1 工程概况

山西省太原市某小区住宅楼为地下1层、地上6层的砌体结构房屋，标准层层高2.80m，建筑高度17.60m，东西方向长度为18.78m，南北方向宽度为14.58m，建筑面积约1550m ² 。基础类型为钢筋混凝土梁板式筏形基础，筏形基础厚度为350mm，筏形基础板底相对标高–2.800m（绝对高程为798.70m），基础底设100mm后C10素混凝土垫层，范围为基础边缘外扩100mm。主体结构形式为砌体结构，地下室顶板为现浇钢筋混凝土板，1~6层顶板主要为预应力空心板。

2 技术方案

2.1 纠倾技术方案

依据工程勘察报告、房屋检测鉴定报告及原结构设计图纸，考虑既有梁筏基础的整体性较好，因此可采取将筏形基础进行局部破除后新增人工挖孔桩对结构基础进行桩基托换，并以其作为顶升反力平台，结合高精度的PLC液压同步顶升系统，最终将建筑物纠倾扶正，顶升原理如图1所示。

图1 顶升原理

2.2 施工难点

依据现场情况，因管道漏水及地下水位变化等原因，致使土层物理性质发生变化，土层承载力显著削弱。此外，桩端持力层邻近地下水位线，不利于人工挖孔桩施工。在试验桩施工时发现，当挖桩深度接近11.0m时，该楼南侧部分桩位孔壁出现渗水，渗水量较小。为降低孔壁渗水对桩身质量的影响，决定对孔壁渗水桩体实施先挖孔成桩，后采取桩端后注浆的处理方案，通过压力注浆使水泥混合浆液进入桩端土层，形成隔水屏障。

3 纠倾施工技术要点

建筑结构顶升纠倾施工工艺流程如图2所示，其大致可分为前期准备、托换体系制作、顶升纠倾施工及后期恢复4个阶段。

图2 顶升纠倾施工工艺流程

3.1 桩基托换、桩端注浆

为防止建筑物继续沉降，采用人工挖孔灌注桩对原结构基础进行桩基托换，进而实现止倾加固。本工程共新增托换桩28根，桩径为800mm（扩底直径为1800mm），设计桩长12.0m，单桩竖向承载力特征值为1150kN，新增托换桩桩位布置如图3所示。

图3 挖孔桩布置示意

在钢筋笼外侧布置2根 DN 25桩端注浆管，采用捆扎方式与钢筋笼连接。待托换桩混凝土达到设计强度后，对该部分托换桩实施桩端后注浆，依据JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》，后注浆灌注桩的单桩承载力特征值为1217.969kN，满足原设计单桩承载力要求。后注浆材料选取水泥、水玻璃双液型混合浆液，浆液主剂选用P·O42.5水泥，水灰比为0.55，单桩注浆量约1.6t，由外向内穿插式注浆。为加速浆体凝固在外围形成封闭屏障，适量掺入水玻璃，水玻璃掺量为水泥用量的0.5%。当注浆压力可在2min内持续稳压1.5~2.0MPa，或注浆总量已达到设计值的80%，且注浆压力超过设计值时，方可终止注浆。如图4所示。

图4 桩端注浆方案

3.2 顶升纠倾

顶升纠倾采用高精度、智能化的PLC液压同步顶升控制系统，将托换桩作为顶升反力支座，由液压千斤顶提供顶升压力，拉线式位移传感器反馈顶升位移，遵循压力、位移双指标控制原则，保证顶升过程中压力值和位移值相互协调，从而使建筑物实现多点同步顶升纠倾。为减小顶升纠倾对结构造成扰动，各点顶升量按线性原则确定。综合考虑建筑物倾斜现状，制订了先横向纠倾8‰，再纵向纠倾14‰的纠倾方案，从而完成结构的双向纠倾。为节约工程施工成本，采取千斤顶共用泵站、分区给压顶升方案。根据各点顶升反力的异同进行顶升区域划分，同一区域内千斤顶顶升力相同或相近，并由同一液压泵站控制给压，进而减少液压泵站的使用量。本工程共设顶升分区23个，由23个液压泵站单独控制，每个泵站分别控制1~2个千斤顶。各顶升分区间不存在交叉控制，但顶升量呈线性分布，各分区协同工作可保证纵横向顶升量的精准度，顶升分区如图5所示。

图5 顶升分区示意

本次顶升作业每个顶升点分别配备分离式液压千斤顶和自锁式液压千斤顶各1台，共计使用液压千斤顶56台，单台千斤顶额定负载200t，设备最大行程为300mm。通过分离式液压千斤顶对建筑物进行整体顶升，配合自锁式千斤顶锁死顶升高度，则可实现无回降交替顶升作业，大幅提高顶升效率。当竖向顶升量超出千斤顶额定行程时，可通过在千斤顶上部放置临时性型钢垫块减少千斤顶回落次数。为避免千斤顶收缸卸载导致回降，在整个顶升作业期间，应保证支撑点始终与筏板底面紧密贴合。此外，顶升纠倾期间，应实时校核各点顶升量及纠倾量，观测建筑物倾斜值、垂直度等，严格控制结构纠倾度。

3.3 就位连接

顶升纠倾到位后，在顶升点处放置型钢短柱，短柱顶部通过放置20mm厚的钢垫板塞紧、填实，使其与筏形基础底面紧密接触。待全部顶升点调整完毕后，千斤顶回油收缸，撤出千斤顶，四周通过植筋的方式将上部结构与下部承台连接，中部直接将型钢短柱内嵌，包裹式浇筑混凝土，形成型钢–混凝土组合结构。在既有筏板与土层分离处，采用细石混凝土填实，至此完成就位连接。

4 纠倾效果

经人工挖孔灌注桩对基础进行托换加固，利用PLC液压同步顶升控制系统，对该建筑物进行整体顶升纠倾后，该建筑物整体倾斜率降至1?‰以下，满足规范及使用要求。纠倾完后，沉降观测显示结构未产生不均匀沉降，纠倾效果良好。

5 结论

以多层砌体结构房屋顶升纠倾工程为背景，通过新增人工挖孔桩对原基础进行托换加固，利用桩端后注浆技术对桩端渗水问题进行解决，联合PLC液压同步顶升系统实现建筑物整体顶升纠倾，使建筑物倾斜率满足规范及使用要求，且后期使用过程中未产生次生沉降变形。（1）在建筑物顶升纠倾工程中，若采用人工挖孔桩作为顶升反力支座，当桩端土层出现少量渗水时，可考虑采取桩端后注浆技术增加土体整体性，提高桩端承载力，并据此可适当减少设计桩长，降低施工风险。（2）根据顶升反力差异大小划分顶升区域，通过区域内共用泵站，分区给压的顶升方式，可使各区顶升位移呈线性变化，进而降低对结构的二次扰动。（3）联合使用分离式液压千斤顶和自锁式液压千斤顶进行顶升纠倾，由分离式液压千斤顶提供顶升动力，自锁式液压千斤顶进行高度锁定，可实现无回降交替顶升作业，提高施工效率。