某住宅楼基础沉降病害成因分析及基础加固、楼体纠倾技术应用

杜全云，王 丹

（1.甘肃中铁建设工程有限公司,甘肃 兰州 730000；2.陕西电建工程咨询有限责任公司,陕西 西安 710000）

1 工程概况

某住宅楼楼体长度为50.0m，宽度为14.00m，建筑总高度为36.6m，总建筑面积为9850m2，其中地下室建筑面积为680m2。楼体为地下1 层，地上13层住宅楼，共设四个单元。结构型式为钢筋混凝土框架剪力墙结构。

2 工程地质条件

建筑场地南侧为山坡，北侧为沟谷，沟谷发育，切割较深。后经人工挖填整平作为建筑场地。地层主要由回填土、卵石、砂岩及片麻岩组成。回填土主要成分为砂泥岩块石，空隙较大，厚度约35m。在钻探揭露深度内未见地下水，可不考虑地下水对基础的影响。

3 基础沉降病害及成因分析

3.1 沉降病害

因该住宅楼桩基承载力不足及填土地基渗水后湿陷造成地基基础不均匀下沉、楼体倾斜及墙体、梁柱出现裂缝。经结构安全性检测鉴定：该住宅楼桩基底端未做扩大头，桩端未进入持力层，桩基承载力不满足要求；结构构件裂缝及相邻柱基沉降变形均已超出国家规范规定的限制要求，综合结构构件安全评定等级为Du 级。

3.2 成因分析

（1）原桩基数量不足，且未按要求设置承台；

（2）桩底未做扩大头，且桩底位于填土中，未进入持力层，桩基承载力不满足；

（3）桩基承载力不足及地基渗水后湿陷造成楼体不均匀沉降变形，致使上部结构变形。

4 结构建模分析

该建筑结构采用PKPM 建模计算、分析，主要分析结构与地基基础变形协调及框架柱轴力计算，依据《建筑地基基础设计规范》第3.0.5 条中第1 项规定，按单桩承载力确定桩数时，传至基础上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的标准组合，控制柱轴力计算结果见表1。

表1 控制柱轴力计算结果表

5 加固纠倾方案

5.1 加固纠倾总方案

由于住宅楼倾斜是桩基承载力不足所致，根据倾斜方向、沉降量及基础形式，将楼体基础分为两部分，一侧为迫降区，另一侧为调整区。综合考虑施工安全可靠、技术可行及工程造价，该工程采用静压桩和钢管桩相结合的方法对楼体地基基础进行加固处理。静压桩主要布设在倾斜方向一侧，静压桩主要用以止倾，并通过压桩对基土进行挤密处理，增大地基土的密实度。当静压桩起到止倾目的时，施作钢管桩，最终在静压桩、钢管桩顶部增设承台与楼体下部受力构件连为一体，使楼体上部荷载传至新增桩体，达到钢管桩、静压桩与原桩基同时受力的目的。楼体纠倾优先采用掏除楼体迫降区桩周土来降低桩基承载力来回倾，若该方法不能完全达到纠倾目的时，结合割桩来进行纠倾。

5.2 桩基加固

因建筑地基填土厚度大，桩基未进入持力层,桩底未做扩大头，导致桩基竖向承载力不够，地基土渗水后湿陷下沉，造成桩基的不均匀沉降，最终使楼体倾斜变形和填充墙开裂变形，因此本着利用原有桩基剩余承载力的原则，首先对桩基进行加固，提高桩基承载力，防止楼体进一步变形。

1）静压桩。静压桩由Φ168×5 钢管及管内灌注细石混凝土制作而成，静压桩的间距依据上部结构传力进行布设，桩长不小于30m，压桩轴力为600kN。为达到初期止倾目的及加固效果，静压桩由桩长和压桩轴力同时控制，同时考虑到地基填土厚度较大为确保压桩后承载力的持久性，以压桩长度进行校核。

2）钢管桩加固。依据钢管桩单桩静载荷试验和上部结构与地基基础整体建模验算、分析结果，在地下室桩顶基础梁下部施作钢管桩，其桩成孔直径为200mm，内置φ180×6 钢管，孔内灌注高强度水泥浆，强度不低于M50。其桩底穿过填土层进入持力层不小于2.5m。本着利用原有桩基剩余承载力的原则，钢管桩尽量靠近原有桩基形成明确传力路径，同时考虑到下部受力构件位置及钻孔设备与地下室作业空间的关系进行布设。

3）钢管桩承台。钢筋混凝土承台布设于静压桩、钢管桩顶部，同时通过承台与原有桩基相连成为一个整体，使新增钢管桩与原有桩基共同承受上部楼体竖向荷载，达到地基基础加固目的。

5.3 楼体纠倾

在地基基础加固完成的基础上，在楼体沉降量小的一侧进行通道开挖，为纠倾工作做准备。具体纠倾工作如下：

1）掏土。在倾斜楼体沉降较小的一侧计划有序的掏除桩基周边土体，目的解除桩与土的相互摩擦力，故而是桩基承载力降低，从而引起该侧桩基下沉，最终达到纠倾的目的。

2）割桩。若桩基周边掏土不能完全达到楼体纠倾目的时，采用割桩法进行楼体纠倾，根据楼体的下沉量，精确计算出每根桩基的纠倾割桩量和割桩截面形式。本次割桩采用不同直径的水磨钻来开孔割桩，同一根桩基割桩时要在同一截面对称开孔，孔与孔之间要预留桩体混凝土，其目的是利用楼体自重，使预留的桩体混凝土在可控范围内塑形变形至破坏，最终使楼体逐渐缓慢下沉达到纠倾目的，满足规范要求。

6 结束语

1）在大厚度填土地基中，与以往其他加固措施相比,钢管桩加固技术具有可操作性强、适应能力强、安全可靠、施工周期短、环境影响小和经济性好等优点。

2）因该地基基础加固受地下室空间限制及地基填土厚度大基础底端难以进入稳定地层，同时考虑到加固技术快速有效，故而采用静压桩止倾、钢管桩加固。

3）为了经济合理、技术安全可靠，该地基基础加固在原有桩基剩余承载力的基础上进行补强加固，这样可以利用原有桩基承载力及侧向刚度，尤其是在大厚度填土地基中混凝土桩基可以弥补钢管桩侧向刚度的不足。

4）楼体基础加固与纠倾同等重要，快速加固地基基础止倾，防止楼体继续倾斜变形和结构破坏；纠倾过程中，确保该楼体“慢速、平稳、安全、线性”回倾，不致二次或多次结构损伤。

5）应把监测工作贯穿于施工的全过程，并及时反馈信息和信息处理，做到“动态设计、信息化施工”，确保楼体结构及施工安全。