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某住宅楼倾斜原因分析与处理措施

    (山东建筑工程学院工程鉴定加固研究所 济南 250014)  (中铁十四局集团第四有限公司  临沂 276003) 
    摘  要:在分析建筑物产生倾斜原因的基础上,采用调整建筑物荷载重心和斜孔纠偏技术对倾斜建筑物进行纠偏。即将沉降较大一侧的一层地面下土体挖除,改为架空地面;在沉降较小的一侧加荷调整建筑物荷载重心。然后在建筑物沉降较小的一侧成斜向孔,进行应力解除,使其闭合产生沉降,迫使倾斜建筑物逐步回倾。   
    关键词:倾斜 斜孔纠偏 注浆 加固 

ANALYSIS AND TREATM NT FOR INCLINATION OF RESIDENTIAL BUIL DING
Sun Jianping  Chen Qihui Bai Hongyu Zhu Jian 
(Shandong Institute of Architecture and Civil Engineering Jinan 250014) 
Wang Mingbo 
(No.4 Engineering Co.Ltd of China Railway Shisiju Group CorporationLinyi 276003) 
    Abstract:On the basis of analysis for inclination of a building,technology of adjusting its loaded center of gravity and correcting inclination of slant hole is put into practice. Namely soil is excavated under one-floor ground in superior subsidence side,and overhead plate is carried out on the ground;loaded center of gravity of building is adjusted by loading in minor subsidence side.Then slant hole|s constructed in minor subsidence side.and stress is released in soil.the hole is shrinking,and subsidence is produced.The sloping building is forced to reverse the inclination step by step. 
    Keywords :inclination rectify inclination by slant hole grouting reinforcement
1 工程概况 
    济南市某小区住宅楼为 7层砖混结构建筑物(其中顶层为阁楼),建筑面积为7 600平方米,采用砖墙承重,现浇钢筋混凝土楼板,钢筋混凝土筏板基础,建筑平面见图 1。该工程于2001年3月开始施工,2001年9月主体工程完成;2002年4月建成交付使用。在使用过程中,发现该建筑物整体向南倾斜,经现场测量,该建筑物室内地面、顶棚和外墙表面倾斜值见表 1、表 2。由表1可以看出,该建筑物倾斜率最大值为10.6‰,远远超过文献[1]中的4‰ 的要求。



表1  室内地面(顶棚)倾斜观测结果(北高南低)


表2  建筑物墙体倾斜观测结果

观测位置    倾斜/‰     观测位置倾斜/‰
西北角上偏南6.81     东北角上偏南7.13
西南角上偏南6.32     东南角上偏南6.97

2 工程地质和水文地质概况 
    根据工程地质勘察报告及有关施工记录,该场地土层自上而下依次为:第1层:杂填土,厚度为 1.0~1.3m,杂色,主要由建筑垃圾 、煤灰组成,结构松散,部分为耕土。
    第2层:粉质粘土(Q4al ),褐黄色,可塑状态,很湿,层厚 1.3~2.5m,fak =140kPa,Es =5.37MPa。 
    第3层:粉土(Q4al),褐黄色,很湿,稍密,层厚1.0~2.0m,fak=110kPa,Es =8.69MPa。 
    第4层:淤泥(Q4al ),褐灰色,流塑,层厚0.6~1.8m,fak=85kPa,Es = 2.75MPa。 
    第 5层:粉质粘土(Q4al ),黄褐色,软塑 ~可塑,很湿,层厚0.7~1.7m,fak =120kPa,Es =5.04MPa。 
    第 6层 :粘土 (Q4al ),灰褐色,可塑 一硬塑,很湿,层厚0.7~2.0m,fak =160kPa,E =5.55MPa。 
    第 7层:粉质粘土(Q4al),黄灰色,可塑状态,很湿,该层未揭穿,fak=140kPa,Es =6.4MPa。 
3 倾斜原 因分析 
3.1 设计概 况 
    由于该场地地势较低,施工时将原场地回填土挖除(下挖约 1.3m),至粉质粘土层后,用3:7灰土夯填至设计标高(灰土垫层为1.2m厚),然后进行垫层及筏板施工。设计建筑物基础底板标高为 -2.9m,室外地坪标高为 -1.2m。因功能需要建筑 物北侧设半地下室,南侧则采用素土回填至-0.75m;设计建筑物南侧 为外挑阳台,挑出宽度为 1.5m,北侧阳台则设在外墙以内,上述两个方面的原因造成建筑物荷载向南侧偏心。
3.2 地基承载力验算 
    根据设计图纸进行地基基础承载力复核,计算结果如下: 
    1)地基持力层验算 
    地基承载力特征值:fa =161kPa 
    基础底面处平均压力值:P=145kPa 
    基础底面边缘最大压力值:Pmax =189kPa   P<fa;Pmax<1.2fa =193.2kPa 
    持力层承载力满足安全要求。 
2)软弱下卧层验算 
    软弱下卧层顶面处的附加压力: Pz= 80.4kPa
    软弱下卧层顶面处自重应力 : Pcz= 91.4kPa 
    软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力设计值: 
       faz= 177.1kPa 
     Pz + Pcz = 171.8kPa <faz。 
    下卧层承载力满足安全要求。 
    该建筑物地基承载力能够满足安全要求。 
3.3 地基变形验算 
    在建筑物基础中心南北两侧选取两点进行沉降计算,则南侧点的沉降值为 364.6mm,北侧点的沉降值为251.3mm,计算倾斜率为 7.34‰,超过文献[1]中的4‰的要求。 
    另外,由于该建筑物南侧有一平房,其房屋基础挑出部分未做架空,造成其墙体荷载压在主楼基础之 上,进一步加大了偏心荷载,加剧了建筑物的倾斜。 
    综上分析,虽然该建筑物地基承载力能够满足安全要求,但由于上部结构荷载偏心太大导致了建筑物的倾斜。 
4 处理方案的选择 
4.1 卸荷与加荷
    由于该建筑物的倾斜是由于基础荷载偏心太大造成的。因此,应首先对建筑物的荷载重心进行调整,即对基底反力较大的一侧进行卸荷,具体措施为将南侧一层所有房间下回填土挖除,同时将建筑物北侧地下室和一层房间进行堆载,以调整基底反力 ,阻止倾斜进一步发展 。 
4.2 纠偏方案的选择 
    由于该建筑物倾斜已超出文献 [1]的要求,因此对该建筑物应进行纠偏处理 。纠偏方法 总体上有两种:迫降法和顶升法。由于顶升法工期较长,费用高,所需施工面大、风险性高,因此不予考虑。追降法有堆载法、降水法、竖(斜)孔应力解除法、掏土灌水法[2~5]等 。 
    堆载法:对本项工程,由于二层以上住户已经入住或正在装修,因此采用堆载法纠偏,只能限于地下室及一层房间内,加载最大值为 30kPa,经计算 ,其荷载偏心仍在南侧,因此采用此种方法达不到纠偏的目的。 
    降水法:根据计算 ,采用井点降水该建筑物北侧最大沉降值约为 120mm,但由于降水产生的影响范围较大,易造成周围相邻建筑物因降水产生的不均匀沉降而出现倾斜或开裂,且降水纠偏所需时间较长 (一般在1年以上 ),因此该工程亦不能采用井点降水法纠偏。 
    掏土灌水法:即在建筑物沉降较小的一侧开挖基槽,在灰土垫层下的粉质粘土层成水平孔,水平孔在建筑物荷载的作用下发生塑性变形产生闭合,从而产生向下的沉降,达到纠偏的目的。该方法的优点是受力明确,易于控制,纠偏速度较高。对该项工程,由于筏板基础下有 1.2m的灰土垫层水平成孔产生的应力集中现象易造成地基的局部不均匀沉降,导致灰土出现破坏。另外,由于开挖的基槽造成住户无法进出建筑物,因此也予以否定 。 
    斜 (竖 )孔应力解除法:在建筑物沉降小的一侧,紧靠基础外边缘利用钻机成斜孔或竖向孔,解除部分灰土垫层以下土层中应力,造成剩余土体上的应力增大,同时在孔周边形成塑性区,引起土层向钻孔内侧向变形,从而产生沉降,达到纠偏的目的。对该项工程,由于在灰土垫层以下为粉质粘土和淤泥质土,该土层在应力增大的基础上易产生沉降,同时淤泥质土易于横向挤出,可通过反复掏一侧的钻孔达到该侧基础沉降的目的,施工只需在户外采用钻机钻孔施工,对已入住住户的生活和建筑物的装修不会产生影响。故对于该项工程确定采用斜(竖)孔应力解除法进行纠偏。 
5 纠偏设计与施工 
5.1 纠偏设计 
    首先,在建筑物南侧将一层所有房间下回填土挖除,在建筑物北侧地下室及一层地面堆载加荷,其中地下室加载值为17kN/m 2,一层北侧房间地面加载值为3kN/m 2以调整基底反力。其次在建筑物筏板基础北侧钻φ150、间距500mm的斜向孔,倾斜角度 45°,进入淤泥质土 2m。斜向孔采用间隔成孔,逐步加密至设计间距,每天进行建筑物沉降观测。若解除部分应力后,建筑物回倾速度小于1mm/d,继续在原钻孔部位重新进行取土,继续解除应力。为保证纠偏过程中建筑物的安全与正常使用,纠偏回倾速度不能超过 5mm/d。当该建筑物外墙倾斜值小于1‰时,即认为纠偏完成,对北侧的所有钻孔采用素水泥浆灌注。若斜向钻孔取土后,北侧沉降速度仍然较小,则在两竖向孔之间打竖向钻孔,进一步解除北侧土层中的应力,直至纠偏达到设计要求。 
5.2纠偏施工 
    建筑物纠偏按设计的顺序进行施工 。 
    1)卸荷与加荷:将南侧回填土挖除,同时利用砂袋堆载对建筑物北侧进行加载。加卸荷完成后,建筑物向北回倾10mm。 
    2)打斜孔:斜孔孔距500mm,孔径 150mm,孔长 14m。 
    为防止局部已成孔部位沉降太大造成建筑物墙体开裂, 斜孔施工时分两阶段进:行,即第一阶段孔距 设为1 000mm,第一阶段斜孔完成后,再进行第二阶段斜孔的施工。为防止建筑物的侧向移动,斜孔上部 2.5m采用钢套管护壁。 
  3)观测:每天进行建筑物的沉降及倾斜的测量,为纠偏施工提供可靠的依据,观测结果见图 2。



    4)重复打斜孔:当建筑物回倾值小于 1mm/d时,对原斜孔进行重复成孔,将已闭合部分的土体取出。
    5)注浆:当建筑物倾斜值达到 1‰时,将注浆管插入斜孔,封孔后采用高压进行注浆,注浆压力为2.5MPa,对北侧被扰动的土体进行加固,使其不再继续向北偏移。 
    6)架板 :将建筑物南侧一层房间地面改架空楼板,减小了建筑物的偏心,经验算,建筑物荷载偏心能够满足规范要求;另外该建筑物地基已经历了1年的压缩,因此南侧地基可不做加固处理。 
6 结 语 
    本纠偏工程于2002年l0月开始,于 2002年l2月结束,历经3个月,纠偏后,建筑物倾斜值为 0.5‰(向南倾斜),满足文献[1]中的要求。纠偏完成后,建筑物倾斜未再发生变化。 

参考文献 
1 GB 50007—2002 建筑地基基础设计规范 
2 徐向东,贾留东,孙剑平,等.掏土灌水法纠倾实用设计.工业建筑,1999(10):5—6 
3 周洪涛,丁善祥,储海岩.软基上房屋的纠倾加固.见:第六届地基基础学术讨论会暨第二届基坑工程学术讨论会论文集.西 安:2000.255~261 
4 徐叶子.某 7层商住楼的纠偏技术.工业建筑,1999(10):12—14 
5 王爱平,陈少平,黄海翔,等.掏土托换技术在软硬不均地基危房纠偏中的应用.岩石力学与工程学报,2003,22(1):148~152 
6 曾国熙.地基处理手册.北京:中国建筑工业出版社,1993 
7 GB 50292—1999 民用建筑可靠性鉴定标准
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