面边长不大于250 mm、长细比80左右的预制混凝土小桩。本工程采用200 mm预制小方桩，尺寸偏小，桩端只进入⑤1-1黏土层，该层压缩性较高，桩基尚有一定的刺入变形量，在上部堆土荷载较大的情况下对沉降控制作用不明显。

从桩位布置角度分析，某四联排屋桩位布置如图1所示，设计单位仅考虑群桩形心和建筑形心基本保持对应，但并未考虑在靠近南面花园堆土侧增加桩位，致使该侧桩位数量偏少，不能起到控制不均匀沉降的作用，这同样是造成倾斜的重要原因。

4 纠倾技术方案

4.1 纠倾方案选型

本工程若对房屋靠近小区道路侧单边迫降，会对燃气、给排水、强弱电等大量配套入户管线造成严重影响，修复代价和风险很大，因此不适用迫降法。抬升法主要方式有注浆和锚杆静压桩等，因部分房屋已交付业主使用，地下室装修也已完成，锚杆静压桩需打穿地下室筏板基础开洞作业，现场也不具备建筑外施打条件。结合工程实际选用注浆抬升方式。

注浆抬升主要有高压旋喷桩、压密注浆或劈裂注浆等几种方案。场地内除②-3粉砂层外，其余黏性土层的渗透系数普遍在10-7cm/s左右，一般压密注浆难以达到理想效果，而劈裂注浆在透水性差的土体中也能有良好效果。高压旋喷桩成本较高，易污染环境。经研究后本工程最终选用劈裂注浆方案纠倾，经历先压密后劈裂再渗透的过程，注浆阶段会有明显的顶升效应，初期以水平挤压为主，后期会将浆液高压劈裂入土体中，形成浆脉，并对土体产生竖向挤压，最终构成坚实的地基加固体网架，长远来看可以更好地改善土体物理性质。

4.2 注浆纠倾方案设计

以某四联排屋为例，首先在南侧外墙外0.6 m和1.2 m处布置两排隔断，梅花形布孔，孔距1.2 m，注浆段为地表下2.5 m～16.5 m。其次在外墙外1.2 m处布置一排190°加固注浆斜孔，注浆段为地表下9.5 m～15 m，主要作用于③层淤泥质粉质黏土，此区段地基土承载力特征值和压缩模量都很低，仅为60 kPa和2.8 MPa，需要注浆加强以减少后续变形。最后在外墙外2.2 m处布置一排210°纠倾抬升斜孔直接抬升，注浆段为地表下7 m～12 m。劈裂注浆剖面如图2所示。

浆液材料为普通硅酸盐水泥加粉煤灰配置的悬浊液，采用单向止逆喷浆头，黏性土和砂性土地基注入率为15%和20%，注浆压力最大约0.5 MPa，隔孔跳注，自上而下分段注浆，防止冒浆。注浆过程中实时动态监测，严格控制注浆速度和压力，各点抬升速率控制在5 mm/d～10 mm/d，保证均匀平稳抬升，防止对结构产生影响。

4.3 纠倾控制目标

上海地区软土地基土受荷后沉降变形根据地基类型的不同主要分为3类，本工程属Ⅱ类区，施工期和竣工后1年～2年 内累计固结沉降最高可达总沉降量的80%，之后较长时间可能会有少量次固结，沉降趋稳。劈裂注浆实际重新起算了部分建筑施工期和竣工后固结初始时点。

由于部分住户已入住装修，而部分房屋仍处于毛坯状态，因此纠倾目标不在于强行将建筑结构抬升至水平，这会导致已装修住户地坪反倾，而是侧重于适度纠倾，避免反倾。在考虑初始倾斜程度、固结沉降等方面因素后将各房屋注浆抬升完毕时点的倾斜率控制在0.5‰～2‰。在1年～2年土地固结沉降基本完成后，劈裂注浆形成的地基土加固体网架会发挥作用，使沉降趋稳，次固结基本没有或者很小，使远期倾斜幅度稳定在2.5‰～3.5‰区间，即小于《建筑地基基础设计规范》中规定的4‰限值和CECS 225:2007建筑物移位纠倾增层改造技术规范中4.5‰的合格标准，也不至于矫枉过正出现反倾。

5 纠倾实施效果

以倾斜率6.7‰的某四联排屋为例，纠倾前不均匀沉降已超过90 mm，布置7处沉降观测钢钉，1号～3号靠近道路侧，4号～7号靠近堆土侧，其差异沉降趋势如图3所示。纠倾前两侧差异沉降约为3 mm/半年～4 mm/半年，第7个月实施纠倾，当月整体抬升72 mm～82 mm不等，在第18个月，即纠倾一年后整体纠倾量为42 mm～49 mm，此后差异沉降减小至3 mm/半年，逐渐趋稳。

通过一系列劈裂注浆，分别起到隔断、加固和抬升作用，该四联排屋成功实现纠倾，倾斜率由6.7‰最终稳定在3.5‰左右。本工程需要纠倾的各建筑采取劈裂注浆加固抬升纠倾技术，均成功达到了预期效果。

6 结语

许多工程都试图通过外总体地势高差营造出错落有致的视觉效果，然而建筑总体规划布局时，往往会忽视与结构尤其是地基基础之间的关联性。景观绿化等大面积堆土对邻近基础会产生较大的附加荷载，从而使土体产生附加压缩变形进而导致房屋倾斜变形。

考虑基础下土体共同作用是一种较为经济合理的设计，但原建筑场地的地基处理效果好坏也对筏板—桩基复合基础有一定的影响。在上海地区软土地基本身压缩性高的情况下，桩基设置于高压缩性土层有一定的风险性，在附近有不均匀荷载的情况下容易产生不均匀沉降，从而破土体—筏板—桩基共同作用机制，并可能导致基础破坏。在前期规划设计时一定要对此充分评估和分析，根据地质条件等情况统筹设计，充分考虑各类堆土产生的附加荷载及其可能的影响范围，通过调整局部平面布置、对地基或者基础形式进行加强、合理布置桩位等一系列手段来避免不良后果发生。