CN104975622B - 一种高层建筑预制桩桩基纠偏加固方法 - Google Patents

Abstract

一种高层建筑预制桩桩基纠偏加固方法，步骤包括：1、沉降倾斜原因分析，1）沉降倾斜监测，2）补充勘察，3）桩基测试，4）沉降倾斜原因分析；2、纠偏加固方案制定，1）确定加固纠偏思路，2）确定加固纠偏目标，3）原单桩承载力特征值确定，4）补桩原则，5）筏板增补计算；3、加固施工，1）基础开挖，2）原土体夯实，3）确定增补桩位，4）筏板基础施工，5）柱（墙）脚加固，6）静压桩施工，7）质量检测，8）加固区封桩；4、纠偏施工，1）限位器加工，2）限位器安装，3）诱降纠偏，4）诱降区封桩，5）诱降钻孔部位修复，纠偏加固完成。

Description

一种高层建筑预制桩桩基纠偏加固方法

技术领域

本发明涉及既有建筑地基基础纠偏加固技术领域。

背景技术

预制桩主要有混凝土预制桩和钢桩两大类。混凝土预制桩常用的有混凝土实心方桩和预应力混凝土空心管桩，钢桩主要包括钢管桩和H型钢桩及其他异型钢桩。根据沉桩工艺的不同，施工方式主要有锤击式、静压式、振动式等；当地质条件复杂时，可采用引孔措施进行沉桩前处理。在我国目前应用的20余种桩型中，预制桩在其成桩过程中掺杂的人为因素较少，质量保证率相对较高，在松散土和非饱和填土中挤土效应是正面的，可起到加密、提高承载力的作用；但是在饱和粘性土中则是负面的，会引发灌注桩断桩、缩颈等质量事故，对于挤土预制混凝土桩和钢桩会导致桩体上浮，降低承载力，增大沉降；挤土效应还会造成周边房屋、市政设施受损；另外，深大基坑的开挖或不恰当的施工器械扰动，常会引起预制桩出现倾斜、局部断裂等病害；勘察或设计有误导致预制桩承载力不足，导致预制桩局部弯曲或屈服，这些问题均会诱发高层建筑沉降或不均匀沉降事故。

现行《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123关于倾斜建筑物的纠偏，主要有顶升法和迫降法两类方法。对于以预制桩为基础的高层建筑，采用顶升法将面临建筑自重大，预制桩作为顶升系统反力支点时，会加速下沉导致二次沉降危害等难题；技术难度大，纠倾费用高，对建筑的影响大。迫降法虽然风险较小，适合软土地基建筑物的纠偏，但是当地基土含水量大、流动变形灵敏度高，高层建筑自重大且往往采用桩基础时，纠偏难度很大；采用既有掏土纠倾、堆载纠倾或地基加固纠倾法迫降时，要么导致桩端或地基土承载力降低，使桩及上部结构加剧沉降，要么风险较大，施工速度慢，沉降量不易控制，易出现再次不均匀沉降或反向倾斜，总之，快速、经济、成功纠偏的案例不多。基于此，亟待开发高层建筑预制桩基础纠偏加固新技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的高层建筑预制桩桩基础纠偏加固方法。

本发明是一种高层建筑预制桩桩基纠偏加固方法，其步骤为：

（1）高层建筑1沉降倾斜原因分析：

① 沉降倾斜监测：纠倾加固前，在每个原结构柱或墙6上均设置一个沉降观测点A，并标记出水平线；在主控边柱或墙和角柱或墙上设置倾斜观测点B，对建筑物的沉降倾斜进行监测，确定旋转轴E；

② 补充勘察：进行补充勘察，得出相关室内外试验参数，与制定设计方案阶段的详细勘察报告进行对比，排查各参数变化原因；

③ 桩基测试：对原预制桩3的承载力和完整性进行检测并出具相关报告，作为加固纠偏桩基设计依据；

④ 沉降倾斜原因分析：根据高层建筑1沉降倾斜现状与发展趋势，复核勘察、设计、施工资料，确定发生沉降倾斜的原因；

（2）高层建筑1纠偏加固方案制定：

① 确定加固纠偏路线：根据高层建筑1的实际情况和相关资料，采用新增补筏板8基础结合待施工静压桩4对沉降倾斜较大侧原基础进行加固，限制高层建筑1继续沉降倾斜；通过破原桩诱降和新补桩限位，辅以信息化施工，完成纠偏；

② 确定加固纠偏目标：根据高层建筑1沉降倾斜现状和发展速率，确定纠偏加固后地基变形允许值；

③ 原单桩承载力特征值确定：根据高层建筑1现状总荷载标准值和原预制桩3总桩数，包括建筑物自重在内的正常使用所有荷载，求得单桩平均竖向承载力特征值；

结合高层建筑1沉降倾斜监测结果、补勘结果和桩基检测结果，将原预制桩3承载力特征值折减使用，即原预制桩3折减承载力特征值；

④ 补桩个数的确定：计算加固后建筑物正常使用总荷载标准值，包括、增补筏板8荷载、填土荷载，选定待施工静压桩4的单桩承载力特征值，求出补桩根数；

考虑加固后建筑物基础安全储备，实际加固设计补桩总数为，为与高层建筑1安全储备相关的多补桩数；根据现场实际情况和地层条件，实际施工需要多预留桩孔5共个；确定科学合理的压桩顺序，从沉降发展速率较大侧开始，结合信息化施工，逐步加固沉降较小侧或不沉降侧；

⑤ 增补筏板8计算：对桩-承台基础按高层建筑1筏形基础进行补筏板设计；增补桩位孔口处预留预留孔5，其下口比上口大50mm，由于增补筏板8上开孔较多，在增补筏板8中设置板带，筏板加强筋D双层通长配置，主要沿预留孔洞两侧布置，此处筏板配筋C不变；

（3）高层建筑1加固施工：

① 基础开挖：根据待施工静压桩4压桩顺序，开挖建筑物基础以上回填土及周边的土体，开挖深度达到增补筏板8的板底标高，开挖宽度为距增补筏板8边至少2m；必要时将一层墙体采用无损切割切除；开挖处理前先测量一次沉降倾斜，作为原始数据，在开挖过程中每天进行1~2次观测，通过测量各相邻原结构柱或墙6之间的相对高差，控制相邻原结构柱或墙6的沉降差不超过2‰；

② 原土体夯实：依据规范，采用合适的机械设备，将原土体进行夯实；

③ 确定增补桩位：根据计算、采用桩筏基础设计方法，沉降较大一侧补桩数大于沉降较小一侧，均匀布桩、同时使得待施工静压桩4及原预制桩3重心与高层建筑1上部结构重心重合；

④ 筏板基础施工：在原高层建筑1的承台2和原基础梁7的顶面增设满足规范要求的筏板基础；

增补筏板8基础与原基础梁7、承台2和原结构柱或墙6通过植筋连接；植筋、筏板配筋C或筏板加强筋D过原结构柱或墙6时需避开主筋；所有新旧混凝土接茬处须凿毛；

⑤ 原结构柱或墙6脚加固：将一层原结构柱或墙6脚与增补筏板8接触面保护层全部凿毛，沿原结构柱或墙6脚梅花形的植筋F，Ω形筋穿原结构柱或墙6时采用焊接处理，双面焊≥5d，d为钢筋的直径；原结构柱或墙6脚外包尺寸为每边300mm，位于边角处原结构柱或墙6的外包高度为与室外散水地面N平，中间原结构柱或墙6的外包高度至室内地面M下20mm；考虑到节约工期时，混凝土可提高至C45以上；

⑥ 待施工静压桩4施工：清除预留孔5下障碍物，安装好压桩机具后，开始压桩—接茬，循环此步骤，直到达到压桩结束标准，再根据规范进行持荷；同一承台2附近跳压施工，根据信息化监测及时调整压桩顺序；

压桩结束标准以压桩力控制为主，桩长为辅；沉降较大一侧压桩至增补筏板8上表面以下不小于400mm处；沉降较小一侧压桩至增补筏板8下表面以下剩余一定距离时为止，该距离即为诱降施工时限位器控制筏板下沉量；

⑦ 压入桩质量检测：按照规范要求对已施工完毕的待施工静压桩4桩基承载力和桩身完整性进行检测，试桩合格后方可进入下一工序施工；

⑧ 加固区封桩：沉降较大一侧待施工静压桩4完成并达到规范规定持荷要求后，立即将预埋锚栓11交叉焊接［ 形封桩钢筋H，浇筑微膨胀细石混凝土J进行封桩；沉降较小一侧继续沉降；

（4）高层建筑1纠偏施工

① 限位器14加工：计算沉降较小一侧不同补桩位置处增补筏板8纠偏下沉时，待施工静压桩4需要承受的冲切力，选择合适的钢材，制作成可以阻止增补筏板8下沉且下沉量可控的限位器14；

限位器14满足阻止增补筏板8下沉时抗冲切要求，且在承受增补筏板8上覆荷载时处于弹性工作状态；

② 限位器14安装：根据加固前后沉降、倾斜监测数据，计算沉降较小一侧不同补桩位置处增补筏板8需要纠偏的下沉量；

其中为诱降施工时限位器14控制筏板下沉量；为承受增补筏板8及其上荷载时，限位器14产生的弹性变形；为承受限位器14传递的荷载后，施工完成的待施工静压桩4产生的弹性变形；

限位器14安装在其上表面与压桩停止时增补筏板8下表面之间的距离为处；

③ 桩基诱降纠偏：在沉降较小一侧，选择合适的机具在承台下0.5~1m处的原预制桩3桩身上钻诱降孔15，诱导增补筏板8整体下沉，实现桩基诱降纠偏；诱降孔15直径不宜太大，沿桩周同一水平面均匀分布，方向与桩水平截面呈下倾3°~5°角为宜，不得打断原预制桩3主筋；同时，加强对高层建筑1沉降、倾斜速率进行监测；

④ 诱降区封桩：同沉降较大一侧封桩；沉降较小一侧沉降、倾斜达到规范要求后，截去压入桩4多余部分，将压桩预埋锚栓11交叉焊接［ 形封桩钢筋H，浇筑微膨胀细石混凝土J进行封桩；

⑤ 原预制桩3钻诱降孔15诱降部位修复：选择合适的钢材制作成圆筒，将其锚固在原预制桩3塑性变形区域外侧，支模、浇筑高强度微膨胀细石混凝土J，使原预制桩3与施工完成的待施工静压桩4一起进入正常工作状态，完成纠偏加固。

本发明的有益之处是可有效解决既有高层建（构）筑物预制桩桩基纠偏加固问题，综合分析勘察、设计、施工与监测资料确定纠偏加固措施，增补筏板、加固柱（墙）脚，压桩加固沉降较大侧、限制倾斜发展，沉降较小侧原桩钻孔诱降、新压入桩由限位器控制纠偏下沉量，原桩钻孔部位修复后可与新压入桩共同组成桩筏基础、进入正常工作状态，具有工期短、安全可靠、经济合理、施工方便、容易控制等优点。

附图说明

图1为沉降监测点、倾斜监测点和压桩孔、预留孔平面布置图，图2为高层建筑预制桩基沉降倾斜现状图，图3为高层建筑物沉降效应图，图4为高层建筑物诱降纠偏示意图，图5为新增整体筏板配筋示意图，图6为柱（墙）脚加固、筏板基础详图，图7为高层建筑物锚杆静压桩加固示意图，图8为沉降较大区域加固封桩示意图，图9为限位器构造平面示意图，图10为限位器构造侧立面示意图，图11为沉降较小区诱降纠偏示意图，图12为高层建筑预制桩基诱降纠偏加固示意图，图中：1—高层建筑，2—承台，3—原预制桩，4—待施工静压桩，5—预留孔，6—原结构柱或墙，7—原基础梁，8—增补筏板，9—筏板垫层，10—原结构柱（墙）脚加固，11—预埋锚栓，12—反力架，13—千斤顶，14—限位器，15—诱降孔，16—钢筒，17—空心钢板，18—钢肋板，19—自锁装置。A—沉降监测点，B—倾斜监测点，C—筏板配筋，D—筏板加强筋，E—旋转轴，F—植筋，G—柱（墙）加固辅筋，H—封桩钢筋，J—微膨胀细石混凝土，M—室内地平面，N—室外散水地面。L1~L3为筏板外扩尺寸，L4~L7为不同钢筋间距。

具体实施方式

本发明是一种高层建筑预制桩桩基础纠偏加固方法，其步骤为：

1、高层建筑1沉降倾斜原因分析：

① 沉降倾斜监测：纠倾加固前，在每个原结构柱或墙6上均设置一个沉降观测点A，标高H=1.5m左右，±0.00m为室内地平面M，并标记出水平线；在主控边柱或墙和角柱或墙上设置倾斜观测点B，标高H=高层建筑1高-（0.5~1）m。采用全站仪、高精度水准仪或钢尺、线锤对高层建筑1的沉降倾斜进行监测，对沉降倾斜量进行分析，找出旋转轴E，确定纠倾的可行性；

② 补充勘察：根据《岩土工程勘察规范》GB50021和业主、设计要求，结合现场实际情况进行补充勘察，给出相关室内外试验参数，与制定设计方案阶段的详细勘察报告进行对比，排查各参数变化原因；

③ 桩基测试：根据《建筑地基基础设计规范》GB50007、《建筑桩基检测技术规范》JGJ106和业主、设计要求，由检测单位对原预制桩3承载力和完整性进行检测并出具相关报告，作为加固纠偏桩基设计依据；

④ 沉降倾斜原因分析：根据高层建筑1沉降倾斜现状与发展趋势，复核勘察、设计、施工文件资料，找出发生沉降倾斜的主要和次要原因，为纠偏加固方案制定提供依据；

2、高层建筑1纠偏加固方案制定：

① 确定加固纠偏路线：根据高层建筑1的实际情况，结合相关设计及施工资料，经过认真仔细的研究分析，确定加固纠偏的基本路线，即采用新增补筏板8结合待施工静压桩4对沉降倾斜较大侧原基础进行加固，限制高层建筑1继续沉降倾斜；通过破原桩诱降和新补桩限位，辅以信息化施工，确保安全、有效的完成纠偏；

② 确定加固纠偏目标：根据高层建筑1沉降倾斜现状和发展速率资料，确定纠偏加固后地基变形允许值；

③ 原单桩承载力特征值确定：根据高层建筑1现状总荷载标准值（包括建筑物自重在内的正常使用所有荷载）和原预制桩3总桩数，求得单桩平均竖向承载力特征值；

结合高层建筑1沉降倾斜监测结果、补勘结果和桩基检测结果，将原预制桩3承载力特征值折减使用，即原预制桩3折减承载力特征值；

④ 补桩个数确定：计算加固后建筑物正常使用总荷载标准值，包括、新增筏板8荷载、填土荷载，选定待施工静压桩4单桩承载力特征值，求出补桩根数；

考虑加固后建筑物基础安全储备，实际加固设计补桩总数为，为与高层建筑1安全储备相关的多补桩数；根据现场实际情况和地层条件，实际施工需多设置预留孔5共个。增补预制桩根据现有资料，按工艺简便、造价低、速度快、效果好的原则进行选配，桩长不小于原桩；

根据高层建筑物1沉降倾斜现状和发展趋势，确定科学合理的压桩顺序；从沉降发展速率较大侧开始，结合信息化施工，逐步加固沉降较小侧或不沉降侧；

⑤ 增补筏板8计算：根据《建筑地基基础设计规范》GB50007和《建筑桩基检测技术规范》JGJ106，对原筏板进行纠偏加固后正常使用状态的相关验算，验算不满足规范要求时，进行加厚；当采用桩-承台基础时，按高层建筑1筏形基础进行补筏板设计；

增补桩位孔口处预留预留孔5下口比上口大50mm，由于增补筏板8上开孔较多，在增补筏板8中设置板带，筏板加强筋D双层通长配置，主要沿预留孔洞两侧布置，此处筏板配筋C不变；

3、高层建筑1加固施工：

① 基础开挖：根据待施工静压桩4压桩顺序，开挖建筑物基础以上回填土及周边的土体，开挖深度达到增补筏板8的板底标高，开挖宽度为距增补筏板8边至少2m。一层墙体影响加固施工时，将墙体采用无损切割切除。开挖处理前先测量一次沉降倾斜，作为原始数据，在开挖过程中每天进行1~2次观测，通过测量各相邻原结构柱或墙6之间的相对高差，控制相邻原结构柱或墙6的沉降差不超过2‰；

② 原土体夯实：采用合适的机械设备，将原土体进行夯实，必要时因土质而异可按《建筑地基处理技术规范》JGJ79选择不同的处理方法；

③ 确定增补桩位：根据计算，采用桩筏基础设计方法，沉降较大一侧补桩数大于沉降较小一侧，均匀布桩、同时使得待施工静压桩4及原预制桩3重心与高层建筑1上部结构重心重合；

④ 筏板基础施工：对于以桩-承台为基础的高层建筑1，为使上部建筑在桩基诱降时沉降均匀，达到纠偏效果，需在该高层建筑1的承台2和原基础梁7顶面增设满足规范要求的筏板基础。增补筏板8的筏板配筋C双层双向布置，筏板垫层9采用厚度不小于80mm、强度等级为C15的混凝土，增补筏板8混凝土强度等级不低于原基础梁7，考虑到节约工期时，可提高至C45以上。增补筏板8基础与原基础梁7、承台3和原结构柱或墙6通过植筋F连接；植筋F、筏板配筋C或筏板加强筋D穿过原结构柱或墙6时需避开主筋；

根据压桩机具的要求，在每个压桩孔周围预埋4个带普通粗牙螺纹的预埋锚栓11，深度≥300mm，预埋锚栓11与压桩孔、筏板外扩距离（L1~L3）≥200mm。所有新旧混凝土接茬处须凿毛；

对于原筏板厚度或配筋不足时，需根据沉降倾斜数据、补勘资料按规范进行重新设计；增补桩位孔口处断开，其余同上；

⑤ 原结构柱或墙6脚加固10：将一层原结构柱或墙6脚与增补筏板8接触面保护层全部凿毛，沿原结构柱或墙6脚布置梅花形的植筋F，Ω形筋穿原结构柱或墙6时采用焊接处理，双面焊≥5d，d为钢筋的直径。柱（墙）6脚外包尺寸为每边300mm，边角处原结构柱或墙6外包高度为与室外散水地面N平齐，中间原结构柱或墙6外包高度至室内地平面M下20mm。考虑到节约工期时，混凝土可提高至C45以上；

⑥ 待施工静压桩4施工：清除预留孔5下障碍物，安装好压桩机具后，开始压桩—接茬，循环此步骤，直到达到压桩结束标准，再进行持荷；同一承台2附近跳压施工，同时根据信息化监测及时调整压桩顺序；

压桩结束标准以压桩力控制为主，桩长为辅。沉降较大一侧压桩至增补筏板8上表面以下不小于400mm处；沉降较小一侧压桩至增补筏板8下表面以下剩余一定距离时为止，该距离即为诱降施工时限位器控制下沉量；

压桩的反力架12安装必须保持竖直，其倾斜度不得大于1%桩段长，桩位的平面偏差不超过±20mm。锚固螺栓11应均衡紧固，待施工预制桩4就位后保持竖直，可采用临时支座进行固定，使千斤顶13、待施工预制桩4和压桩孔轴线重合。每段桩长应根据现场施工机具和场地空间条件来决定，每段桩长≥2m。接桩可采用现场焊接或硫磺胶泥接桩；采用后者时，因硫磺胶泥凝结时间很短，接桩前应进行试接桩，浇注硫磺胶泥时，应特别注意硫磺胶泥飞溅伤人；

⑦ 压入桩质量检测：按照《建筑地基基础设计规范》GB50007和《建筑桩基检测技术规范》JGJ106的要求对施工完毕的待施工静压桩4桩基承载力和桩身完整性进行检测，试桩合格后方可进入下一工序施工；

⑧ 加固区封桩：根据沉降、倾斜速率，沉降较大一侧压桩完成并达到规范规定持荷要求后，立即将压桩预埋锚栓11交叉焊接 ［ 形封桩钢筋H，浇筑微膨胀细石混凝土J进行封桩。沉降较小一侧继续沉降；

4、高层建筑1纠偏施工：

① 限位器14加工：根据前面求得的柱底反力、弯矩，计算沉降较小一侧不同补桩位置处增补筏板8纠偏下沉时，待施工静压桩4需要承受的冲切力，选择合适的钢材，制作成可以阻止增补筏板8下沉且下沉量可控的限位器14。限位器14满足阻止增补筏板8下沉时抗冲切要求，且在承受增补筏板8上覆荷载时处于弹性工作状态；

② 限位器14安装：根据加固前后沉降、倾斜监测数据等，计算沉降较小一侧不同补桩位置处增补筏板8需要纠偏的下沉量；

其中为压桩停止时，增补筏板8下表面至限位器14上表面之间的距离，即诱降施工时限位器14控制下沉量；为承受增补筏板8及其上荷载时，限位器14产生的弹性变形；为承受限位器14传递的荷载后，施工完成的待施工静压桩4产生的弹性变形。限位器14安装在其上表面与压桩停止时增补筏板8下表面之间的距离为处；

③ 桩基诱降纠偏：在沉降较小一侧，选择合适的机具在承台下0.5~1m左右的原预制桩3桩身上钻诱降孔15，诱导增补筏板8整体下沉，实现纠偏，定义为桩基诱降纠偏。诱降孔15直径不宜太大，沿桩周同一水平面均匀分布，方向与桩水平截面呈下倾3°~5°角为宜，不得打断原预制桩3主筋；

同时，加强对高层建筑1沉降、倾斜速率进行监测，确保整个诱降纠偏过程安全可控；

④ 诱降区封桩：同沉降较大一侧封桩。根据纠偏后沉降、倾斜监测情况，沉降、倾斜达到规范要求后，截去施工完成的待施工静压桩4多余的部分，将压桩预埋锚栓11交叉焊接“［”形封桩钢筋H，浇筑微膨胀细石混凝土J进行封桩；

⑤ 原预制桩3钻诱降孔15诱降部位修复：根据原预制桩3截面形状的不同，选择合适的钢材制作成方形或圆形，将其锚固在原预制桩3塑性变形区域外侧，支模、浇筑高强度微膨胀细石混凝土，使原预制桩3与施工完成的待施工静压桩4一起进入正常工作状态，完成纠偏加固。

根据以上所述的高层建筑预制桩桩基纠偏加固方法，对于既有原预制桩3-承台2或原预制桩3-筏板为基础的高层建筑1或构筑物，其桩型均为预制桩，包括所有的钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钢桩。

根据以上所述的高层建筑预制桩桩基纠偏加固方法，将原基础变更为桩-筏基础，在新压入的待施工静压桩4上安装限位器14，在原预制桩3的桩身上采取钻诱降孔15的所有诱降纠偏。

下面用一实施例进一步展开本发明。湖北省武汉市武昌区某11层住宅楼1，建筑高度33.50m，框架剪力墙结构，基础类型为桩-承台，其中预应力钢管混凝土桩原设计为PHC-400-A-95-26型，竖向极限承载力为2800kN，承载力特征值为1400kN；共有110根，长度24~26m，持力层为卵砾石层。高层建筑1结构施工完成后，沉降观测结果显示北侧局部沉降较大，见图1~图3。

1、高层建筑1沉降倾斜原因分析：

① 沉降倾斜监测：纠倾加固前，在每个原结构柱或墙6上均设置一个沉降观测点A，标高H=1.5m左右，±0.00m为室内地平面M，并标记出水平线；在主控边角处原结构柱或墙6上设置倾斜观测点B，标高H=高层建筑1高度－（0.5~1）m，见图1。采用全站仪、高精度水准仪与钢尺、线锤对高层建筑1的沉降倾斜进行监测，发现其持续沉降一直不能稳定，以旋转轴E为界整体向北倾斜，最大倾斜率达3.91‰，见图2和图3。

② 补充勘察：勘察沿高层建筑1边线约3m处布孔，共布置并完成勘探点6个，具体勘探孔位由甲方和设计指定。钻孔孔深40.5~52.7m，总进尺281.3m，勘探深度范围内所分布的地层除表层分布有杂填土和淤泥外，其下为第四系全新统冲积、粘土、粉质粘土、粉质粘土夹粉土层，第四系上更新统冲洪积含粉质粘土圆砾夹卵石（Q₃ ^al+pl）层，下伏基岩为白垩-下第三系泥质粉砂岩，具体试验参数见勘察报告。勘探发现沉降较大一侧砾卵石层埋深不均匀，局部夹粉质粘土层。

③ 桩基测试：根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007、《建筑桩基检测技术规范》JGJ 106和业主、设计要求，由检测单位对原预制桩3承载力和完整性进行检测，发现旋转轴E北侧部分原预制桩3不合格。

④ 沉降倾斜原因分析：监测分析高层建筑1持续沉降一直不能稳定，以旋转轴E为界整体向北倾斜，最大倾斜率达3.91‰；补勘发现沉降较大一侧砾卵石层埋深不均匀，局部夹粉质粘土层，原预制桩3侧摩阻力降低；旋转轴E北侧部分原预制桩3不合格。因此，高层建筑1沉降倾斜的主要原因是旋转轴E北侧部分原预制桩3未进入稳定持力层，或桩底含夹层的持力层变形，发生弯曲变形；次要因素是地下水补给丰富，侧摩阻力降低。

2、高层建筑1纠偏加固方案制定：

① 确定加固纠偏路线：根据高层建筑1的实际情况，结合设计及施工资料，若采用顶升法将面临高层建筑1自重大，已施工完成的原预制桩3和承台2作为顶升系统反力支点时，会加速下沉导致二次沉降危害等难题；技术难度大，纠倾费用高，对建筑的影响大。现有迫降法虽然风险较小，适合软土地基建筑物的纠偏，但是当高层建筑1自重大且采用桩-承台作基础时，纠偏难度很大，如桩端高压射水法迫降将导致原预制桩3端部或地基土承载力降低，使高层建筑1结构加剧沉降，纠偏速度慢、对原预制桩3影响大；采用截桩法迫降时，增补筏板8沉降量不易控制，高层建筑1易出现再次不均匀沉降或反向倾斜。因此，需要采用一种施工方便、沉降容易控制、工期短、安全可靠、经济可行的加固纠偏方法。

根据高层建筑1的相关资料，将桩-承台基础改为桩-承台-筏板基础，同时对柱（墙）进行柱（墙）脚加固施工；采用合适的压桩机具施工待施工静压桩4，然后立即封桩，对高层建筑1沉降倾斜较大侧进行补强加固，限制其继续沉降倾斜；通过在待施工静压桩4上安装限位器14，在原预制桩3上钻诱降孔15，辅以信息化监测，即可安全、有效的完成高层建筑1纠偏加固。见图4示意。

② 确定加固纠偏目标：根据高层建筑1沉降倾斜现状和发展速率等资料，确定纠偏加固后地基变形允许值＜3‰。

③ 原单桩承载力特征值确定：根据高层建筑1现状总荷载标准值=87854kN（包括建筑物自重在内的正常使用所有荷载）和原预制桩3总数为=110根，求得单桩平均竖向承载力特征值。结合目前高层建筑1沉降倾斜监测结果、补勘结果和桩基检测结果，将原桩3承载力特征值折减使用，即原预制桩3现状承载力特征值。

④ 补桩个数确定：计算加固后高层建筑1正常使用总荷载标准值=136434kN（包括、新增筏板荷载、填土荷载等），选定待施工静压桩4单桩承载力特征值=600kN（按工艺简便、造价低、速度快、效果好的原则，选用PHC-A300-70-C80型），求得待施工静压桩4根数为=128根。

考虑加固后高层建筑1的安全储备，实际加固设计补桩总数为根，为与高层建筑1安全储备相关的多补桩数；根据现场实际情况和地层条件，实际施工需多设置预留孔5共个，见图1。

⑤ 增补筏板8计算：在桩-承台基础上新增补筏板8，对增补筏板8按《建筑地基基础设计规范》GB 50007进行设计：本例中增补筏板8的筏板厚度L7为700mm，砼强度等级C35，配置筏板钢筋C间距L4，本例中为双层双向Φ18三级钢@150mm配筋；待施工静压桩4孔位和需预留孔5上口350mm、下口400mm，导致增补筏板8上开孔较多，因此，需在增补筏板8中设置板带，配置筏板加强钢筋D间距L5加强，本例中配置双层通长2根Φ25三级钢筋@150mm，主要沿待施工静压桩4和预留孔5两侧布置，此处筏板配筋C间距L4不变。见图5。最后，依据《建筑桩基技术规范》JGJ 94验算增补筏板8满足原结构柱或墙6冲切要求。

3、高层建筑1加固施工：

① 基础开挖：根据确定的加固顺序，开挖高层建筑1基础以上回填土及周边的土体，本例中增补筏板8外扩尺寸为：北侧筏板外扩L1为900mm，东西侧筏板外扩L2为110mm，南侧筏板外扩L3为1250mm，开挖深度达到增补筏板8的底标高，即筏板厚度L7+筏板垫层9的总厚度，开挖宽度为距筏板边至少2m。一层墙体影响加固施工时，将高层建筑1的一层墙体采用无损切割切除。开挖处理前先测量一次沉降倾斜，作为原始数据，在开挖过程中每天进行1~2次观测，测量各相邻原结构柱或墙6之间的相对高差，通过控制相邻原结构柱或墙6的沉降差不超过2‰保证信息化施工。

② 原土体夯实：采用蛙式打夯机，参考《建筑地基处理技术规范》JGJ 79，桩间可用2:8灰土体进行换填夯实，压实系数不小于0.95。

③ 确定增补桩位：根据计算，采用桩-承台-筏板联合基础设计方法，沉降较大一侧补桩数大于沉降较小一侧，均匀布桩、同时使得待施工静压桩4及原预制桩3重心与高层建筑1上部结构重心重合。见图1。

④ 筏板基础施工：对于桩-承台为基础的高层建筑1，为使其在纠偏时沉降均匀，快速达到纠偏效果，需在高层建筑1的承台2和原基础梁7顶面增设满足规范要求的增补筏板8。增补筏板8按计算配筋，混凝土强度等级为C35（考虑到节约工期时，可提高至C45以上）；筏板垫层9采用厚度为80mm、强度等级为C15的混凝土。增加增补筏板8与承台2、原预制桩3、原结构柱或墙6、原基础梁7通过植筋J连接；筏板或柱（墙）加固的植筋F间距L5，本例中采用Φ18三级钢@300×300mm梅花形布置、增补筏板8钢筋穿过原结构柱或墙6时需避开主筋，见图6。

根据反力架12和千斤顶13的规格要求，在每个待施工静压桩4和预留孔5周围预埋4个带普通粗牙螺纹的预埋锚栓11，本例中预埋锚栓11直径选M50，钢材型号为Q345B，深度≥300mm，预埋锚栓11与孔边缘的距离≥200mm。所有新旧混凝土接茬处须凿毛，见图6。

⑤ 原结构柱或墙6脚加固：将高层建筑1的一层原结构柱或墙6与增补筏板8接触面保护层全部凿毛，沿原结构柱或墙6脚布置植筋F间距L5和柱（墙）加固辅筋G间距L6，本例中主筋F间距L5采用Φ18三级钢@300×300mm梅花形布置，柱（墙）加固辅筋G间距L6为Φ10二级钢@150mm布置），Ω形筋穿原结构柱或墙6时采用焊接处理，双面焊≥5d，d为钢筋的直径。原结构柱或墙6脚外包尺寸为每边300mm，边角处原结构柱或墙6外包高度与室外散水地面N平齐，中间原结构柱或墙6外包高度至室内地平面M下20mm，见图6。考虑到节约工期时，混凝土可提高至C45以上。

⑥ 待施工静压桩4施工：清除压桩孔和预留孔5中障碍物，安装好反力架12和千斤顶13后，开始压桩—接茬，循环此步骤，直到达到压桩结束标准，再进行持荷；同一个承台2附近跳压施工，同时根据信息化监测及时调整压桩顺序，见图7。

压桩结束标准以压桩力控制为主，桩长为辅。沉降较大一侧压桩至增补筏板8上表面以下不小于400mm处；沉降较小一侧压桩至增补筏板8下表面以下至限位器14上表面距离为S1，即诱降施工时限位器14控制下沉量，见图4。

反力架12和千斤顶13安装必须保持竖直，其倾斜度不得大于1%的标准段长，待施工静压桩4的平面偏差不超过±20mm。锚固螺栓应均衡紧固，待施工静压桩4就位后保持竖直（可采用临时支座进行固定），使千斤顶13、待施工静压桩4和压桩孔轴线重合。每段待施工静压桩4长应根据现场反力架12、千斤顶13和场地空间条件来决定，原则上每段待施工静压桩4长≥2m。接桩可采用现场焊接或硫磺胶泥拼接；采用后者时，因硫磺胶泥凝结时间很短，接桩前应进行试接，浇注硫磺胶泥时，应特别注意硫磺胶泥飞溅伤人。

⑦ 压入桩质量检测：按照《建筑地基基础设计规范》GB50007和《建筑桩基检测技术规范》JGJ106的要求对施工完毕的待施工静压桩4承载力和完整性进行检测，合格后方可进入下一工序施工。

⑧ 加固区封桩：根据沉降、倾斜监测速率，沉降较大一侧待施工静压桩4完成并达到规范规定持荷要求后，立即将压桩锚栓11交叉焊接 ［ 形封桩钢筋H，本例中选2根Φ18三级钢筋交叉焊接，浇筑高强度微膨胀细石混凝土J进行封桩，见图8。沉降较小一侧继续沉降。

4、高层建筑纠偏施工：

① 限位器14加工：根据前面求得的原结构柱或墙6底反力、弯矩，计算沉降较小一侧不同待施工静压桩4位置处增补筏板8纠偏下沉时，待施工静压桩4需要承受的冲切力，选择合适的钢材，制作成可以阻止增补筏板8下沉且下沉量可控的限位器14。限位器14满足阻止增补筏板8下沉时抗冲切要求，且在承受增补筏板8上覆荷载时处于弹性工作状态。

② 限位器14安装：根据加固前后沉降、倾斜监测数据，计算沉降较小一侧不同补桩位置处增补筏板8需要纠偏的下沉量；其中为诱降施工时限位器14控制下沉量；为承受增补筏板8及高层建筑1荷载时，限位器14产生的弹性变形；为待施工静压桩4承受限位器14传递的荷载后所产生的弹性变形。限位器14由钢筒16、空心钢板17、肋板18加工而成，见图9和图10，分为两半。限位器14安装在其上表面与增补筏板8下表面之间的距离为处；安装时，先采用硫磺胶泥粘贴到预定位置处，现场焊接牢固，再在钢筒16下部安装2~3个自锁装置19，自锁装置19越受荷锁得越紧。

③ 桩基诱降纠偏：在沉降较小一侧，选择合适的电锤（螺旋钻头直径16~22mm，长度350或500mm）在承台2下0.5~1m左右的原预制桩3身上钻诱降孔15，诱导增补筏板8整体下沉，实现纠偏，定义为桩基诱降纠偏，见图4。诱降孔15沿桩周同一水平面均匀分布，方向与待施工静压桩4水平截面呈下倾3°~5°角为宜，不得打断原预制桩3主筋。

同时，加强对高层建筑1沉降、倾斜速率监测，确保整个诱降纠偏过程安全可控。

④ 诱降区封桩：同沉降较大一侧封桩。根据纠偏后沉降、倾斜监测情况，待沉降、倾斜达到规范要求后，截去已施工完毕的待施工静压桩4多余部分，立即将压桩锚栓11交叉焊接“［”形封桩钢筋H，本例中选2根Φ18三级钢筋交叉焊接，浇筑高强度微膨胀细石混凝土J进行封桩，见图11。

⑤ 原预制桩3钻诱降孔15诱降部位修复：选择合适的钢材制作成圆筒，将其锚固在原预制桩3钻诱降孔15产生塑性变形区域外侧，支模、浇筑微膨胀细石混凝土J，使原预制桩3与施工完成的待施工静压桩4一起进入正常工作状态，高层建筑1纠偏加固完成，见图11和图12。

Claims (3)

1.一种高层建筑预制桩桩基纠偏加固方法，其特征在于，其步骤为：

（1）高层建筑（1）沉降倾斜原因分析：

① 沉降倾斜监测：纠倾加固前，在每个原结构柱或墙（6）上均设置一个沉降观测点（A），并标记出水平线；在主控边柱或墙和角柱或墙上设置倾斜观测点（B），对建筑物的沉降倾斜进行监测，确定旋转轴（E）；

② 补充勘察：进行补充勘察，得出相关室内外试验参数，与制定设计方案阶段的详细勘察报告进行对比，排查各参数变化原因；

③ 桩基测试：对原预制桩（3）的承载力和完整性进行检测并出具相关报告，作为加固纠偏桩基设计依据；

④ 沉降倾斜原因分析：根据高层建筑（1）沉降倾斜现状与发展趋势，复核勘察、设计、施工资料，确定发生沉降倾斜的原因；

（2）高层建筑（1）纠偏加固方案制定：

① 确定加固纠偏路线：根据高层建筑（1）的实际情况和相关资料，采用新增补筏板（8）基础结合待施工静压桩（4）对沉降倾斜较大侧原基础进行加固，限制高层建筑（1）继续沉降倾斜；通过破原桩诱降和新补桩限位，辅以信息化施工，完成纠偏；

② 确定加固纠偏目标：根据高层建筑（1）沉降倾斜现状和发展速率，确定纠偏加固后地基变形允许值；

③ 原单桩承载力特征值确定：根据高层建筑（1）现状总荷载标准值和原预制桩（3）总桩数，包括建筑物自重在内的正常使用所有荷载，求得单桩平均竖向承载力特征值；结合高层建筑（1）沉降倾斜监测结果、补勘结果和桩基检测结果，将原预制桩（3）承载力特征值折减使用，即原预制桩（3）折减承载力特征值；

④ 补桩个数的确定：计算加固后建筑物正常使用总荷载标准值，包括、增补筏板（8）荷载、填土荷载，选定待施工静压桩（4）的单桩承载力特征值，求出补桩根数；考虑加固后建筑物基础安全储备，实际加固设计补桩总数为，为与高层建筑（1）安全储备相关的多补桩数；根据现场实际情况和地层条件，实际施工需要多设置预留孔（5）共个；确定科学合理的压桩顺序，从沉降发展速率较大侧开始，结合信息化施工，逐步加固沉降较小侧或不沉降侧；

⑤ 增补筏板（8）计算：对桩-承台基础按高层建筑（1）筏形基础进行补筏板设计；增补桩位孔口处预留预留孔（5），其下口比上口大50mm，由于增补筏板（8）上开孔较多，在增补筏板（8）中设置板带，筏板加强筋（D）双层通长配置，主要沿预留孔洞两侧布置，此处筏板配筋（C）不变；

（3）高层建筑（1）加固施工：

① 基础开挖：根据待施工静压桩（4）压桩顺序，开挖建筑物基础以上回填土及周边的土体，开挖深度达到增补筏板（8）的板底标高，开挖宽度为距增补筏板（8）边至少2m；一层墙体影响加固施工时，将墙体采用无损切割切除；开挖处理前先测量一次沉降倾斜，作为原始数据，在开挖过程中每天进行1~2次观测，通过测量各相邻原结构柱或墙（6）之间的相对高差，控制相邻原结构柱或墙（6）的沉降差不超过2‰；

② 原土体夯实：依据规范，采用合适的机械设备，将原土体进行夯实；

③ 确定增补桩位：根据计算、采用桩筏基础设计方法，沉降较大一侧补桩数大于沉降较小一侧，均匀布桩、同时使得待施工静压桩（4）及原预制桩（3）重心与高层建筑（1）上部结构重心重合；

④ 筏板基础施工：在原高层建筑（1）的承台（2）和原基础梁（7）的顶面增设满足规范要求的筏板基础；

增补筏板（8）基础与原基础梁（7）、承台（2）和原结构柱或墙（6）通过植筋连接；植筋、筏板配筋（C）或筏板加强筋（D）过原结构柱或墙（6）时需避开主筋；所有新旧混凝土接茬处须凿毛；

⑤ 原结构柱或墙（6）脚加固：将一层原结构柱或墙（6）脚与增补筏板（8）接触面保护层全部凿毛，沿原结构柱或墙（6）脚梅花形的植筋（F），Ω形筋穿原结构柱或墙（6）时采用焊接处理，双面焊≥5d，d为钢筋的直径；原结构柱或墙（6）脚外包尺寸为每边300mm，位于边角处原结构柱或墙（6）的外包高度为与室外散水地面（N）平，中间原结构柱或墙（6）的外包高度至室内地面（M）下20mm；考虑到节约工期时，混凝土可提高至C45以上；

⑥ 待施工静压桩（4）施工：清除预留孔（5）下障碍物，安装好压桩机具后，开始压桩—接茬，循环此步骤，直到达到压桩结束标准，再根据规范进行持荷；同一承台（2）附近跳压施工，根据信息化监测及时调整压桩顺序；

压桩结束标准以压桩力控制为主，桩长为辅；沉降较大一侧压桩至增补筏板（8）上表面以下不小于400mm处；沉降较小一侧压桩至增补筏板（8）下表面以下剩余一定距离时为止，该距离即为诱降施工时限位器控制筏板下沉量；

⑦ 压入桩质量检测：按照规范要求对已施工完毕的待施工静压桩（4）桩基承载力和桩身完整性进行检测，试桩合格后方可进入下一工序施工；

⑧ 加固区封桩：沉降较大一侧待施工静压桩（4）完成并达到规范规定持荷要求后，立即将预埋锚栓（11）交叉焊接［ 形封桩钢筋（H），浇筑微膨胀细石混凝土（J）进行封桩；沉降较小一侧继续沉降；

（4）高层建筑（1）纠偏施工

① 限位器（14）加工：计算沉降较小一侧不同补桩位置处增补筏板（8）纠偏下沉时，待施工静压桩（4）需要承受的冲切力，选择合适的钢材，制作成可以阻止增补筏板（8）下沉且下沉量可控的限位器（14）；

限位器（14）满足阻止增补筏板（8）下沉时抗冲切要求，且在承受增补筏板（8）上覆荷载时处于弹性工作状态；

② 限位器（14）安装：根据加固前后沉降、倾斜监测数据，计算沉降较小一侧不同补桩位置处增补筏板（8）需要纠偏的下沉量；其中为诱降施工时限位器（14）控制筏板下沉量；为承受增补筏板（8）及其上荷载时，限位器（14）产生的弹性变形；为承受限位器（14）传递的荷载后，施工完成的待施工静压桩（4）产生的弹性变形；

限位器（14）安装在其上表面与压桩停止时增补筏板（8）下表面之间的距离为处；

③ 桩基诱降纠偏：在沉降较小一侧，选择合适的机具在承台下0.5~1m处的原预制桩（3）桩身上钻诱降孔（15），诱导增补筏板（8）整体下沉，实现桩基诱降纠偏；诱降孔（15）直径不宜太大，沿桩周同一水平面均匀分布，方向与桩水平截面呈下倾3°~5°角为宜，不得打断原预制桩（3）主筋；同时，加强对高层建筑（1）沉降、倾斜速率进行监测；

④ 诱降区封桩：同沉降较大一侧封桩；沉降较小一侧沉降、倾斜达到规范要求后，截去压入桩4多余部分，将压桩预埋锚栓（11）交叉焊接［ 形封桩钢筋（H），浇筑微膨胀细石混凝土（J）进行封桩；

⑤ 原预制桩（3）钻诱降孔（15）诱降部位修复：选择合适的钢材制作成圆筒，将其锚固在原预制桩（3）塑性变形区域外侧，支模、浇筑高强度微膨胀细石混凝土（J），使原预制桩（3）与施工完成的待施工静压桩（4）一起进入正常工作状态，完成纠偏加固。

2.根据权利要求1所述的高层建筑预制桩桩基纠偏加固方法，其特征在于：对于既有原预制桩（3）-承台（2）或原预制桩（3）-筏板为基础的高层建筑（1）或构筑物，其桩型均为预制桩，包括所有的钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钢桩。

3.根据权利要求1所述的高层建筑预制桩桩基纠偏加固方法，其特征在于：将原基础变更为桩-筏基础，在新压入的待施工静压桩（4）上安装限位器（14），在原预制桩（3）的桩身上采取钻诱降孔（15）的所有诱降纠偏。