某工程为住宅楼,地上八层,地下三层,采用短肢剪力墙结构,筏板基础,其下卧层为素填土和黄土状粉质黏土;该工程南侧为地下车库。主体结构施工主体结构完成后曾停工一段时间,复工后发现南北两侧地面存在较大高差。

　　 现场在地上一层(图1)和顶层对楼面结构层进行抄平,以西南角S1为参考点,测量S2～S10各点的相对标高。北侧相对沉降80mm,南北测点间距12m,相对沉降与测点间距之比约为0.006 7。

　　 由房屋四角倾斜情况检测结果可知,顶部向北偏移193mm,地面以上高度28m,倾斜率约为0.006 9。

　　 检测时已过雨季,各测点目前相对稳定。从以上数据可以看出,沉降观测和倾斜观测趋势基本一致,房屋整体倾斜率均大于《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)的限值,应对本工程进行纠倾。

　　 该工程采用500mm厚筏板基础,现场检测未见明显开裂等异常现象。工程南部与地下车库相连,现场检测发现,南部地面与车库地面标高相差不大,主体结构与车库间后浇带尚未浇筑。

　　 本工程持力层为黄土状粉质黏土,南北两侧分布较均匀。工程北侧地面未硬化,且排水不畅,经历一个雨季以后,地表水浸入北侧持力土层,发生较大的附加沉降;南侧与地下车库相连,无地表水渗入持力土层的情况,故南部基本没有附加沉降。由此造成工程南北两侧不均匀沉降。

　　 由于该工程采用筏板基础,刚度较大,故未引起局部破坏,而是造成了整体向北倾斜(图2)。

　　 建筑物纠倾方法较多,一般常用的有迫降法、抬升法、预留法、横向加载法、综合法等 ^[1,2,3,4,5]。

　　 本工程南侧与地下车库相连,如采用迫降法,将在住宅与车库间造成较大的高差,影响使用功能,故本工程宜选用抬升法。对于抬升位置的选择,当选择在筏板以下时,对地基土层的抬升值控制较为复杂,且地基土后期会产生新的不均匀沉降,难以控制最终沉降量。

　　 目前该工程地基持力层稳定;主体已经施工完毕,周边地面即将硬化;地下室各层对修饰要求相对较低,房间中地面高差不会对正常使用造成较大影响。经F讨论并经建设单位同意,决定不扰动地基土,而是借鉴建筑物增加层高整体顶升的思路,切断地下一层剪力墙,绕轴进行整体旋转顶升,调整至倾斜值符合要求后,再将上下两段剪力墙浇筑为一个整体(图3)。

　　 由于纠倾施工周期相对较短,活荷载也可以控制在较低水平;楼层未进行装修,无装修荷载。计算时不考虑地震作用及各楼层装修荷载,活荷载的分项系数取0.5,风荷载按10年一遇考虑。并要求纠倾施工前,拆除并清运地下一层所有后砌隔墙,清除地上一层及以上各楼层杂物,纠倾过程中无关人员不得进入工程现场。

　　 剪力墙切断位置设在地下一层,切断缝位于结构标高约为-2.7m(距地下一层底板0.9m)。此标高更便于施工操作,且切断缝以下剪力墙可不考虑侧向稳定的问题,仅需对切断缝以上剪力墙采取增强侧向稳定的措施。

　　 工程纠倾时,以轴为旋转轴,该轴墙体不切断,但在-2.7m标高处进行削弱处理。削弱处理方法为钻取ϕ50孔洞,深度100mm,间距150mm。

　　 经计算,工程施工期间地下一层各墙体轴向压力如图4所示,地下一层轴压力之和约为建筑物总重量的70%,即抬升地下一层的顶升力,比抬升基础的顶升力减小了30%。总水平轴压力V_x=133.1kN,总竖向轴压力V_y=402.7kN,削弱后的轴墙体可承担全部水平荷载的作用。

　　 顶升系统包括夹持剪力墙的钢梁、100t液压千斤顶及其控制系统、斜向支撑等,顶升系统的布置根据剪力墙轴向力确定,并考虑一定的安全储备,如图5所示。

　　 夹持钢梁采用箱形截面,顶升详图及夹持钢梁如图6～10所示。箱形钢梁结构设计主要考虑受弯、局压等情况,增加了围焊加强垫板以保证局部受压承载力。为安全起见,竖向压力的传力途径为:上段剪力墙—对穿抗剪螺栓—夹持钢梁—千斤顶—夹持钢梁—对穿抗剪螺栓—下段剪力墙,不考虑螺栓紧固后钢梁与混凝土间摩擦力的有利作用。为增强切割线以上墙体的整体刚度,在墙体转角和墙间距较大的位置设斜撑(图5、图11、图12)。

　　 顶升期间应做好建筑物的监测工作,主要监测内容包括:建筑物倾斜量、地上一层建筑地面相对标高、千斤顶轴向压力与顶升量、斜撑轴向变形、旋转轴钢筋应力等。

　　 其中建筑物倾斜量和地上一层建筑地面相对标高是每级顶升施工结束与否的控制量,并以建筑物倾斜量率小于0.001 5作为最终施工结束标志;千斤顶轴向压力与顶升量、斜撑轴向变形、旋转轴钢筋应力等是顶升期间结构安全的控制量,本工程以计算值的1.5倍作为预警值,超过此预警值后,应立即暂停顶升,分析原因并排除干扰后方可继续施工。

　　 所有截断墙体均布置好顶升区和剔凿区,顶升区与剔凿区应分段间隔,长度相当(图6)。分区段间隔将剪力墙顶升区切割开,立即采用钢楔将缝隙塞实顶紧,然后安装夹持钢梁及千斤顶,并使千斤顶顶紧夹持钢梁。再将剪力墙剔凿区切断,然后在切断线上下各300mm的范围内剔凿混凝土,每侧剔凿深度不小于60mm,完全露出钢筋。

　　 千斤顶采用统一的供油和控制系统,顶升时分级进行,每级顶升量严格控制,并保证各点位同步。

　　 各点位顶升量为:

　　 $h{}_{i,j}=\frac{{\rm H}{}_j}{L{}_j}l{}_i(1)$

　　 式中:h_i,j为第i点、第j级的顶升量;H_j为第j级最大顶升量;L_j为第j级最大顶升量所处位置与轴的垂直距离;l_i为第i点与轴的垂直距离。

　　 顶升分级不宜过大,第1级最大顶升量可为1～2mm。顶升时应加强各部位监测,分析监测值与理论值的差异,在有可靠保证的情况下,每级顶升量可逐级适当增加。

　　 每级顶升结束后,应立即采用钢楔将剪力墙顶升区缝隙塞实顶紧,并保持15～30min。在此期间可对顶升系统、监测系统进行调整,对建筑物整体倾斜情况和地上一层各水准点位进行观测。

　　 完成全部顶升量,钢楔顶紧剪力墙缝隙后,将剔凿区所有竖向钢筋采用同规格同直径的钢筋进行焊接,焊接长度不小于10d。采用裂缝灌注胶对轴墙体新产生的裂缝进行灌浆处理,采用水泥基灌浆材料灌实剪力墙间抬升后的缝隙,并均恢复至原截面。

　　 待灌浆料达到40MPa后,拆除顶升系统,然后在切断线上下各300mm的范围内剔凿混凝土,每侧剔凿深度不小于60mm,完全露出钢筋。将剔凿区所有纵向钢筋采用同规格同直径的钢筋进行焊接,焊接长度不小于10d。采用水泥基灌浆材料灌实剪力墙间缝隙,并恢复至原截面。

　　 对于地下一层旋转轴剪力墙,首先对出现的裂缝进行灌浆处理,然后对削弱孔进行修补,并在其内外侧均增大截面60mm,内部设双向12@200钢筋网,增大截面的范围为本层范围,采用水泥基灌浆材料浇筑。

　　 纠倾工程结束后,立即修补外墙防水层、回填基坑并硬化地面、做好排水系统,并按《建筑变形测量规范》(JGJ 8—2016)的要求,对建筑物进行沉降观测,如有新的不均匀沉降及时采取措施。

　　 (1)在纠倾方案选择时,考虑了主楼与地下车库的相对标高,未采用迫降法纠倾,而是对地下一层剪力墙进行了切割、绕旋转轴顶升纠倾和连接,安全储备高,方案不扰动地基土持力层,附加地基变形小。工程纠倾顶升位置设在地下一层,在满足相关规范和使用要求的同时,比抬升基础的顶升力减小了30%。

　　 (2)在纠倾方案中,设计了一套完整的高应力作用下剪力墙顶升纠倾设备,包括夹持钢梁、对穿抗剪螺栓、斜撑等,有效传递了剪力墙较大的竖向压力,保证了纠倾期间结构稳定性,满足了工程需要。

　　 (3)提出了顶升期间建筑物的监测要点,以及施工期间结构安全预警值和施工结束标志,充分保证了顶升期间结构安全。