某中学住宅楼裂缝及地基加固实例

摘要：本文结合某中学住宅楼地基基础加固及纠偏的工程实例，介绍对建筑物墙体裂缝及地基基础加固的方法，分析建筑物裂缝及倾斜产生的原因，提出了具体的加固措施讨，并取得了良好的纠偏效果，可进行推广应用。

关键词：裂缝锚杆静压桩植筋加固纠偏

中图分类号： U417.1+16 文献标识码： A

1、前言

某县中学教职工住宅楼长42.83m，宽9.00m，高23.12m，七层，一、二层框架结构，三层～七层砖混结构，共A、B两个单元，建筑面积2288m2。始建于1999年3月，2000年5月竣工，2003年4月3日，一场大雨后，住宅楼出现了多处裂缝，并向西南一侧倾斜，通过测量，发现最大倾斜值达307mm，倾斜率为13.3‰。

2、建筑物裂缝原因分析

2.1、建筑材料自身收缩性

建筑材料收缩性受外界气候变化影响较大，其产生的裂缝主要分布在如下位置：

①、顶层房屋纵墙端山墙附近外纵墙的窗角裂缝，呈“八字形”。

②、顶层横墙上由垂直和水平灰缝中裂缝连结而成，呈“阶梯形”。

③、顶层楼梯间二侧、横墙上裂缝，呈“阶梯形或水平形”。

④、顶层房屋端部第一开间内纵墙上裂缝，呈“阶梯形”。

⑤、顶层山墙端开间屋顶板底下的裂缝，呈“水平形”。

⑥、底层横墙上裂缝，呈“垂直形”。

⑦、圈梁底下裂缝，呈“水平形”。

2.2、建筑物地基不均匀沉降

地基不均匀沉降受地基持力层层厚不均匀，地基持力层的压缩模量不一致，地基承载力不足，基础梁刚度不足等综合原因影响较大，其产生的沉降裂缝呈“正八字”或“倒八字、斜裂缝及竖向裂缝”形态，其裂缝的走向与荷载的方向相一致，即荷载是垂直力作用，则砌体裂缝呈上下方向发育，若荷载是水平力的作用，则砌体裂缝呈水平方向发育，主要分布在如下位置：

①、一、二层两端纵墙上裂缝，主要呈“正八字”形态。

②、底层大窗台下裂缝，主要呈“倒八字、斜裂缝及竖向裂缝”形态。

3、建筑物倾斜原因分析

3.1地基承载力不足

该建筑物原设计地基承载力特征值取经验值为fa=150kPa,但根据地质勘察资料，建筑物下伏岩土层为：杂填土～粉质粘土～淤泥质粉质粘土～淤泥～粉土～卵石～中风化泥岩，除卵石和泥岩层外，其余各土层的地基承载力均达不到150KPa，压缩模量低，变形量较大。建筑物基础置于杂填土与粉质粘土层上，其地基承载力与压缩模量均不能满足设计要求。

3.2建筑物基础形式不一

我院技术人员在基础开挖过程中发现该建筑物基础主要由墙下毛石混凝土条形基础及柱下钢筋混凝土独立基础组成，但独立基础之间无地梁连接，其结构刚度较差。

3.3上部结构荷载偏心

建筑物上部结构在修建过程中，厕所、外阳台挑出一侧外墙，建筑物中轴线两侧荷载分布不均匀，导致建筑物上部结构荷载偏心。

4、建筑物裂缝加固措施

4.1对外纵墙、横墙、内纵墙的裂缝采用钢筋网水泥砂浆抹面加固法，剔灰缝深12cm，胀锚栓@500，呈梅花型分布。挂钢筋网片φ6@250，M10水泥砂浆40mm厚，3道成活，施工完后，要注意喷水养护预防空鼓。

4.2对于轻微裂缝可用压力灌浆补缝法，由灰浆泵把水玻璃胶泥或掺有其他胶合材料的水泥砂浆，水泥浆灌人裂缝内，把砌体重新胶结成为整体。

4.3屋面和墙体应设置保温、隔热层，并在砂浆找平层设置分隔缝。

4.4在房屋面板处增设温度伸缩缝，将整个屋面板川伸缩缝(缝宽20mm)分成几个长度较小的独立单元，以减少屋面板的总变形值，使得砌体因屋面板温度变形产生的推力小于砌体的抗拉强度，防止砌体裂缝。

4.5伸缩缝设置原则如下：

①当房屋实际长度L≤30m时，分别在建筑物两端第二道横墙上设20cm宽的温度伸缩缝。

②当30m

5、建筑物倾斜纠偏加固方案

通过检测，查明了建筑物倾斜是由于地基承载力不足导致建筑物变形过大以及上部荷载偏心引起的地基不均匀沉降而产生的。但是建筑物上部结构构件的混凝土强度、砌体强度、构造等符合设计及规范要求，结构整体性较好，可采用锚杆静压桩对该建筑物进行地基基础加固。

通过计算，锚杆静压桩桩长1500mm，截面尺寸：200 mm×200mm，主筋二级热轧带肋钢筋4φ10，箍筋一级热轧带肋钢筋φ6@200，桩身混凝土强度等级为C30，单桩承载力设计值P=200kN。

6、施工过程

6.1、钻孔:采用小型钻孔机，按照施工图上的桩位在原基础底阶表面钻桩孔，孔边长大于250mm，要求钻穿原基础及素砼垫层，取出孔内破碎混凝土残渣。钻孔顺序（A）轴～（B）轴～（C）轴，从中间向两边推进（详见 图1沉降控制与倾斜观测点布控图）。

6.2、植筋:按设计图纸要求，在每个钻孔的四周植入钢筋作为锚杆，每根钢筋在压桩过程中均作为反力锚杆。植筋工艺分为钻孔、清孔、干燥孔壁、称量配比、机械搅拌、注胶、钢筋准备、植入钢筋8个工序步骤。

6.3、预制钢筋混凝土桩、粱及垫块：在进行钻孔工序时，预制钢筋混凝土方桩900余根、150根钢筋砼反力梁及300块混凝土垫块。预制钢筋混凝土桩的连接：采用环氧建筑植筋胶进行桩身钢筋的连接，注入孔内胶量为孔长2/3注满量，将钢筋放置预制钢筋孔内，使胶浆充盈充分，钢筋与孔壁无孔隙。

6.4、压桩：利用建筑物自身重量及建筑物基础作为反力支撑系统，在一台50t液压千斤顶作用下，将预制钢筋混凝土短桩压入下伏地基土层。完成压桩施工后，立即用“U”形钢筋与锚杆焊接，并将一台千斤顶与钢筋砼反力梁、砼垫块及预制钢筋砼桩固定，施加一定大小的反力，压桩顺序（B）轴～（C）轴～（A）轴。

6.5、纠倾

对建筑物纠偏采用地基掏土迫降法进行。其设计原理为：掏挖建筑物沉降量较小一侧的土层，调整建筑物基底压力，利用建筑物自身重量，使其向掏土一侧方向回倾，同时，在各个基础设置反力系统，利用液压千斤顶控制建筑物的沉降量及回倾速率，最终达到建筑物纠倾的目的，具体实施过程如下：

①、在（C）轴基础前开挖一条沟槽，然后将（B）、（C）基础间泥土挖除，并使（B）轴基础形成约100mm、（C）轴基础形成约300mm高的凌空面，在千斤顶充分接触受力后，开始在基础两侧进行人工掏土纠偏。

②、建筑物掏土纠偏迫降过程中，适宜将建筑物的沉降速率控制在5 ～10mm/d，纵向相邻基础之间的沉降差不大于4mm，若建筑物回倾速率过快，则对（B）轴和（C）轴上的千斤顶进行调整顶压，控制建筑物回倾的速率，使建筑物安全、平稳地回倾，达到预期纠偏效果。

6.6、封桩：（A）轴压桩完毕后，首先对（A）轴的预制钢筋砼桩，用C30微膨胀早强混凝土及“U”形钢筋设置桩帽梁进行封桩。纠偏结束后，对尚未封桩的所有静压桩采用将压桩锚栓交叉焊接“×”型钢筋浇注混凝土的方法封桩。

6.7、回填基础：封桩完毕后，将掏土部分用砂、碎石回填至高出基础底面约200mm，夯实。

7、监测

在建筑物地基加固及纠偏过程中，监测工作显的非常重要。它使得建筑物沉降量及倾斜量变的直观，并控制纠偏的速率，显示纠偏所取得的成果。本工程监测共包括沉降监测、倾斜监测及裂缝监测三个方面。

①沉降监测：按下图布置沉降观测点共计48个，对其进行三等水准测量，建筑物纠偏前、中、后三个过程中定时观测，并绘制观测点沉降与时间关系曲线。

②倾斜监测：在建筑物四角设置倾斜观测点，采用经纬仪进行监测，每天观测2～3次：并布置多个线垂，相应位置地面固定钢尺，随时对建筑的回倾情况进行观测。

③裂缝监测：安排专人检查建筑物、特别是底层墙体可能出现的裂缝。

图1 沉降控制与倾斜观测点布控图

8、纠偏成果

该建筑物倾斜的原因主要是建筑物地基承载力不足，导致建筑物变形过大以及上部荷载偏心引起的地基不均匀沉降而产生的。按《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）规范定的多层及高层建筑的整体倾斜（Hg ≤24m）允许值为房屋总高度4%， 该建筑高度为23.12m，故允许整体倾斜量为23120×0.004=92.3mm。本次纠倾的进程及结果如表1、表2、表3及图2所示：

表1 纠 倾 结 果 表

备注：DC处的参照点在二楼，成果与前两处有明显差异，但符合其对应关系

从表1可知，在建筑物地基加固及纠偏过程中，建筑物整体倾斜量及沉降量都已经达到规范所允许的范围。各控制点的回倾量及沉降量，纵向同排均匀，横向同排按相应的比例回倾，回倾量与沉降量之间符合比例关系有规律地进行，与预期设计方案想符，达到基础加固和纠偏目的。

9、结论

9.1 本工程采用“锚杆静压桩加固地基，及利用建筑物自重掏土迫降”的技术方案。其设计思路清晰，概念明确，所采取的各项技术措施先进、合理、可靠；施工组织设计方案科学、周密、可操作性强，具有一定的推广使用价值。

9.2类似的地基加固及纠偏工程在我省少见，我们相信，该工程的成功，可为类似工程提供可靠的设计依据及工程经验。

参考文献

(1) 《工程地质手册》编委会；《工程地质手册》（第三版）；北京；中国建筑工业出版社；1992.2

(2) 中华人民共和国建设部；《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)；北京；中国建筑工业出版社；2002.3

(3) 中华人民共和国建设部；《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB 50292-1999）；北京；中国建筑工业出版社；1999

(4) 中华人民共和国建设部；《危险房屋鉴定标准》（JGJ 125-99）；北京；中国建筑工业出版社；1999

(5) 中华人民共和国建设部；《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ 123-99）；北京；中国建筑工业出版社；1999

(6) 中华人民共和国建设部；《混凝土结构加固设计规范》（GB503673-2006）；北京；中国建筑工业出版社；2006

(7) 中华人民共和国建设部；《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94）；北京；中国建筑工业出版社；1995

(8) 《地基处理手册》编委会；《地基处理手册》（GB503673-2006）；北京；中国建筑工业出版社；1988