钢筋混凝土框架结构纠倾施工技术研究

摘要：针对某钢筋混凝土框架办公楼出现严重倾斜问题，采用断柱顶升纠倾施工法对其进行了纠倾施工，对顶升纠倾施工参数和施工工艺进行了总结分析，同步监测结果显示：采取顶升纠倾施工后，办公楼最大倾斜率由4.8‰降至1.5‰，起到了很好的“防偏回倾”目的，相关施工经验可为类似纠倾施工工程提供借鉴。

关键词：钢筋混凝土框架结构；倾斜率；顶升纠倾

1工程概况

山西地区某政府办公楼为地上五层钢筋混凝土框架结构，长度为67.1m，宽度为13.9m~15.4m，1-4层高度为3.6m，第5层高度为3.9m，总建筑面积约为5030.9m2。该办公楼采用柱下台阶形独立基础，基础底板（三台阶）的厚度为0.9m，基础埋深为2.3m~2.9m，基础底面积设计≥4.5m×4.5m，在实际施工过程中，对地基采用冲击成孔夯实水泥土桩方式进行处理，经现场检测复合地基的承载力满足≥180kPa的设计要求。办公楼于2018年底完工，于2019年6月投入使用，2020年10-11月，办公楼出现东侧单体向西北方向、西侧单体向西南方向整体倾斜的趋势，整体倾斜率为4.8‰，倾斜量已经超出了GB50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》中对于结构顶点位移量2‰的规定，经现场查勘，造成办公楼倾斜的主要原因是办公楼地下水管出现堵塞，部分下水管破裂发生渗漏现象，导致该办公楼地基出现不均匀沉降变形，最大沉降变形速率达到0.092mm/d，稳定后的沉降速率为0.012mm/d，最大沉降量73.6mm，平均沉降量56.5mm，为了保证办公楼的结构安全性，经研究决定对该办公楼进行纠倾处理。

2纠倾施工方案

2.1纠倾施工技术分类

对既有建筑物进行纠倾处理一般分为迫降纠倾法和顶升纠倾法。迫降纠倾法的原理是阻止沉降较大一侧继续发生沉降变形，并采取一定措施将沉降变形较小一侧强制下沉到与另一侧相同位置处的技术手段，从而消除两侧的不均匀沉降差。根据具体施工方式不同，迫降纠倾法又可以分为掏土纠倾法、降水纠倾法、浸水纠倾法和堆载加压纠倾法等，迫降纠倾法的优点是施工简单，容易操作，安全性高，但是会降低原有建筑的标高，影响地下管道的正常使用，很可能损坏排水系统，同时施工时间较长[1-2]。顶升纠倾法不降低原有建筑物标高，对沉降较小一侧采取加固处理，对沉降较大一侧进行顶升处理，从而消除两侧的沉降变形差。根据施工方式的不同可以分为锚杆静压桩纠倾法、上部结构托梁顶升纠倾法、地基注入膨胀剂（浆液）顶升纠倾法以及双灰桩顶升纠倾法等，顶升纠倾法相比迫降纠倾法，具有可控性好、施工周期短等优势[3-4]。本工程地下管道众多，不适宜继续降低大楼的标高，而且为了尽快恢复办公，本工程选用顶升纠倾法对该办公楼进行纠倾施工。

2.2纠倾施工设计

（1）柱荷载和顶升量计算办公楼共有39根柱（东侧21根，西侧15根，编号D1-D39），对每根柱的受力情况进行计算分析，计算时不考虑风荷载和地震作用的影响，得到单根框架柱的最大轴力为D17~2761kN，最小轴力为D31~981kN。千斤顶设置在承台和托换梁之间，顶升量=建筑物已经产生的不均匀沉降变形量+根据施工功能需要的整体顶升值+地基剩余不均匀变形预估调整值，最终计算得到单根框架柱最大顶升量为D6~342mm，最小顶升量为D39~10mm，柱荷载和顶升量计算结果见图1。（2）托换梁设计千斤顶设置在断柱的两侧，每个柱子设置两只或者四只千斤顶（根据每根柱子的应力大小选取对应需要的千斤顶个数），根据框架柱受力情况，选用1000kN~2000kN的液压千斤顶进行顶升作业，千斤顶和断柱之间用钢垫块作为支撑点，钢垫片的材料为Q235。托换梁分为三个截面尺寸：TL1（截面尺寸为300mm×700mm）、TL2（截面尺寸为250mm×700mm）和TL1a（截面尺寸为600mm×700mm），主筋、箍筋、拉筋和腰筋均采用HRB400钢筋，混凝土设计强度等级为C35（见图2）。（3）顶升顺序分级设计既有建筑物采取同步顶升方式进行纠倾施工，为了在短时间内将房屋纠正，将千斤顶位置划分为11个区域，即顶升力相近或者相互临近的千斤顶为一组（见图3）。整个顶升等级划分为30级，利用多次多级同步微调顶升方案对办公楼完成顶升纠倾，在顶升作业过程中，每个区域之间的变形差必须控制在0.4‰~0.9‰，确保千斤顶和托换梁相交位置不发生开裂或者破损。

2.3纠倾施工注意事项

（1）在人工开挖孔洞时，需要避免对周围土体产生更大的扰动而发生二次沉降，空洞之间必须间隔一段距离，尽量减少空洞开挖数量。（2）托换梁需要进行分段间隔施工，千斤顶反力支座与托换梁下部留有足够的空间以便安装千斤顶；按照托换梁设计尺寸进行浇筑，待托换梁浇筑混凝土养护完成之后，再利用特定的混凝土切割机器对框架柱进行断柱施工，将上部结构和地基分离，在断柱施工过程中需要时刻对托换梁的弯矩和剪力进行监测，防止因受力过大导致托换梁发生破坏。（3）千斤顶底部与基座之间以及千斤顶与托换梁之间放置Q235钢垫片对荷载进行分散，避免接触面处出现应力集中；顶升作业之前，对千斤顶施加额定荷载的85%或者不小于框架柱所受荷载大小的1.9倍进行检验。（4）顶升过程中，每只千斤顶均需要制作对应的顶升标尺，每次顶升量不超过10mm，每天的顶升量不超过50mm。（5）由于顶升抬升作用，在进行顶升作业时，钢垫片与托换梁可能会发生分离，此时立即用钢垫片将空隙填充，使钢垫片继续发挥支撑作用；顶升完成后，先不拆除钢垫片，要先对断柱中的钢筋进行焊接然后支模浇筑，浇筑时在混凝土中添加界面胶促进新旧混凝土界面相互融合，待养护强度达到设计值后，再拆除钢垫片。

2.4监测

为及时发现纠倾施工过程中的问题，对施工参数进行更加合理的调整，确保每根柱子顶升量数据的准确性，需要在顶升纠倾作业过程中进行同步实时监测。在本工程纠倾施工过程中，采用自动化实时监测技术对办公楼四周进行了沉降监测和倾斜监测，监测点共计10个，并设置水准仪12个、百分表测量点。在顶升纠倾施工作业前，进行一次监测，在顶升纠倾施工作业过程中，每顶升一级后进行一次监测，顶升纠倾作业完成后进行一次全面监测，投入使用半年后再进行一次全面复检。

3纠倾施工效果

10个监测点监测的办公楼倾斜率变化规律见图4。从图中可知：办公楼的倾斜率呈逐渐减小并趋于稳定的变化趋势，最大倾斜率从4.8‰降低至1.5‰，各个监测点的倾斜率均低于2‰，采用顶升纠倾施工达到了“防偏回倾”的目的，与此同时，办公楼主体建筑物并未发生开裂现象，原有裂缝没有呈现再次发育的迹象，表明纠倾施工效果较好。

4结语

本工程地下管线众多，不适合继续降低大楼标高，所以采取顶偏纠倾施工法对大楼进行纠倾施工，纠倾过程中，需要对建筑物进行有效加固，同时采取实时监测和信息化施工，避免出现二次倾斜。经过纠倾加固施工后，办公楼最大倾斜率从4.8‰下降至1.2‰，可恢复正常使用，相关工程经验可为类似建筑倾斜的纠正施工提供借鉴。

参考文献：

[1]程明星.某框架结构建筑物纠偏加固及施工过程突发情况应对方案[J].浙江建筑，2021，38（1）：43-47.

[2]钟贵荣.新型截桩可控迫降纠偏工艺及实践[J].福建建筑，2016（11）：50-53.

[3]董学友，夏歆聃，赵志刚，等.低层建筑沉降不均纠偏技术[J].中国住宅设施，2021（4）：110-111.

[4]戴占彪，周陆洋，刘司佳，等.整体顶升法加固改造既有网架结构施工技术[J].工程质量，2021，39（5）：9-13.

作者：田得有 单位：中建二局第三建筑工程有限公司