锚杆静压桩在文物保护建筑纠偏与加固中的应用

锚杆静压桩在文物保护建筑纠偏与加固中的应用

摘要：以上海某文物保护建筑的基础纠偏及加固工程为例，介绍了锚杆静压桩加固地基配合掏土纠偏法在大倾斜文物保护建筑物纠偏中的应用。

关键词：文物保护建筑；掏土；纠偏；锚杆静压桩

1工程概况

该工程位于上海市，为一幢三层砖木结构房屋，建于20世纪初，该建筑平面呈矩形，建筑面积约2500m2，由于其历史功能，被列为区级文物保护单位。该建筑室内外高差为600mm，底层层高为4.05m，二层为4.05m，三层为3.30m，室外地坪至屋脊的高度为15.50m。

基础形式采用墙下碎石混凝土刚性条形基础，砖砌大方脚，下设有三合土垫层。地基土层情况如表1所示。基础在柱下的宽度为990mm，在墙下的宽度为600mm，刚性基础厚度为550mm，基础埋置深度为1250mm。条形基础基地应力为88MPa～112MPa之间[1]，因基础搁置于回填土上，故地基承载力不满足规范要求；基础未见明显开裂等损坏，其构造满足规范要求。该房屋向东向北倾斜最大，最大倾斜率达到18.7‰，远大于规范规定的地基变形允许值[1]，且超过了《危险房屋鉴定标准》（JGJ 125-99）[2]规定的要求，因此,该建筑物的治理措施是：采取适当的加固措施制止沉降加剧，另一方面选取有效的纠偏方法扶正建筑物，并进行防复倾加固，只有这样才能保证该建筑物扶正不再倾斜[3、4]。

2纠偏及加固的设计

2.1地基纠偏设计

掏土纠偏是锚杆静压桩和掏土技术的有机结合[5]，在软土地基危房纠偏中得到日益广泛的应用。掏土纠倾技术是用工程钻机反复掏取和扰动基础下一定深度范围内土体，利用建筑物自重使建筑物原沉降小的一侧迫降，达到纠倾目的。对建筑物采用工程钻机斜孔掏土技术进行迫降纠倾，迫降纠倾布孔在建筑物南侧每1.5m一个，孔径为Φ150mm，孔斜为45 ～60 ，如图1及图2所示。纠倾控制指标为纠倾后房屋向北平均倾斜率不大于4‰[1]。

设计采用锚杆静压桩对地基进行加固。锚杆桩为预制砼小方桩，根据设计，锚杆静压桩共102根，截面250×250mm2，单节长度2.5m，采用角铁焊接接桩，锚杆采用M25II；据房屋沉降倾斜状况及场地工程地质条件，单桩桩长15米，桩尖进入⑤第层土，桩单桩承载力设计值约为150KN。现场可在房屋的四个角点布置四个静力触探孔，进行静力触探试验，以最终确定锚杆静压桩桩长和掏土深度。锚杆静压桩的布置图如图1所示。

2.2基础加固设计

根据基础加固设计图纸及行业标准，基础的加固方案为对原基础进行外包混凝土围套，沿基础每2.5m增设肩梁。所有外墙基础按JC-3方案进行加固， 及

轴基础按JC-1方案进行加固， 轴基础按JC-2方案进行加固。

3加固及纠偏施工

3.1施工前的准备工作

3.1.1 对上部结构的临时加固

考虑到该建筑物为文物保护单位，要保证上部结构安全且保持原貌，基础纠偏前需对上部结构进行临时加固支撑措施。横向利用14#槽钢做剪刀撑双面与木柱连接，剪刀撑交点处用φ16螺杆对穿；纵向利用6#槽钢做剪刀撑与外墙砖柱相连，沿全长全高布置；屋顶用φ48钢管纵向斜撑在屋脊檩条上，沿全长布置。

3.1.2 对该建筑附楼的处理及围护

为避免纠偏对附楼造成影响，对附楼搭建在主楼上的建筑进行了拆除，留出安全空间；对附楼与主楼的走道进行了局部切割，二层切割宽度200mm，三层及屋面均为300mm；在主楼与附楼的基础之间布置一排水泥搅拌桩。

3.2基础加固的施工

基础加固的工艺流程：基槽开挖→地基土夯实→基础垫层混凝土浇筑→原基础表面处理→基础围套及肩梁混凝土浇筑。按照轴线划分单独施工段，分批、分段，间隔进行流水施工；基槽挖土应控制宽度，留足工作面即可，不宜多挖，严禁超挖，严禁扰动持力土层；地基土应按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-

2002的要求进行压实；为了保证新老结构的粘结性能，在基础混凝土浇筑以前，将原基础凿毛并洗刷干净，涂混凝土界面剂一道；基础垫层及混凝土浇注前应预留好桩孔位置；肩梁开洞宜采用取芯或切割施工，尽量减少对老墙体的损伤。

3.3锚杆静压桩施工

施工流程按照轴线划分单独施工段，分批、分段，间隔进行流水施工； 施工中开凿桩孔尺寸上口≥250×250mm，下口≥300×300mm，桩孔应尽量靠近柱和基础梁。压桩前用小钻杆探明地下有无障碍物，保证桩能压下去，如遇特殊情况桩压不下去则需进行引孔；先压沉降较大的一侧，后压沉降较小的一侧，根据纠偏进度和监测结果适当调整（优化）压桩顺序；基桩桩尖就位时保持垂直，严禁

偏心受压，桩段就位后必须加以校正，保持与上节桩在同一轴线上，垂直偏差不超过1.5%的桩长；压桩应一次到位，严禁超时停顿；压桩达到设计桩长或压桩桩顶反力超过设计要求的单桩极限承载力时压桩终止；

锚杆静压桩压桩至设计要求时，以C30微膨胀早强混凝土进行封桩[6]，封桩前应清洗孔壁和排水，采用φ16交叉钢筋与锚杆焊接，保证桩与基础连接可靠后封桩。

3.4纠偏的施工与监测

3.4.1 纠偏的施工

钻机掏土工艺流程：挖掏土沟→钻孔就位→起吊钻杆→钻杆定向→钻进→钻杆定向调整→取土→移位。

取土采用Ф120的麻花钻头，采取多向钻进取土，各掏土点含三孔，呈三叉形分布。掏土顺序为先中间孔，再分叉孔。掏土顺序从南向北，掏土量和掏土频率依次减小。严格控制一次掏土量，每孔掏土量控制在0.2方。掏完第一遍后，按原来顺序掏第二遍，以此类推。钻孔定向一般与地面呈30度至45度。钻进时，一般应以低速、大扭距的档位进行，以保证取土效果。在沉降指标达到设计要求后应对掏土孔进行回填。

由于建筑物掏土侧环境比较复杂，为避免持续掏土对建筑物造成损伤，掏土应尽量缓慢进行，每天的掏土纠偏量应不大于6mm。

3.4.2 纠偏监测

掏土纠偏前，先做好沉降观测点（图1所示CJ1-CJ8）的观测工作。掏土纠偏期间，每天测量1次沉降，每3天测量1次倾斜；压桩期间要求每3天对房屋沉降进行监测，每7天对房屋倾斜进行监测。

纠偏施工结束后应继续跟踪监测房屋的沉降，前1个月内每7天测量一次沉降，每14天测量1次倾斜；以后每月监测1次，连续监测12个月。

4加固及纠偏效果分析

纠偏施工从2009年8月29日底开始，同年11月底结束，工期短。纠偏施工完成后对建筑物进行了为期半年的沉降观测，表2为沉降观测记录表。2010年6月6日的最新一次测量结果，与2010年4月14日2次测量结果对比，新增沉降量不足1mm。说明建筑物基本处于稳定状态。平均倾斜率：南向北倾3.4‰，满足《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002的要求。加固纠偏费用较低，且基本保持了该文物保护建筑的原貌，取得了各方满意的效果，目前建筑物已投入正常使用。

5结论

1）采用锚杆静压桩对地基土为较厚的软弱土层的倾斜建筑的加固纠偏是可行的,从实施效果看,具有工期短、安全可靠、经济合理、施工方便、容易控制等优点。

2）掏土纠偏时间快，效率高，对地基土为较厚的软弱土层的倾斜建筑物来说其纠偏效果较好。

3）掏土纠偏施工可能会对上部结构及周围建筑造成较大的影响，所以施工前应对上部结构及周围建筑进行加固。

4）掏土时建筑物沉降反应敏感，掏土施工过程中应严密监测,根据监测结果随时调整掏土施工顺序和掏土数量，做到信息化管理，动态化施工。

参考文献：

[1] GB50007-2002中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2] JGJ125-99中华人民共和国国家标准《危险房屋鉴定标准》[S].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[3] 刘毓氚,陈福全,朱长歧.倾斜建筑物的岩土工程综合治理实践.岩石力学与工程学报,2001,20(增1):2061-2064.

[4] 郑俊杰,张建平,刘志刚.软土地基上建筑物加固及综合纠偏[J].岩石力学与工程报，2001，20(1)：123-125.

[5] 《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册.第二版.北京:中国建筑工业出版社,2003.

[6] JGJ79-98中华人民共和国行业标准《民用建筑修缮工程查勘与设计规程》[S].北京：中国建筑工业出版社，1998.

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