建筑物纠偏技术发展至今，已是一项比较成熟的技术，总体上有抬升法、迫降法、以上两种的综合法三大类。针对建筑物的地质情况、地基基础形式、上部结构形式、倾斜原因等情况的不同，每种方法里又有更具体、更有针对性的方法可供采用。

《建筑物倾斜纠偏技术规程》（JGJ 270-2012 ）中规定了砖混结构、框架结构的纠偏设计和施工方法，但未对剪力墙结构建筑的纠偏作出规定。今天要和各位分享的就是一栋地下1层、地上13层的剪力墙结构建筑物采用抬升法纠偏的案例。

一、工程概况

1、结构形式

某住宅楼，剪力墙结构，总高约40m，轮廓尺寸约8.6mx27.3m，地上13层（层高2.85m），地下1层（层高2.8m），主体建筑范围内，含地下室的建筑面积约9600m2。筏板基础，筏板厚度1.2m。建筑纠偏前实物照片及平面图分别如下图所示。

纠偏前实物照片

建筑平面图

2、地质情况

基础垫层底面设计标高为2091.10m，大部处于填方区域，原始地形高差约3m，设计基础底面下大都存在1～2m左右厚度的土夹石换填，换填层下为次生红粘土②₁层。深部④₁层强风化灰岩及④层中风化灰岩基岩，承载力高，抗变形能力强，工程性质较好，可作为拟建建（构）筑物浅、深基础（桩基础）持力层及下卧层。

建筑物所在位置地质剖面和倾斜示意图

建筑基础平面示意图

3、现场情况

建筑在完成了室内填充墙体砌筑后，恰好进入雨季，5月初发现转自：建筑结构-公众号存在严重的不均匀沉降，导致整体倾斜量超出规范限值。

受业主委托，2014年5月16日，我方委托第三方观测单位测量到的数据，楼体最大倾斜率达3.9 ‰，已大于规范规定的3 ‰的限值。后续观测数据显示建筑地基基础的变形仍未趋于稳定。

地下室内，与纯地下室相邻少数墙体因牵连拉力作用，出现单向剪切斜裂缝，裂缝倾角在45°左右。

2014年5月16日测量到的建筑物顶部四个角点倾斜值如图上所示

我公司于2014年7月6日进场施工，每1~2周测量一次楼体的沉降和倾斜变形情况。2014年10月15日测得的最大倾斜率为6.1‰，变化的方向与最初测得的方向相同。

二、事故原因分析

1、未充分考虑项目建成后场地需回填至约2098.0m（现状约为2095.0m），建筑地下室外侧的大面积压实填土的厚度约为8.5m，纯地下室区域的填土厚度至多仅为2.0m。

2、山地地基不均匀，就本项目而言，地勘给出的②₁层次生红粘土，厚度从0～6.2m不等，标贯击数2.9～14.5，差异性较大。

3、地基基础压缩层厚度不均匀，孔隙比较大，在大面积、不对称填土和建筑荷载作用下，会产生较大的沉降量和不均匀沉降。

4、大面积场地平整后，填土区会赋存大量滞水，对地基下浅层的次生红粘土产生一定的软化作用，在一定程度上加大地基的变形量。

三 、纠偏设计

鉴于：

1、地基变形仍然处于不稳定状态；

2、建成后，建筑室外一侧（亦是目前沉降较大的一侧）还需填土3～4m，此不对称堆载显然会进一步加大基础的不均匀沉降，大幅增加建筑的整体倾斜度。

结论：

1、采用桩基托换原有筏板基础。利用人工挖孔桩基础置换原筏板基础，以④或④₁层强风化或中风化灰岩为桩端持力层，按端承桩进行设计，自筏板底面标高计，有效桩长9～18m，平均挖孔深度约13.8m。

2、工程桩布置应考虑荷载局部平衡、确保桩基置换后筏板的强度。

3、考虑筏板下进行人工挖孔桩存在的实际困难，尽量减少人工挖孔桩的数量，原则上在剪力墙下对应设置人工挖孔灌注桩。

4、采用数字化、信息化顶升设备，对建筑物整体纠偏。

根据现场调查，建筑的荷载由以下两部分组成：

1、结构自重（程序自动计算）。

2、装修荷载1.2kN/m2（含楼板粉刷层0.8kN/m2、施工用脚手架及少量建筑垃圾约0.4kN/m2）。

PKPM建模分析得到建筑总质量为129000kN。

有限元结果表明，右图布桩情况下筏板现状均能满足抗冲切、抗剪和抗弯承载力要求。

置换人孔桩平面布置图

四 、纠偏施工

（一）方案设计

因在人工挖孔桩参与受荷前，施工将在一定程度上减少承载地基土的有效面积及有效性，筏板开孔将在一定程度上影响筏板的整体性和承载力，故施工采取下述措施：

1、相邻较近的两个桩可共用一个筏板洞口作为出入口，减少筏板开洞数量。

2、筏板下均匀布置的38个人工挖孔桩，分两次开挖，以增大挖孔间距和减少开挖面积。第一次开挖18个孔，待人孔桩桩身混凝土强度达到设计强度的75%，并通过Ø325×20（Q345B钢）钢管对筏板形成有效支撑后，再进行剩余20个桩孔的开挖。

筏板开孔现场

3、根据工程经验，第一次开挖占筏板面积控制在8%以内，所有人孔桩开挖导致的基础底面筏板持力层面积减少量控制在20%以内时，可确保施工阶段结构的安全性。

筏板开孔位置和桩位关系图

4、设计和施工采用的人孔、护壁和桩身配筋如图8所示，上段1.8m深度范围内的开挖空间需满足相关施工操作的要求，工程实践证明，该空间的平面圆半径不宜小于2.4m。

人孔、护壁及桩身配筋示意图

设计顶升采用150吨和200吨的千斤顶承担，根据计算所得各置换桩需承担的荷载在桩端布置2~4个千斤顶。

考虑到千斤顶系统的可靠性和计算所得顶升荷载可能存在的偏差，计算所得千斤顶承担的竖向荷载应控制在千斤顶额定顶升力的75%以内。

据此，确定最终的千斤顶系统。此时，应计算相应的桩顶预埋件和局压所需钢筋网片配筋，示例如下图所示。

置换桩支承和顶升千斤顶布置立面示意图

桩顶预埋件相关大样

（二）实施过程

1、根据刚体和平截面假定，设计对各置换桩处的顶升量作出

了预测，根据顶升前的理论计算，本转自：建筑结构-公众号最大顶升位移点的顶升量为182mm。

2、根据设计要求，施工专门定制了电脑控制一体化顶升系统，即32点位PLC同步液压千斤顶控制系统。8个泵站，8×4=32个独立分支（位移和顶升力均独立），每个分支可串联多个位移和顶升力相同的串联千斤顶，这里需注意串联千斤顶处的预计顶升位移和顶升力应相近，串联千斤顶的顶升力和位移量取所串联千斤顶的平均值，最终确定的顶升平面布置如下图所示。

顶升千斤顶系统分区布置图

千斤顶中央控制系统

为确保顶升施工的安全性和可靠性，应进行下述检查和验证：

1、将建筑物从基础到上部，与周围建筑物断开。即剔凿掉砼，同时切除顶升量相对较大边的钢筋，保留部分顶升量较小一侧的后浇带钢筋，以增加顶升过程中结构的稳定性。清除地下室外侧、处于筏板范围内的填土。

2、分区加压预顶，检查是否存在漏油或油管堵塞现象。同时验证各区预估顶升荷载的准确程度。

3、加压至预计荷载的1.3倍，逐桩检验桩基在压力作用下是否沉降，是否稳定。

4、观测置换桩是否会因局压产生危及顶升安全的裂缝。

现场指挥

现场操作

顶升过程遵守下列原则：

1、将位移分为15级进行加载（因偶然偏差所致结构差异沉降不危及结构或构件安全性），按最大顶升点位移15mm为一级，每级加载结束稳定10分钟，并在已顶升筏板与置换桩上支承短钢柱（前述圆钢管）中间添加钢垫板进行结构保护，观测无异常后，继续后续加载。

2、以实际顶升力与理论计算支承反力相差小于20%为原则，动态调整各顶升点的顶升速度和顶升量，最大程度保证顶升过程中各剪力墙的均匀受力，减小结构可能承担的内应力，进而减小结构损伤。

3、顶升量较大时，应用厚钢板替换已有的多层薄钢垫板块，以减小千斤顶卸载时因钢板间隙过多引起的下沉量。下沉量严格控制在最近相邻顶升点间距的1 ‰以内。

4、每天下午进行顶升，早晚测定顶升后建筑的倾斜率，利用晚上时间对顶升效果进行评估，对后续顶升参数进行必要的修正，第二天上午进行必要的顶升参数现场调整和顶升准备，例如更换钢垫板、检查油路状况、添加液压油和测定建筑物实时倾斜率等。

PLC顶升控制系统图

人员配置图

实时监控界面

PLC系统操控面板截图

32点同步千斤顶顶升（局部）

顶升过程中的千斤顶（局部）

顶升纠偏过程中垫层和筏板脱离

顶升纠偏过程中垫层和地基土脱离

静态标志线（黑色）和动态标志线（红色）在顶升过程中的对比

顶升完成后钢筋错位

五、纠偏效果

1、建筑最终的最大顶升点的顶升量为170mm，顶升后，建筑的最大倾斜率约为1‰ ，远小于规范3‰的限值，纠偏效果明显。相应的顶升前和顶升完成后的建筑倾斜率如下图所示。

2、建筑纠偏顶升历时3天，顶升结束一周后的监测数据表明，建筑在置换桩的支撑下，沉降稳定。为保证基础的抗滑移能力，顶升产生的筏板与地基土间的空隙，高压注入水灰比为0.9的微膨胀水泥桨予以填实。

3、2016年2月份最新一次的观测数据表明，纠偏完成距今约一年半的时间，其沉降速率为0.02mm/天，已经稳定。

六、结论

1、本案例基础事故的原因在于未能充分考虑场地实际地形地貌、地质情况和不对称大面积填土带来的较为悬殊的附加应力效应及其引起的严重不均匀沉降问题。

2、为保证新加荷载下的安全性、稳定现状基础沉降和避免未来场地不对称大面积堆载引起的附加不均匀沉降问题，采用桩端置于中风化灰岩上的人孔桩托换基础是合适的。

3、纠偏设计应充分考虑施工过程中的可行性和已有结构的安全性 。应将避免在已有结构中产生过大的附加应力作为目标条件之一

进行控制，顶升过程及施工完成后均应考虑荷载的局部和整体平衡问题。减小施工对已有结构的损伤。

4、采用数字化、信息化的同步顶升设备对建筑物进行整体纠偏，保护结构不受损伤，是非常有效的方法，可进行推广应用。

5、在技术和工艺合理的前提下，顶升前进行必要的检测和试验，制定周密的顶升施工技术措施，对高层建筑采用数字化同步顶升设备进行快速结构纠偏也是可行的。

顶升施工过程视频：

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