既有建筑因严重倾斜纠偏加固案例分析

案例背景资料

该既有建筑位于太原市迎泽大街东客站附近，为八层框架结构，一层为车库，上部七层为住宅，建于1998年，2000年投入使用，长61.37m、宽18.1m、高23.7m，总建筑面积为8000m2，未设沉降缝，基础为钢筋混凝土条基础，采用换填垫层法对地基进行了处理，该建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度8度，抗震构造措施为8度，环境类别一类。该既有建筑2000年投入使用后发现南侧阳台落地窗，玻璃无故自爆，局部墙体及楼板出现裂缝，楼体发生倾斜。

01有图有真相

据小区业主反映家中裂缝存在逐步增大的趋势，外窗玻璃自爆现象频繁发生，怀疑建筑物整体倾斜程度有所加剧。随即建设单位和产权单位共同委托某第三方检测机构对该建筑物倾斜及填充墙裂缝进行检查(鉴定)。

外窗玻璃无故爆裂

室内地面出现东西向裂缝

墙体裂缝存在增大趋势

从建筑物大角吊垂线初步观察倾斜程度(绿色部分为垂线，肉眼可观测倾斜程度较大)

由于管道渗漏及排水不畅致基础曾长时间浸泡

02既有建筑检测工作

首先进行的是建筑物岩土岩土工程勘察。本次勘察共完成探井6个，深度介于3.80～8.00m;孔旁钻孔4个，均为标准贯入试验钻孔，深度介于14.5~22.0m;孔旁静力触探孔1个，深度为27.5m。共计钻探总进尺70.35m，掘探总进尺33.8m，静探总进尺27.5m。共采取不扰动土样14件，扰动土样3件;进行标贯试验37次。取水5件。

根据本次勘察土工试验成果，6件灰土垫层试样的压实系数为0.86～0.92，均小于0.96，7件素土垫层试样的压实系数为0.87～1.05，4件小于0.96，3件大于0.96(计算详见下表)，施工单位1998年出具的施工资料显示“3:7灰土分5步实验得到结论最大值1.63g/cm3，平均值1.69 g/cm3，压实系数为0.97，素土分7步试验得到干密度最大值1.73 g/cm3，平均值1.69 g/cm3，压实系数为0.97”。可见 ，灰土垫层和素土垫层施工质量均未达到设计要求。

同时，对该建筑物进行了为期100天的倾斜观测，建筑物西北角向南偏移324mm，东北角向南偏移101mm。与1年前的观测数据(西北角向南倾斜316.7mm，东北角向南倾斜95.2mm)相比，东北角向南倾斜量增加5.8mm，西北角向南倾斜量增加7.3mm。上述两次倾斜观测结果建筑物顶点位移均超出H/300。该建筑物上部承重结构不适于承载的侧向位移评定为Du级，上部承重结构安全性评定为Du级

给类结构不适于承载的侧向位移等级的评定，参照《民用建筑可靠性鉴定标准》中框架结构是否超过H/300(H为结构顶点高度)。通过岩土工程勘察，该工程在1998年时地基处理施工质量并不满足设计要求，所以大家一定要注意，施工质量是可以追溯的，国家颁布质量终身责任制是适时的和有必要的，大家切不可把“保质保量”当做是过嘴瘾和耳边风，经得起时间检验的工程才是良心工程。

03检测(鉴定)结论

本建筑物产生倾斜，是由于污水井、管道渗水，素土垫层未能发挥应有的防水隔水作用，致使第⑥层粉土遭受渗漏水自上向下浸水，而产生湿陷变形，建筑物南侧受到渗漏水的影响比北侧大，导致本建筑物整体向南倾斜，远远大于《民用建筑可靠性鉴定标准》高层框架结构顶点位移H/300。

《湿陷性黄土地区建筑规范》中将“使用和维护”单列了一个章节，以此来强调湿陷性黄土地区建筑物所有防水措施发挥有效作用。案例中的既有建筑长61.37m，未设置沉降缝，所以当由于管道渗漏致使不均匀沉降过程中，由于楼座过长，发生整体倾斜偏移，简单来讲就有点像“拧麻花”。上述案例提醒目前在太原东山地区开发的地产大佬们，后期使用过程的维护、检修、沉降观测等工作应该单独提上日程来抓，这不是危言耸听。

04站直了!别趴下!

楼歪了，小区居民炸锅了，怎么办呢?我们还可以纠偏、还可以加固，规范明确告诉我们，加固后的分项工程、分部工程如若满足要求，可以按照合格分项或分部工程予以验收。

一般来说，建筑物纠偏方案主要分为两类，一是使用迫降法纠偏，即将倾斜的建筑物的高点下降，使得建筑物基底标高基本保持一致，从而达到纠偏的目的，此纠偏方法实施难度相对较低，利用建筑物自身重量再加以辅助措施实现，纠偏成本相对较低，一般此方法在软土地基的筏板基础，且建筑物周边环境空旷、基础埋深较浅的工程中适用;二是使用抬升法纠偏，即将建筑物整体抬升进行纠偏，主要采用机构托换体系，抬升设备用量较大，施工工艺比较复杂，受风荷载和地震荷载影响较大，成本相对较高，一般在不适用迫降法纠偏的工程中使用。

综合分析该建筑物的实际情况，因现场场地较为狭小，与邻近建筑物距离较近，不具备掏土的空间，且基础以下存在湿陷性黄土，建筑物还有继续向南倾斜的趋势，所以不考虑使用迫降法进行纠偏，优先考虑使用顶升纠偏方法解决楼体倾斜问题。最后决定采用锚杆静压桩托换法进行地基加固和纠偏。什么是锚杆静压桩?见下图。

我们需要先对该建筑的基础进行一下检测，做到底清数明方便完善加固方案。该建筑物采用钢筋混凝土条形基础，基础总高度为900mm。通过现场开挖检查、检测，基础总高度符合设计要求，基础未发现裂缝、损坏及腐蚀等现象。根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》有关要求，对基础混凝土强度进行了检测，共抽取15个混凝土芯样，通过压力机试验，混凝土强度介于27.5Mpa至60Mpa之间，满足图纸设计要求。锚杆静压桩托换方案可行。

锚杆静压桩托换不需要再基础下挖坑，只需在基础上打孔设置锚杆，作为千斤顶的反力架，另在基础上打桩孔，通过桩孔向地基中压桩。

锚杆静压桩加固技术要点：首先确定单桩竖向承载力特征值，其次结合现场对布桩进行优化，再次是锚杆静压桩的连接。

单桩竖向承载力极限值Quk=QSK+Qpk=u∑qsikli+qpkAp

(Qsk为总极限侧阻力标准值;Qpk 为总极限端阻力标准值;U为桩身周长; li 为 桩周第 i 层土的厚度; Ap为桩端面积;Qsik为桩侧第 i 层土的极限侧阻力标准值)选用方桩200mmX200m，Quk=[0.2X4X(2X90+2X90+0.75X130)+0.2X0.2X6000]=606KN。所以单桩承载力特征值取极限的一半为303KN，约为30吨。建筑物总重约12000吨，按30%托换，N=12000x30%/30=120，所以需要120根锚杆静压桩。

现在，桩数有了，基本位置有了，那么地基加固后还需要做什么呢?我们需要根据现场实测的偏移量计算顶升量。根据几何关系计算各个柱位置处顶升量。先根据东西向偏移量计算各个柱位置顶升量，再根据南北向偏移量计算各个柱位置顶升量，最后把两次计算值叠加，即得最终顶升量。

好吧，可能说的又有点复杂了，咱们一条一条的来。先说单桩竖向承载力极限值Quk，它除以一个安全系数K就得到了单桩竖向承载力特征值，也就是说它的一半就是特征值!第 i 层土极限侧阻力和端阻力标准值Qsik、Qsik是查表得来的。顶升量怎么办呢?就好比去庙里上香，香插歪了，你得把它摆正吧，先看东西方向偏了多少，你先把东西方向的偏移量给纠正回来，再看南北方向偏了多少，你再给扶正了，两次计算叠加起来就是顶升量。

05站直了!别趴下!再吃点舒筋健腰丸!

㈠锚杆静压桩地基承载力补强工艺流程：

施工准备→测量放线→基础取孔→锚杆植筋→安装机架→短驳接桩→试压桩→压桩→接桩→最后压力监控→封桩→验收

㈡顶升纠偏工艺流程：

施工准备→构件加固→布置顶升点→顶升点反力牛腿设置→顶升反力牛腿、改变传力途径→安装监控装置及顶升设备→间隔断桩→仪器调试→试顶升→顶升→顶升后加固对接

在整个加固纠偏过程中，最危险、最扣人心弦、最刺激的就是上图中这个阶段。该阶段所有的框架柱全部切断，没错，切断!整个楼体其实是靠若干个千斤顶顶在半空中的。顶升到位后需要立即进行框架柱加固，一般我们采取增大截面法。柱对接加固就是舒筋健腰丸!

结语

该建筑物通过采用锚杆静压桩托换结构加固的方法，最大限度的保持了原建筑的外貌，结构整体抗震性能得到提高，解决了建筑物沉降及倾斜的问题。通过选用适宜的加固技术,降低了成本,加快了施工进度。

该建筑物的警报暂时解除了，但湿陷性黄土地区频发此类质量问题却值得我们深思，建筑规范和标准在换代，施工技术和水平在发展，我们工作在一线的建筑人的质量意识是否也在紧跟时代的步伐呢?“良心工程”其包含的内容远大于区区字面的4个字!