摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)探討了建筑工程基礎(chǔ)加固和糾偏處理的施工方法和技術(shù)措施，并對其施工效果進(jìn)行了觀測、驗(yàn)算和評析，并得出正確的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)加固；頂升糾編；沉降觀測；驗(yàn)算
1工程概況
邵陽市某工程是一座六層的框架結(jié)構(gòu)建筑，基礎(chǔ)采用340mm鍾擊沉管灌注樁，設(shè)計(jì)單樁承載力250kN，工程施工到封頂后突然發(fā)生較大沉降及傾斜，3d時(shí)間西北角向西傾斜達(dá)41.60cm，停工后制定了處理措施并完成后續(xù)工程。
2建筑物基礎(chǔ)加固方法及施工要點(diǎn)
2.1樓房下沉傾斜的原因分析
2.1.1工程樁成樁質(zhì)量差，承載力不能滿足結(jié)構(gòu)荷載要求。場區(qū)土層地質(zhì)資料不準(zhǔn)確也是樁承載力低的原因。
2.1.2工程樁上的第一級承臺混凝土離析嚴(yán)重，承臺斷裂破壞，甚至已反轉(zhuǎn)破壞。
2.2基礎(chǔ)加固的靜力壓樁方法
基礎(chǔ)加固采用靜力壓預(yù)制樁方法，預(yù)制樁是由反力架和油壓千斤頂所組成的壓樁機(jī)壓入的，千斤頂所需反力是通過反力架由樓房自重提供的。預(yù)制樁采用30×30cm的方樁，制樁壓入的終止條件為壓入荷載大于或等于600kN。
為避免施工引起新的附加沉降，靜力壓樁施工前先對所有已破壞的承臺采用工字鋼進(jìn)行支撐。
2.3靜力壓樁的質(zhì)量檢查
根據(jù)現(xiàn)場預(yù)制樁時(shí)取樣的試件試驗(yàn)，預(yù)制樁的混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；預(yù)制樁施工完成后對3根樁作靜力載荷試驗(yàn)，預(yù)制樁的極限荷載均大于600kN。
2.4條形基礎(chǔ)承臺的設(shè)計(jì)及施工
基礎(chǔ)承臺的設(shè)計(jì)是由現(xiàn)場實(shí)際情況而定的。受首層的凈空不能減小的限制，采用薄承臺結(jié)構(gòu)。同時(shí)為增加整體作用能力，將西面1#～8#及東面9#～16#柱分別做成條形基礎(chǔ)承臺。承臺的設(shè)計(jì)荷載主要考慮以下幾個方面：
2.4.1柱的設(shè)計(jì)荷載，東面9#～16#柱荷載1500kN；西面1#～8#柱荷載1900kN。
2.4.2原有承臺、柱的現(xiàn)在荷載按800 kN考慮，但由于在現(xiàn)有荷載800 kN作用下，沉降并未完全穩(wěn)定，當(dāng)基礎(chǔ)加固后原有承臺的荷載將轉(zhuǎn)移給新加固的樁。從安全考慮，將原有承臺承擔(dān)的800 kN荷載的30%轉(zhuǎn)移給新加固的樁平均分配。
2.4.3根據(jù)上面1、2兩個條件則可計(jì)算出承臺設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)新加固樁的荷載為西面1#～8#承臺的樁設(shè)計(jì)荷載P＝335 kN，東面9#～16#承臺的樁設(shè)計(jì)荷載P＝313 kN。
新設(shè)計(jì)的條形基礎(chǔ)承臺是在原有承臺的上面，破環(huán)反轉(zhuǎn)的承臺必須將其鑿平至新加固的承臺底標(biāo)高，由于原有承臺還承擔(dān)著樓房的現(xiàn)有荷載，為減小施工對樓房沉降的影響，采取了有效的加強(qiáng)支撐的措施，施工中盡量減少震動，并密切監(jiān)測大樓沉降的動態(tài)。根據(jù)施工期間的沉降觀測結(jié)果，在靜大壓樁及承臺的施工期間，各柱的沉降速率與施工前增加很小，說明采用的施工方法是切實(shí)可行的，對大樓的沉降影響較小。在承臺澆注混凝土3～5d后承臺已停止下沉,說明新的承臺已發(fā)揮作用。
3基礎(chǔ)加固后傾斜樓房的頂升糾偏處理措施
3.1頂升糾偏的設(shè)備及施工安裝
頂升糾偏的設(shè)備主要有，鋼支承梁和混凝土支承墩及頂升用的油壓千斤頂?shù)?。施工安裝時(shí)每根柱要裝兩條鋼支承梁，支承梁與柱接觸面用水泥砂漿充填，保證緊密接觸，用穿過柱子的高強(qiáng)螺栓的拉力使柱與支承梁緊密連接在一起，鋼支承梁的兩端支承于兩邊的混凝土墩上。然后等待水泥砂漿有足夠的強(qiáng)度后，將柱子鑿斷安裝千斤頂。頂升糾偏前割斷柱的鋼筋，則整個頂升糾偏的設(shè)備安裝完成。
3.2頂升糾偏方法
頂升時(shí)分級同步進(jìn)行，在柱的支承梁未離開支承點(diǎn)時(shí)，頂升加載采用壓力控制，共分4級進(jìn)行，每個千斤頂都基本上以同步壓力上升，每級加20t施加。在柱的支承梁離開支承點(diǎn)后即按上升高度控制。每根柱的上升在同一級基本上同步進(jìn)行，每一級頂升完畢后均作詳細(xì)的觀測。為了保證樓房頂升糾偏后東、西方向的傾斜值不超過40mm這一標(biāo)準(zhǔn)，西邊各柱的頂升量的大小是采用實(shí)測的二、四、六層樓面相對于同一基點(diǎn)柱（16#柱）沉降差的平均值作為頂升的依據(jù)，同時(shí)也考慮西邊樁頂升時(shí)相鄰柱不應(yīng)有超過結(jié)構(gòu)容許沉降差這一條件?！?.3現(xiàn)場觀測及觀測結(jié)果分析
3.3.1 1#～8#柱頂升出力和頂升量的測定
1#～8#柱在頂升糾偏時(shí)各柱的上升高度與千斤頂頂出力的關(guān)系曲線如圖1所示，千斤頂出力隨上升高度變化無一定規(guī)律，主要是受相鄰千斤頂在不是完全同步上升情況下，上升得快的千斤頂?shù)某隽⒃龃?，反之則出力小，因此出現(xiàn)千斤頂出力變化比較大的情況。為了有利于原有裂縫的閉合，適當(dāng)調(diào)整了個別柱的頂升量。
3.3.29#～16#柱承臺的轉(zhuǎn)動量觀測
在9#～16#柱每柱靠近承臺面（離承臺面約20cm）柱的內(nèi)、外側(cè)各裝一個百分表觀測承臺在西邊柱頂升時(shí)每級的變形值，根據(jù)兩個表的差值除以兩個表的距離即可求出承臺的轉(zhuǎn)角。9#～16#柱的承臺的轉(zhuǎn)角θ0與相對應(yīng)的1#～8#柱的頂升高度W關(guān)系曲線如圖2所示。從圖2可看出θ0～W基本成線性關(guān)系，9、10柱的承臺的轉(zhuǎn)角θ0要比其它柱的基礎(chǔ)承臺基礎(chǔ)剛度大。
3.3.3梁的裂度觀測及觀察
梁的裂度觀測選擇了2～10、7～15柱的一樓連接大梁。在靠近10#、15#柱的大梁梁底分別安裝千分表，測量頂升過程中的應(yīng)變變化情況。測量結(jié)果如圖3（為拉應(yīng)變），從圖中可看出，梁底應(yīng)變 與頂升高度的關(guān)系，2～10梁應(yīng)變與頂升高度和變化比較有規(guī)律。而7～17梁的梁底的～W變化規(guī)律性差。主要原因是由于7#柱頂升時(shí)支承梁底打入鐵墊塊時(shí)敲擊震動影響。而2～10梁以上的所有隔墻未拆除，可削弱由于2#柱頂升時(shí)支承梁底打入鐵墊塊時(shí)敲擊震動影響，其觀測結(jié)果比較可靠。根據(jù)現(xiàn)場觀察7～15梁，并未產(chǎn)生裂紋，所以7～15梁的應(yīng)變觀測結(jié)果受震動影響大，未能真實(shí)反映梁底的應(yīng)變變化情況。同時(shí)在頂升過程中派專人觀測梁的動態(tài)，觀察結(jié)果是所有東西方向的大梁在頂升過程中均未產(chǎn)生裂紋，而且西邊橫梁的原有裂縫在頂升糾偏后都有閉合的跡象。只是在西邊頂升高度達(dá)到10～11cm后9#、10#、11#柱的內(nèi)側(cè)開始產(chǎn)生裂紋。頂升糾偏終止后，最大的裂縫寬度發(fā)展至約0.5mm。產(chǎn)生裂縫的主要原因是頂升產(chǎn)生的附加彎矩作用拉裂的，而9#、10#梯形的加固后的承臺剛度大，因此其相應(yīng)的附加彎矩也較大。由于裂縫較小并不影響其支承強(qiáng)度，而且在長期荷載作用下通過應(yīng)力調(diào)整裂縫將逐漸閉合。
3.3.4頂升糾偏的回復(fù)量觀測及9#～16#柱的沉降觀測
在樓房的四個角觀測頂升后的糾偏量，圖4所示曲線是東北角樓頂在頂升過程中的水平移動量與1#柱的頂升高度的關(guān)系。W～u關(guān)系近似為線性關(guān)系。
從表可以看出已施工加固承臺的9#、10#柱的沉降要比其它未施工加固承臺的柱要小。
3.3.5頂升糾偏的終止和柱的復(fù)原
按上述頂升糾偏方法進(jìn)行頂升至第24級時(shí)，東北角用經(jīng)緯儀觀測基本達(dá)到垂直狀態(tài)，從其它三個角的樓頂?shù)醮咕€至地面的目測結(jié)果也是大致垂直狀態(tài)。終止頂升糾偏。
頂升糾偏結(jié)束后立即施工11#～16#柱加固的基礎(chǔ)承臺，對柱進(jìn)行基礎(chǔ)加固及糾偏工程已圓滿結(jié)束?！?/div>
4頂升糾偏過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析及樓房最終沉降計(jì)算
4.1頂升糾偏過程的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析
一棟已完工的混凝土框架樓房，盡管采用截柱頂升糾偏方法糾正樓房的傾斜，但仍然對框架各節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一定的附加彎矩，這種附加彎矩之后會對框架結(jié)構(gòu)造成損害，必須預(yù)先考慮，現(xiàn)對其作些分析計(jì)算。由于二樓至六樓所有樓板及梁組成了剛度較大的多層單跨梁體系?？梢詫欠咳D5的簡圖來分析計(jì)算。A點(diǎn)為用千斤頂支承，在垂直方向有水平方向可自由的支點(diǎn)，N為結(jié)構(gòu)自重，△L為頂升糾偏時(shí)附加上千力。F點(diǎn)為固定端但在偏心荷載作用下仍能作相應(yīng)轉(zhuǎn)動（θ0）的。BCDE由梁、板組成剛度遠(yuǎn)大于EF的一樓柱的剛度，因此現(xiàn)假定BCDE為近似剛架。則當(dāng)在A點(diǎn)頂起時(shí)產(chǎn)生一附加上升力△N，在EF段則受一彎矩M作用（圖6為彎矩圖）。則E點(diǎn)的轉(zhuǎn)角可用懸臂梁受純彎的公式求得： θE＝ML/EI+θ0
A點(diǎn)頂起高度為Wcm時(shí)樓房所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動θ＝W/970，現(xiàn)考慮θ＝θE則BCDE部分由于樓房轉(zhuǎn)動將不受影響，因此可得出頂升高度W與彎矩M及F點(diǎn)承臺的轉(zhuǎn)動θ0關(guān)系：
W/970＝ML/EI+θ0
M＝EI/L（W/970-θ0）
在已知1#～8#柱每級的頂升W和實(shí)測的相應(yīng)9#～16#柱的承臺轉(zhuǎn)角θ0的情況下，即可求出相應(yīng)的9#～16#柱一樓部分柱段所受的彎矩M?？紤]到彎矩M在大于鋼筋混凝土柱的抗裂強(qiáng)度后，由于柱產(chǎn)生了裂紋，則EI將減小的影響，求出的彎矩M 與頂升高度W的關(guān)系曲線。根據(jù)柱的尺寸為40×60cm及配筋為8Φ22即可計(jì)算出抗彎能力為25.4Mpa；當(dāng)頂升高度大于100mm后9#、10#柱開始發(fā)現(xiàn)有幾條小的裂縫，隨著頂升高度的增加，裂縫寬度也有所發(fā)展。這與計(jì)算分析是較一致的。梁的裂度觀測及觀察也表明，在西邊術(shù)頂升開始至頂升結(jié)束，所有大梁及樓板均未產(chǎn)生新的裂縫。這也說明整個樓房的偏轉(zhuǎn)完全靠西邊各柱頂升后在東邊的柱受彎矩產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動和承臺轉(zhuǎn)動提供偏轉(zhuǎn)的，所以對梁及樓板無甚影響。
4.2樓房最終沉降計(jì)算
基礎(chǔ)加固后，從建筑物的觀測結(jié)果，在目前現(xiàn)有荷載80～1200kn作用下沉降已趨于零。以后樓修復(fù)后每個承臺將受設(shè)計(jì)荷載作用?，F(xiàn)取東面9#～16#柱的承臺的設(shè)計(jì)荷載為1500kn，西面1#～8#柱的承臺的設(shè)計(jì)荷載為1900kn，現(xiàn)有荷載按800kn計(jì)算，并假定承臺新增加的荷載△P全部由新的加固樁承擔(dān)，則承臺的沉降S為：
S＝△P/nk
西邊1#～8#柱承臺加樁為每個承臺4根樁△P＝190－80＝110噸，樁的剛度系數(shù)K由靜力壓樁時(shí)的樁的靜載試驗(yàn)的P～S曲線可計(jì)算出：K＝3636/m。則可計(jì)算出西邊3#～8#承臺可能產(chǎn)生的沉降約7.6mm。1#、2#承臺以后增加的荷載很小則沉降將較小約5mm。東邊9#～16#柱的承臺每個按加3根樁考慮。△P＝150－80＝70噸，由上述公式可計(jì)算出11#～16#承臺可能產(chǎn)生的沉降約6.4mm。同樣9#、10#承臺以后增加荷載很小其沉降將較小。
考慮到樁在長期荷載作用下，其沉降將略有增加，本樓房在基礎(chǔ)加固后至樓房修復(fù)竣工后的最終沉降將在10～15mm左右。
5結(jié)論及建議
5.1本工程基礎(chǔ)加固采用靜力壓樁方法，共壓入30×30cm預(yù)制樁61根，由于靜力壓樁方法最終的壓入荷載大于等于60t，其承載力是很清楚的。同時(shí)根據(jù)抽查的7根靜載試驗(yàn)結(jié)果，7根試驗(yàn)樁的容許承載力均可達(dá)到40t。因此在基礎(chǔ)加固后完全可以滿足設(shè)計(jì)荷載要求。
5.2采用了條形基礎(chǔ)承臺增加了整體作用能力，承臺施工質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)要求。
5.3在西邊1#～8#柱安裝千斤頂進(jìn)行頂升糾偏，使大樓東西方向糾偏后達(dá)到垂直狀態(tài)，頂升糾偏過程中，大樓原有結(jié)構(gòu)完好，只是在9#、10#、11#柱在一樓的柱的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生裂縫，裂縫寬度小，已作修補(bǔ)處理。樓房的糾偏達(dá)到了預(yù)期的目的。
5.4根據(jù)沉降分析結(jié)果，大樓在加固后至修復(fù)竣工后在新的荷載作用下將產(chǎn)生10～15mm左右的沉降。
5.5建議以后大樓的修復(fù)采用輕型材料或減小內(nèi)部隔墻的厚度，減輕大樓的自重，可以增加大樓的安全度。
荷載 彎矩 樓房
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