软土地区房屋倾斜纠偏加固方法

软土地区房屋倾斜纠偏加固方法南湖小区位于南京市水西门外，东靠南湖，北临莫愁湖。小区占地面积61.3ha，房屋面积58万m2，其中多层住宅279幢，建筑面积51万m2。全部投资1.7亿元。地基基处理顺序大多为：大开挖→砂石垫层（0.6~1.0m）→整板德基→架空板。也有的采用振沉管灌注桩、水泥深层搅拌法以及石灰桩、碎石桩等挤密桩→役基→架空板。施工后期使用半年后，陆续出现房屋沉降与不均匀沉降，引起墙体开裂与房屋整体倾斜、扭曲等现象。1987年上半年对南湖小区逐幢房屋进行普查、测试、修复与纠偏加固处理，普查结果表9-25-1。1990年复查，偏差大于20cm者已增加到5幢，10~20cm者为17幢。由于不匀沉降、温差应力以及施工、材料质量等因素造成墙体裂缝的有75幢，占总数的26.88%。公建配套房屋114项，其中整体倾斜在5cm以上者7幢，有墙体裂缝者21幢。第1章场地地基土概况小区场地位于秦淮河西、长江漫滩区，主要地基土为新近沉积的淤泥质亚粘土，分布较均匀，厚度一般大于40m，其物理力学性能指标见表9-25-2。这类软土具有以下特性：含水量高（WWL），孔隙比大（e≥1），压缩性高（al-25MPa-1），承载能力低（[fk]80kN/m2），渗透性小（K=10-6~10-7cm/s）。由于软土的压缩模量小（Es≤4MPa），渗透性小，土中的孔隙水压力消散缓慢，固结沉降时间长，使建筑物不仅前期沉降大，后期沉降也大，沉降量随着逐步加荷而增大，沉降隐定所需时间一般在3年以上。观测结果表明，小区房屋建成后，至1990年8月，仍有一些房屋的沉降速率大于0.01mm/d。第2章建筑物倾斜原因经调查与测试，建筑物倾斜的主要原因如下：1.作为地基土的淤泥质亚粘土，其土质较差，同一层土的物理力学性能相差较大。静力触探结果表明，其Ps值不稳定，最大相差1倍以上。设计人员对这类软土的特性认识不足是造成房屋倾斜的主要原因之一。2.房屋上部结构荷载重心与基础底板形心的偏心距过大。有的结构在荷载较大的一边，筏基外挑悬臂长度反而小，加剧了基础底板的偏心荷载，增大了不均匀沉降。3.基础埋深确定后，原地面标高相差很大，使整板基础室外两侧回填厚度相差过大，矿有的甚至在2m以上，增加了底板的附加偏心荷载。4.建筑物平立面在长短向均有高低错落，造成上部结构荷载分布不均，增大了建筑物的沉降差异。5.房屋的平面布局不合理。如房屋过长，中间设双墙沉降缝，造成底板下附加应力的重叠相加，使沉降缝处沉降过大；房屋沿沉降缝倾斜，使顶部墙体碰撞开裂。6.挤密桩在同一建筑物下长度不一，使软土在挤、压、振后强度、变形特性相差较大。7.施工顺序及方法不妥。房屋各层不同步施工，或被置换的软土及建筑材料就近堆放在底板基坑侧边，造成人为的偏心荷载。8.砂石垫层过厚（2m），未分层辗压夯实，密度不均。9.施工过程中部分原状土被扰动，使其抗剪强度降低；局部长期抽水，因水位降低而造成房屋不均匀沉降。10.各种挤密桩的施工操作质量差异过大，材料质量低劣，断桩、缩颈现象严重；桩距过密，相邻桩的施工间隔时间过短，造成后成桩对前成桩的横向挤压。11.雨季基坑长期泡水，造成底板下软土局部松散、软化，使地基强度不均匀。第3章纠偏加固方法的实践9-25-3-1堆载降水法在8号楼沉降较小一侧的底层架空板下，用砖块堆压重300余t，约占整幢房屋全部荷载的1/15。纠偏的效果虽不明显，但能减慢和控制房屋倾斜发展的速度。在建筑物沉降小的一侧打竖井抽水，降低地下水位。由于土的渗透系数小，抽水涌水量小，形成的潜流漏斗曲线缓降，影响半径小，效果不明显。9-25-3-2静压桩法南湖利民新村1号楼最大倾斜量29cm。该建筑平面两段前后错动2m，中间设双墙沉降缝，整个楼沉降曲线呈正弯曲形，宽12cm的沉降缝两侧墙顶层互相碰撞。在沉降量大的一侧共压桩21根，桩长20m（为多节桩，断面250mm×250mm，每节长2m，用硫磺胶泥锚筋连接），压桩力300kN。由于压桩速度过快，布桩集中于一端，使软土被扰动，加剧了房屋的沉降与墙体裂缝的扩展。压桩后半年，房屋沉降才趋于稳定。9-25-3-3静压锚杆桩和掏土纠偏法南湖湖西村9号、10号楼均为6层建筑。纠偏前，9号楼最大倾斜值为36.9cm，10号楼为32.1cm，倾斜率已达22‰并仍在发展。采用的纠偏方法是，先在沉降大的一侧基础底板上打孔，压桩41根（静压锚杆多节桩），每节长2.5m，断面250mm2，混凝土为C30号，用硫磺胶泥接桩，压桩力300~500kN，并使桩顶与筏基联成整体作为支承点，使房屋一侧沉降处于稳定状态；房屋沉降小的一侧压桩前同样在基础底板上打孔，压桩作保护桩（数量较沉降大的一侧少）。利用保护桩位竖向孔，对孔内深部的土层进行冲水捣土，形成孔穴。经反复冲水排出泥浆，使其下沉，房屋逐步回倾至倾斜率3‰，然后在井孔中填砂，压人34根保护桩，封桩顶子整板内。纠偏2幢楼房历时7个月，恢复了正常使用功能。这类纠偏方法稳妥可靠，但费用大，工期长，所需费用相当于原造价的23%。9-25-3-4反向掏心抽降法小区8号楼为6层住宅楼，纠偏前最大倾斜值为27.6cm，倾斜率为16.4‰。纠偏时，在房屋沉降小的一侧，距房屋纵墙18m处同一直线上打37个斜向掏土孔井，孔雀0.3m，间距1m，孔井斜长41m，与水平向的夹角为50。，深入挤密桩尖下1/2宽度范围，其中4个孔井在桩尖下预留钢管。同时，在靠墙4m处打3个竖向掏土水井，孔径0.3m，井深31m。先用9m3空压机将压缩空气送入掏土井中，产生高速气流，形成气及水和泥浆的混合物，再将井内水和泥浆同时抽出。竖井的短期效果不显著。由于桩尖下的斜孔井孔穴内泥浆大量排出而使房屋沉降，沉降速度取决于抽水强度。抽水强度状，沉降快，影响范围也大；反之则小。停止抽水后沉降曲线平坦。包括打井，共历时13d（每h最大回倾约3cm）使房屋复位。9-25-3-5改进型的反向掏心抽降法取消房屋一侧的垂直孔在沉降小的一侧打一排间距1.5m、孔径30cm的斜孔，倾角一般为50。~60。（视现场地形确定），伸入房屋宽度的l/2，预留4个斜孔（钢管）进行高压空气扰动抽水，使房屋逐步复位。以上两种方法均为利用软土的特性进行纠偏。目前已纠偏6幢，用时l~2个月，经2年观察，已趋于稳定。这类纠偏方法费用低，每幢仅需6万元左右。***纠偏方法通常可归纳为三类：堆载法、降水法和掏土法（抽水与泥浆法）。1.堆载压重时，若荷载较小，由于底板下附加应力增加不大，短期内效果不太明显。而且堆物的运输费用高，占地面积大，以及因底层住户搬迁，造成住户不便和有危险感。若荷载过大，则沉降过快，采取稳定应急措施较困难。2.由于软土的渗透系数小，如采用降低地下水位法，短期内抽水降低地下水位较慢，效果也不显著。3.采用抽水带泥浆法时，二由于饱和软粘土的灵敏度高，触变性大，钻孔后（尤其是密排孔井）严重扰动软粘土，；使其抗剪强度大大降低，同时在持力层内形成孔穴，沉降速度加快。对竖井的抽水带泥浆法，仅利用其侧向触变的特性，因此效果不如斜孔。确定纠偏量时须留有一定的倾斜量，以防矫枉过正。同时需要有一整套可靠的稳定措施，如在孔中填砂或混凝土等。纠偏过程中，每天纠偏量不宜超过2cm，回倾速度不宜过快。应加强监视与测量，每天详细绘制回倾、沉降、裂缝、开裂、闭合曲线，作为纠偏过程的决策依据。实践证明，在持力层中打斜孔穴效果较好，房屋沉降量约为孔穴直径的1/3。沉降差异的产生因素很复杂，对软土而言，主要与扰动触变性和加荷方式、房屋结构有密切关系。对每幢房屋的倾斜发生原因应仔细调查，采取适宜的纠偏方案。