0 引言

　　在工程建设过程中，建筑物常因地基处理不良而发生较大不均匀沉降，致使建筑出现整体倾斜及地基承载力不足等问题，严重影响其正常使用功能甚至安全性，必须采取有效措施对出现沉降倾斜的建筑物进行纠偏加固处理。

　　目前国内在建筑物不均匀沉降和倾斜纠偏加固方面进行了大量研究，谢石连等^[1,2]对掏土纠偏方法进行了详细介绍，并在工程应用中取得较好效果;王林枫等^[3]提出先采用锚杆静压桩对软土地基进行加固，再结合千斤顶使大倾斜房屋沉降的方法;李清泉等^[4]介绍了在湿陷性黄土地区倾斜建筑物背景下锚固静压桩与钻孔取土相结合的处理方案和技术要点，为湿陷性黄土地区建筑物纠偏提供了参考;汤文岗等^[5]介绍了注浆沉降法的技术原理，并对其在建筑物纠偏加固中的应用进行了分析探讨;王春艳等^[6]通过工程实践介绍了应力解除法在纠偏施工中的基本思路、技术特点及施工实施步骤;谢石连等^[7]针对建筑物长轴方向产生不均匀沉降的情况，采取钻机掏土与锚杆静压桩加固相结合的方式对房屋进行倾斜纠正。

　　上述研究成果及越来越多的工程实例为处理建筑物沉降和倾斜积累了大量实践经验，然而目前对用建筑垃圾填平河滨形成杂填土用作天然地基而引起房屋出现较大不均匀沉降的特殊情况并没有相关研究，常规的纠偏方法可能并不适用。本文结合工程实例分析了垃圾回填用作天然地基引起沉降的纠偏困难，简要分析了2种常规的纠偏方法对该房屋纠偏困难且效果不明显的原因，最后采用锚杆静压钢护筒水气合冲掏土纠偏法对该房屋进行纠偏加固并取得成功，其技术方法对类似工程有较好的参考意义。

　　1 工程概况

　　该工程位于上海市浦东新区某小区内，该小区内共有120多栋别墅，别墅的北边和南边填筑有2m多高的土层作为小区内道路，未充分考虑由填筑土引起的地面沉降对房屋差异沉降的附加作用，导致房屋向填筑土层的道路侧倾斜。

　　小区交房前发现别墅有严重的不均匀沉降现象，经检测发现大部分别墅的倾斜率>4‰^[8]，部分倾斜率>10‰^[9]，且部分别墅沉降未达到稳定标准。对沉降未达到稳定标准的别墅采用锚杆静压桩进行加固，阻止房屋继续沉降，并对倾斜别墅进行纠偏施工。

　　根据现场地质勘查资料显示，该小区场地地层可分为7层，主要由杂填土、粉质黏土、灰色砂质粉土及灰色黏土组成，软弱土层较厚，且杂填土具体深度未知。该场地地层分布及物理力学性质参数如表1所示。

　　1920号别墅房主于2011年准备装修时发现房屋有严重倾斜，于是提出纠偏要求。该建筑物依房型长宽不一，长约12.5m，宽约10.0m，共2～3层，总高为10～15m，首层占地面积约为190m²。1920号别墅采用框架结构形式，基础为筏形基础，混凝土强度等级为C30，筏形基础厚0.30～0.35m，基础埋深约1.5m。

　　该别墅在2010年发现有严重倾斜且沉降不稳定时，已采用锚杆静压桩进行加固，沉降已被阻止，锚杆静压桩为250mm×250mm预制方桩，每节段长2m，有效桩长为22.0m，桩尖进入(5)₁层;桩数为9根，达到对房屋加固止沉要求。

　　房屋虽已加固止沉，但倾斜率仍然较大，未得到控制。综合该建筑物的倾斜现状，需对其进行纠偏。

　　1.1 房屋沉降倾斜现状与原因分析

　　根据1920号别墅沉降观测资料分析，房屋经锚杆静压桩加固后沉降达到稳定标准，但房屋由北向南倾斜，1920号别墅各角点的倾斜情况如下。

　　1)西北角点倾斜率i_S-N=13‰，i_W-E=2.1‰。

　　2)东北角点倾斜率i_S-N=11‰，i_W-E=2.1‰。

　　3)东南角点倾斜率i_S-N=14‰，i_W-E=0.63‰。

　　4)西南角点倾斜率i_S-N=15.8‰，i_W-E=1.4‰。

　　据房屋沉降观测资料与现场调查可知，引起房屋倾斜的主要原因为:(1)基础北侧上部覆土过重，而且覆土厚薄不一;(2)房屋的重心与形心不一致，地基土性不一(局部分布有浜填土)，致使房屋出现差异沉降;(3)由于房屋基础下部软弱土层较厚，强度低，导致房屋沉降大且出现较大差异沉降。

　　1.2 房屋纠偏困难

　　在该房屋纠偏施工的开槽挖土过程中发现基础底部为杂填土，主要是建筑垃圾，有的混凝土块>20cm³，深度达基础底下2.5～4.0m。可能是原有河滨从该房屋场地经过，施工时用建筑垃圾填平，这种用建筑垃圾填平河滨形成杂填土用作天然地基的情况，在房屋施工中不允许，这也是引起该房屋有较大不均匀沉降的原因之一。

　　由于这层垃圾杂填土的存在，导致掏土时钻孔无法成孔，掏土纠偏施工无法进行，由于这种情况在以往的房屋纠偏中极少遇到，没有这种情况下纠偏的现存施工方法，常规的建筑物纠偏方法可能不适用，甚至会引起新的工程问题。因此，只能对多种方法进行探索试验，在研究分析的基础上开发合适的纠偏施工方法。

　　  

　　表1 场地地层分布及物理力学性质参数  

　　 

　　 

　　

　　2 2种常规纠偏法在该房屋纠偏中的探索

　　2.1 倾斜孔掏土纠偏法

　　该房屋基础已进行锚杆静压桩加固，沉降已得到控制，因此可对房屋采取纠偏措施以达到直接扶正的目的。根据房屋的沉降倾斜状况及发展趋势，同时考虑房屋自重小的状况以及地基基础条件、外部环境等，采用倾斜孔掏土纠偏法对房屋地基进行掏土施工，并且在南侧加压使基础下沉。纠偏方法如图1所示，施工实施情况如下。

　　

　　图1 1920号别墅倾斜孔掏土纠偏法示意  

　　 

　　1)将编号为5,7,8,9的锚杆静压桩封桩凿除，使桩与基础脱离。同时，挖除北侧、东北侧、西北侧墙外基础底板上及其外侧的土体，以减小墙体与土层的侧摩阻力，并为纠偏掏土开辟合适的工作空间，以便纠偏掏土施工进行。

　　2)加大房屋北侧地基附加压力的作用，迫使北侧基础下沉，纠倾满足要求后再进行卸荷。用砂包沿房屋北侧墙内外进行堆载加压，堆载量2.0～2.5kN/m²，总堆载量500kN。堆载量根据房屋北侧的沉降值做调整，若沉降量小，增大堆载量。

　　3)由于该房屋由北向南倾斜，所以倾斜掏土孔分别布置在北侧、东北侧及西北侧，根据本建筑物的特点及倾斜情况，共布置22个掏土孔(见图1);实际掏土量根据计算掏土量、房屋沉降量及现场反馈监测信息综合确定。

　　掏土量Q估算:

　　

　　 

　　式中:K为经验系数，取经验值0.22;L为基础底面长度;B为基础底面宽度;ΔS为差异沉降。

　　由式(1)计算可得Q=0.22×13.8×13.7×0.13=5.41m³。

　　4)施工阶段对房屋沉降及倾斜状况进行同步监测。由于房屋基础下回填了建筑垃圾，钻倾斜孔在基础下掏土时，经常发生塌孔、卡钻等现象，掏土纠偏非常艰难，且效果不显著，截至2012年6月10日，由表2,3所示监测数据可知，该房屋差异沉降和倾斜率仍然较大且有整体下沉趋势。可知，常规的倾斜孔掏土纠偏法并不适用于建筑垃圾填平河滨形成杂填土用作地基的房屋纠偏。

　　  

　　表2 1920号别墅倾斜孔掏土纠偏法累计沉降监测结果  

　　 

　　 

　　mm

　　

　　  

　　表3 1920号别墅倾斜孔掏土纠偏法倾斜率监测结果 

　　 

　　 

　　‰

　　

　　2.2 井中垂直孔掏土纠偏法

　　井中垂直孔掏土纠偏法是在房屋北侧布置垂直的应力解除孔，采用在垂直的钻孔内掏土的方法，迫使其基础底板下垃圾回填土下第(3)层灰色淤泥质粉质黏土、第(4)层灰色淤泥质黏土挤向掏土孔内，同时通过北侧堆载加荷，致房屋向北回倾以达到纠偏目的。

　　由于该房屋基础周围及底板下土层全为垃圾杂填土，钻垂直掏土孔掏土时，易发生塌孔、卡钻等现象。故施工时采用人工挖井的方式先挖孔形成纠偏辅助井，井的深度以进入原状土2m为准，井的直径为45cm，井间距55cm，掏土钻头直径35cm。人工挖井完成后，在井口附近浇筑10cm厚C10混凝土填层，以保护井口并提供良好的施工作业条件。然后依次在井中向4个方向掏土，掏土孔布置于纠偏辅助井内，施工时从两侧开始，间隔地从井内垂直钻孔中掏土，纠偏方法如图2所示。

　　采用此方法在施工实施期间发现该房屋南北方向长度较大，东北侧、西北侧并没有挖井和钻孔掏土条件，仅可在北侧井中掏土孔掏土，采用该方法3个月后(10月1日)，由施工期间沉降和倾斜率监测数据(见表4,5)可知，房屋的差异沉降现象并没有显著变化，纠偏达不到预期效果;而且该房屋的垃圾杂填土层较厚，井中掏土孔掏土的应力解除作用效果也并不明显，差异沉降和倾斜率均没有得到明显改变;再加上此纠偏方法工作量大，会导致施工工期延长。所以，该纠偏方法也不合适。

　　

　　图2 井中垂直孔掏土纠偏法示意(单位:cm)  

　　 

　　  

　　表4 1920号别墅井中垂直孔掏土纠偏法累计沉降监测结果  

　　 

　　 

　　mm

　　

　　  

　　表5 1920号别墅井中垂直孔掏土纠偏法倾斜率监测结果  

　　 

　　 

　　‰

　　

　　3 锚杆静压钢护筒水气合冲掏土纠偏法在该房屋纠偏中的应用

　　由于房屋地基中回填垃圾，以上2种常规纠偏方法在实施过程中非常困难，且纠偏效果并不理想。结合该房屋的沉降现状及场地地质条件，提出采用锚杆静压钢护筒水气合冲掏土纠偏方法对其进行纠偏的方案。

　　锚杆静压钢护筒水气合冲掏土纠偏法是在建筑物沉降较小一侧布置多个水气合冲掏土孔，通过锚杆静压法将钢护筒打入杂填土层以下，将水枪伸入钢护筒底部冲刷原状土，通过空压机增压的高压气流将由水冲下的泥水混合物带出钢管桩顶部^[10]。将建筑垃圾杂填土层下的原状土掏出后，由于建筑物在荷载作用下，周围土体便向水冲刷后的区域挤压，从而建筑物在水冲掏土的一侧会有较大沉降，从而达到纠偏目的。纠偏方法如图3所示。

　　

　　图3 1920号别墅锚杆静压钢护筒水气合冲掏土纠偏法示意 

　　 

　　3.1 纠偏施工技术要点

　　1)在建筑物沉降较小一侧的基础底板上开250mm×250mm～400mm×400mm孔洞，用锚杆静压桩架将φ300mm钢管压入到建筑垃圾杂填土层以下1m。

　　2)钢管桩头需设置一合适尺寸的桩靴，钢管打到预定标高后，用管径略小的钢管将桩靴再往下顶1m。

　　3)将高压水枪伸入钢管桩底部及以下一定范围(不超过桩靴)，用高压水泵增压的水流向四周冲刷建筑垃圾杂填土层下面的原状土，形成泥水混合物。

　　4)将气管伸入钢管桩下面泥水混合物的底部，用空压机增压的气流泥水混合物带出钢管桩顶部，从而将冲刷下来的原状土带出，以达到纠偏目标。

　　5)沉降大一侧的加固桩在水冲掏土前封桩，沉降小一侧止沉桩在纠偏达到目标后封桩。

　　3.2 纠偏施工实施步骤

　　1)将编号为5,7,8,9的锚杆静压桩封桩凿除，使桩与基础脱离。同时，挖除北侧、东北侧、西北侧墙外基础底板上及其外侧土体。

　　2)在北面沿墙内、外侧采取砂包堆载加压的措施，堆载量2.0～2.5kN/m²，总堆载量500kN。由于室内锚杆静压钢管桩水气合冲掏土纠偏法需在室内半地下室中进行，所以将原来堆载地下室的砂包搬运到1层楼上。

　　3)在半地下室内开孔，安装锚杆静压桩架，然后压入钢管桩，布设开挖竖直开挖井。在室内首先采用电锯在地下1层割出直径36cm圆形孔洞，采用100t千斤顶将直径为30cm钢管压入土体，并深过杂填土1m，由于不知杂填土的具体深度，只能借助压力的变化曲线分析，在钢管内伸入较小钢管，将桩靴继续下压1m。

　　4)使用的高压水枪对原状土进行冲刷，借助高压水对土体的冲击与高压水的高流速带出部分土体。室内底板布设垂直掏土孔分批次开挖:第1批开挖(1),(3),(5),(7),(9),(11),(13),(15)号孔，第2批开挖(2),(4),(6),(8),(10),(12),(14),(16)号孔，前期近1个月每天出土量约1m³，后期逐步减少出土量。

　　5)施工时对房屋进行实时监测，每天纠偏设定值为5mm，如果每天沉降大于设定值则停工;采用二等精度闭合导线的水准测量，通过经纬仪对房屋进行倾斜测量。

　　6)封桩和回填。在达到纠偏目标后，对房屋进行封桩，封桩前清洗孔壁和排水，并用φ16交叉钢筋与锚杆焊接，确保桩与基础可靠连接，最后用C30早强微膨胀混凝土封桩并浇筑帽梁，帽梁尺寸为700mm×500mm×200mm。

　　7)封桩工作完成后，卸除室内附加堆载。

　　4 纠偏后监测情况及效果分析

　　4.1 监测情况

　　该房屋在纠偏施工期间，平均每1～2d监测1次，及时提交监测报表。如果出现异常，根据监测结果并分析原因，指导施工。2012年9月底起，采用锚杆静压钢护筒水气合冲掏土纠偏法进行纠偏施工后，截至2013年2月15日，该房屋日累计沉降监测结果如表6所示。

　　同时，在1920号别墅纠偏施工中，对其进行倾斜率监测。其中，房屋倾斜率以室内地坪倾斜率为主要控制指标，4个角点倾斜率为辅助控制指标。由于外墙装饰层厚度略有偏差，因此各角点倾斜率并不完全一致。计算倾斜率是根据监测数据取最大倾斜率，以供施工和监测参考。截至2013年1月28日，该房屋倾斜率统计结果如表7所示。

　　4.2 纠偏效果分析

　　根据该房屋的沉降、倾斜率监测数据可得到各沉降监测点时间-沉降量曲线及各角点时间-倾斜率曲线，如图4,5所示。

　　1)采用锚杆静压钢管桩水气合冲掏土纠偏法后，该房屋北侧产生较大沉降量，南侧基本不发生沉降，尤其(1)号测点沉降量稳定，基本没有沉降趋势，且各测点沉降量逐步减缓并趋于稳定，达到预期纠偏扶正的目的。

　　  

　　表6 1920号别墅累计沉降监测结果  

　　 

　　 

　　mm

　　

　　注:向下沉降为正

　　  

　　表7 1920号别墅倾斜率监测结果 

　　 

　　 

　　‰

　　

　　注:(1)东西方向，倾斜方向向西为正;南北方向，倾斜方向向北为正;(2)计算倾斜率一般取最大倾斜率

　　

　　图4 施工阶段累计沉降与时间关系 

　　 

　　

　　图5 施工阶段倾斜率与时间关系 

　　 

　　2)该房屋整体框架结构经纠偏处理后，其倾斜率逐步减小，各角点时间-倾斜率曲线日趋平缓，室内倾斜率达到3.4‰，符合4‰的规范要求^[9]，纠偏效果显著。

　　3)该房屋于2012年12月11日纠偏停止，到2013年1月11日1个月，从纠偏停止后1个月的最后2个监测数据(2013年1月6日到2013年1月14日，监测时间间隔8d，如表8所示)计算沉降速率，9个测点的沉降速率均<0.1mm/d;从纠偏停止后2个月的最后2个监测数据(2013年1月28日到2013年2月15日，监测时间间隔18d)计算沉降速率，9个测点的沉降速率均≤0.01mm/d。由表8可知，竣工2个月后便达到沉降速率≤0.01mm/d的要求，说明该房屋沉降已达到稳定要求，纠偏效果良好。

　　  

　　表8 1920号别墅纠偏施工停止后1个月和2 个月的沉降速率(mm·d^-1)  

　　 

　　 

　　

　　5 结语

　　1)对于复杂特殊情况而引起较大不均匀沉降的建筑物，应结合建筑物的结构特征及场地地质条件，根据房屋沉降倾斜状况及发展趋势，对不同的纠偏方法进行探讨分析或试验，选取合理的纠偏设计方案，避免造成新的工程问题。

　　2)该房屋采用锚杆静压钢护筒水气合冲掏土纠偏法进行纠偏施工后，已将房屋的最大倾斜率扶正到3.6‰，小于新建建筑物设计控制标准4‰，房屋的沉降和倾斜率达到稳定标准，满足国家规范要求，纠偏效果明显并达到预期。实践证明，此纠偏方法对建筑垃圾填平河滨用作天然地基的特殊情况及类似地质条件的纠偏可行。

　　3)信息化施工是房屋纠偏施工的基本原则。为了实现将房屋扶正到预定倾斜率的纠偏目标并在达到纠偏目标时房屋的沉降或回倾达到稳定标准，施工过程中应对监测数据进行分析，及时调整纠偏工程的设计和施工工艺参数，甚至改变纠偏工艺。