既有建构筑物纠倾抬升方法与注浆抬升纠倾方法比较

崔学栋

北京恒祥宏业基础加固技术有限公司 北京 100097

1 概述

目前，由于勘察、设计和施工使用不当造成的建构筑物倾斜的事例频发，造成巨大的经济损失和严重的安全威胁[1-3]。如果能够采取经济合理的手段纠正既有建构筑物的倾斜，那么便可以降低风险、保证安全，并且为工程建设提供一定容错。

我国已经颁布了《既有建筑物地基基础加固技术规范》（JGJ123）与《建筑物倾斜纠偏技术规程》（JGJ270）提出了安全适用、技术先进、经济合理的建构筑物加固与纠倾技术方法，是岩土界多年实践的智慧结晶，在工程实践中也得到了验证[4,5]。但是，在上述规范中并无提及采用注浆法对既有建构筑物进行纠倾抬升。目前，已有学者、工程师采用注浆法进行地基处理和建构筑物倾斜纠偏，发现此方法能够有效地控制地基沉降，并且编制团体标准来对该种方法进行规范[6]。也有工程师成功运用注浆的方法实现了占地面积330×310m2的商贸区（4F/2F）的倾斜纠偏[7]。

因此，本文在前人的基础上加以总结，对现有的既有建构筑物纠倾抬升方法与注浆抬升纠倾方法进行对比，在选择既有建构筑物纠倾抬升方法时可以参考。

2 既有建构筑物常用纠偏方法

既有建构筑物纠倾抬升方法可分为迫降法、抬升法和综合法，迫降法原理是在倾斜建构筑物沉降较小的一侧，采取技术措施抬高基础或结构，包括掏土法、辐射井射水法、地基应力解除法、浸水法、降水法、堆载加压法、桩基卸载法；抬升法是在倾斜建构筑物沉降较大的一侧，采取技术措施抬高基础或结构，包括锚杆静压桩法、坑式静压桩法和上部结构托梁抬升法；综合法是上述两种方法的综合运用[5]。

2.1 掏土法

掏土法采用抽或掏的方法在浅层地基土掏取一定量的土，从而使得建筑物沉降量小的一侧发生沉降，以达到纠倾的目的。在施工时，需要将基础两侧或一侧进行开挖进行作业。掏土法采用的设备较为简易，如：小铲、铁钩等，少用到钻机。由于掏土作业的机械化程度不高，所以一般作为浅基础的纠倾方法，但是由于施工技术的不断进步，这种方法也应用在深基础中[8]。

掏土法纠倾施工方法较为简单，施工周期长，适用于粉土、素填土等软土层，对于硬土则需要小心谨慎使用。倘若一次性掏土量过大有可能对既有建构筑物产生二次破坏，因此采用合理的掏土批次和掏土量，能够有效地避免对既有建构筑物产生二次破坏。

2.2 辐射井射水法

辐射井射水法是在沉降量较小的基础范围内，采用高压水枪射水取土，井周围的土体形成孔洞，土体浸水软化，在基础压力作用下孔洞会产生径缩，孔壁土下落等现象，引起基底压力重新分布，造成建筑物沉降小一侧局部下沉，达到纠偏的目的[9]。

辐射井射水法使用范围较广，适用于黏性土、淤泥质土、粉土、砂性土、填土等建筑物的纠偏工程。在使用时需要开挖和砌筑一定数量的辐射井，因此该方法的施工周期相对较长，约为30-45d左右，与既有将构筑物占地面积，辐射井数量有关[10]。该方法不适用在边坡地段建筑物采进行纠偏，容易造成边坡失稳。

2.3 地基应力解除法

所谓地基应力解除法是在倾斜建筑物原沉降较小的一侧布设大直径钻孔排，并有计划、有次序、分期分批地在适当的深度的钻孔处掏出适量的软弱土层，并配合以各种促沉措施，使地基应力在局部范围内得到解除，促使软土向该侧移动，从而增大该地基沉降量。

实践表明，地基应力解除法在地基土为淤泥的土层中应用最为有效，其中最著名的纠倾应当为比萨斜塔的纠倾[11]。该方法适用于厚度较大软上地基上的浅基础纠偏工程；施工前需要根据工程地质条件、基础类型等进行设计。该方法原理十分简单，同时操作也十分简单，施工周期也较为长。

2.4 浸水法

浸水法适用范围较小，仅适用于湿陷性黄土地区，并且不能用于边坡地段建筑物纠倾。其原理是利用湿陷性黄土的湿陷性来进行纠偏[12]。此方法对周围建筑物影响也较大，因此在城市湿陷性黄土地区基本不采用此方法。

2.5 降水法

降水法原理是利用抽水的方法降低地下水位，使得地基土中的有效应力增加，从而使得基础产生新的沉降[13]。适用于地下水位较高、地基土为软土并且地基土中固结程度不高、上部建筑物结构刚度较好的浅基础纠偏。

这种纠倾方法原理简单，施工也较为方便，但是降低地下水会影响相邻建筑物的沉降。加之近年大量的地下水开采也造成了不良环境影响，国内很多地区，特别是华北、西部干旱半干旱地区已经对地下水资源开展了严格的保护，所以该方法目前使用还是较少。

2.6 堆载加压法

堆载加压法与常用的地基处理中的堆载预压方法原理一致，可应用于既有建构筑物的倾斜纠偏中。其原理是在固结程度不高的软土地基中，如淤泥、淤泥质土地基中施加荷载，使得建筑物沉降量较低的一侧发生新的固结沉降，同时提高地基土的密实度，增强地基土的承载力[14-15]。

我国软土地区分布较广，因此这种方法得到了推广，工程实践表明此方法的可靠性高，纠倾效果好，加载使得土体中有效应力缓慢增大，建筑物的沉降也逐步进行的，不会对建筑物产生二次伤害。但是地基土的固结需要一定时间，因此该方法施工周期也相对较长。

2.7 桩基卸载法

桩基卸载法是深基础中常用的纠倾方法，按照卸载位置的不同，可以分为桩顶卸载法和桩侧卸载法。桩顶卸载法一般适用于灌注桩，是根据上部结构荷载情况与单桩竖向承载力特征值进行设计，在桩顶位置对桩进行截断，从而达到纠倾的目的。桩身卸载法适用于摩擦型桩，是采用射水、取土、浸水等方法降低桩的侧摩阻力，使单桩竖向承载力特征值减小，并发生沉降，之后再采用注浆等方式恢复其一定的承载力，从而达到纠倾的目的[16]。

此纠倾方法施工较为复杂，特别是采用桩顶卸载法，需要采用托换体系支撑上部结构，在进行断桩，需要工程师设计十分合理，同时施工队伍有很强的经验性。桩身卸载法不易操作，很难控制侧摩阻力达到纠倾设计值。倘若处理不当，常常伴随着“废桩”的风险，需要设计与施工紧密配合。

2.8 锚杆静压桩抬升法

锚杆静压桩是目前业内较为推崇的一种纠倾抬升的方法，适用于钢筋混凝土基础且上部结构自重较轻的多层建筑物，但是由于施工设备的进步，此方法也应用在高层建筑中[17]。其原理是采用锚固于原有基础中的锚杆提供反力来进行压桩，增强地基土的承载力，从而达到抬升纠倾的目的。

该方法由于国产机械设备的系列化而逐步在全国范围内推广开来，最大压桩力也同步提高，适用范围变广，纠倾抬升建筑物从多层建筑到高层建筑[18]。相对于坑式静压桩抬升法，该方法不用大量开挖地面，但是依然需要对原有地面进行破拆，打入锚杆后再进行压桩，必要的时候会打穿基础。锚杆布设和压桩需要大量的时间，因此该方法的施工准备相对周期较长，而抬升速率相对较快。

2.9 坑式静压桩抬升法

坑式静压桩抬升法适用于地基土为软土的建构筑物。施工时在被加固建筑物一侧开挖小型基坑，并进行支护，在基础梁、承台梁或基础底面开挖一小坑进行压桩施工作业，以原有结构为千斤顶反力点，将桩逐段压入土中，接成桩身，后用牛腿将千斤顶托换，最后采用素混凝土浇筑形成承台[19]。

该方法施工周期较短，但是开挖对地基土的影响较大，对基础有一定的影响，相对于锚杆静压桩抬升法，该方法不适用于地下水较高的软土地基和砂性土，并且对建构筑物的自重有一定的要求。

2.10 上部结构托梁抬升法

上部结构托梁抬升法主要包括砌体结构托梁抬升法和框架结构托梁抬升法。砌体结构托梁抬升法是在砌体墙下设置托梁，在砌体中开洞，设置千斤顶，达到目标抬升量后对抬升间隙进行充填。框架结构托梁抬升法是在框架柱两侧设置牛腿，在框架结构首层柱适当位置设置托换梁体系，由托换梁-千斤顶、框架柱和基础形成新的传力体系，截断原框架柱，通过千斤顶顶升达到纠倾的目的。

该方法适用于多层建筑的浅基础抬升，上部结构荷载较大的情况谨慎使用。该方法抬升速度较快，能够较为快速地达到目标抬升量，但是需要原有的结构进行破坏，形成新的传力结构。在施工时需要完备的施工组织，相对于迫降法而言，施工较为复杂。因此该方法使用案例较少[20]。

3 注浆抬升纠倾法

注浆法通常运用于煤矿、铁路和公路等隧道工程的围岩加固，在水利工程领域通常作为止水加固的方法，在基础工程领域通常运用于地基加固。但已有很多工程案例证明，如果采用恰当的注浆设计和注浆材料，注浆法可以对既有建构筑物进行纠倾抬升，同时也能加固地基土，提高地基承载力[21-22]。

其原理是在浅层软弱土中进行注浆，形成“筏形复合地基”，改善加固区内的软弱土层的物理力学性质，筏形复合地基能将上部结构传下来的荷载较为均匀的扩散到周围土层中，提高承载力的同时，对基底压力进行了扩散。对加固区以下软弱地基土产生“压密”效果的同时，使得地基土的围压增加，密实度提高，提高土层的承载力。

该纠倾抬升方法施工噪音小、对环境影响小、施工精度（能达到±2mm），相对于迫降法（掏土法、地应力解除法、辐射井射水法、浸水法、降水法、堆载加压法、桩基卸载法）和抬升法（上部结构托梁抬升法和锚杆静压桩抬升法）施工周期相对缩短20%~50%；相对于传统迫降法和抬升法工程造价节约20%~40%。是一种稳定、可靠、安全、经济的纠倾抬升方法。

4 结束语

根据前文所述目前《建筑物倾斜纠偏技术规程》推荐的纠倾抬升方法和注浆纠倾抬升方法进行对比，得出结论如下：

（1）很多工程已经证明注浆纠倾抬升方法是一种可靠、安全、经济的纠倾抬升方法。

（2）注浆纠倾抬升方法相对传统抬升法具有无破拆、对既有建筑结构影响小和造价低的特点，相对于传统迫降法具有施工周期短、造价低的特点。

（3）注浆纠倾抬升方法能分散上部结构传至基础的应力，能增强地基土的承载力、改善加固区以下的地基土应力状态，既能加固土地基土，同时也能进行纠倾抬升。

（4）现有注浆纠倾抬升方法可以抬升20层的高层建筑，适用范围较广。