获奖年度2023

专业分类工程勘察

获奖等级一等奖

设计单位新疆建筑科学研究院（有限责任公司）

设计人员刘学军、何鹏翔、刘燕、白文、陈鑫、哈月龙、刘晓龚、王新燕、王呈、李鳕亮、陈淑强、罗喜龙、刘军、买孜江·加列勒别克、王子剑、杨鑫垚、赵坤位、侍世珍、董帅军、姚嘉华

项目简介

大成观澜乐活街区一期3#楼住宅楼位于博乐市南城区街道，团结路西侧、博文南路北侧。2016年完工后交付业主使用，于2019年7-8月间出现墙体开裂现象，墙体裂缝主要集中于一单元右户侧和二单元右户侧，从剖面上观察，大致“八”字型形态分布。

通过资料收集和地基调查得知，该住宅楼共四层，基础埋深3.97m，基础形式为条 形基础，主体形式为框架结构。建筑基础坐落于不均匀地层之上，具体表现为：建筑物的两侧基础直接坐落强风化基岩上，中部约25m坐落于杂填土回填区，采用戈壁土（原监测报告）换填处理，换填厚度约2.0m，因发生沉降，导致建筑物整 体出现差异沉降，产生局部开裂。

一、项目特点

  1、社会影响大

本项目住宅楼共二个单元，涉及16家住户，因住宅楼地基产生不均匀沉降，造成墙体开裂，是住户产生恐惧心理，造成的一定的社会负面影响，同时引起政府相关部门关注。

  2、设计技术要求高

地质条件差，地层复杂，存在地下水，建筑物基础梁宽度较大，常规的拆除处理方案不能满足业主工期及经济要求。

二、主要工程问题

  1、事故原因调查

通过对住宅楼开展地基调查，查明造成墙体开裂，影响住户的正常安全使用的主要原因是建筑基础坐落于不均匀地层之上，具体表现为：建筑物的两侧基础直接坐落强风化基岩上，中部约25m坐落于杂填土回填区，因地基土发生不均匀沉降，导致建筑物整体出现差异沉降，产生局部开裂，影响房屋大安全使用。

  2、处理方案选择

在查明事故原因的基础上，综合考虑方案可行性，技术成熟性和经济合理性的基础上，最大限度的减少社会负面影响，最终采用托换桩对不良的地基土进行全托换，将基础上部荷载安全可靠的传递至下部稳定持力层。该处理方案相比于常规拆除方案，既保证了住宅楼的正常安全使用，又减少业主的损失，有效控制了社会的负面影响。

  3、施工图设计

针对托换范围大，托换深度深，托换梁宽度大等难题，本工程采用全托换的处理方案，共分三序进行托换。托换深度按托换桩进入稳定持力层不小于300mm控制，托换桩宽度0.8m，长度1.6-2.9m（与托换梁同宽）。为有效解决因常规混凝土在凝固过程中失水体积收缩等原因产生的基底空隙无法有效填塞的问题，进行了后压浆设计。

  4、施工中的难题

①桩孔开挖及支护

托换地层复杂，含有大量的生活垃圾和建筑垃圾，土体结构松散，桩孔开挖时易于垮塌，需全孔进行支护。

②后注浆

在混凝土浇筑前，预先安放压浆管，并采取防止溢浆孔杜塞措施，在混凝土终凝后进行后压浆，合理控制注浆流量和压力，有效填塞托换桩与基底孔隙。

③安全管理要求高，安全风险大

托换桩开挖深度大，涉及高空坠物，物体打击、触电、坍塌、机械伤害等多种危险源。

④托换桩宽度小，属于狭小空间作业，第一序托换完成后因混凝土水化反应散热，作业空间内温度高，桩孔开挖难度大。

  5、沉降观测

自2020年4月10日开始至2023年6月对住宅楼进行持续性沉降观测。

三、项目技术难点

  1、通过地基调查，回填区住宅楼基础占比大，回填区杂填土埋深较深（局部埋深可达8.0m）。

  2、地层复杂，杂填土主要由各种生活垃圾和建筑垃圾构成，结构复杂，物理力学性质差，同时地下水埋深较浅（-6.5m）。

  3、托换设计方案解决原有基础持力层不均匀问题，将基础荷载有效传递至下面稳定持力层。

  4、通过资料收集，住宅楼基础主要为条形基础+独立柱基础，基础托换宽度大（基础宽度1.6-2.9m），处理设计工序复杂。

  5、狭小空间托换桩顶因常规在凝固过程中失水体积收缩等原因产生的基底空隙无法有效填塞，影响托换施工效果。

  6、全过程进行沉降观测，保证住宅楼沉降变形趋于稳定，所采用的设计方案在施工过程中不会达到住宅楼沉降变形的预警值，处理完成后能正常安全可靠使用。

四、解决措施

  针对项目的工程问题和技术难点，整个托换分三序进行托换，托换桩深度按进入稳定持力层不小于300mm，托换桩宽度0.8m，长度1.6-2.9m（与托换梁同宽）。

  为解决桩孔开挖过程中易垮塌，便成孔作业，采用先开挖导坑，再进行桩孔开挖的设计理念，并全孔支模设计，在桩孔开挖施工过程中，进行全过程孔口送风，保证孔内作业环境。

为解决托换桩与基底孔隙有效填塞问题，托换桩桩顶预留300mm采用微膨胀混凝土，施工过程中在托换桩下部混凝土终凝后再进行微膨胀混凝土浇筑，并配合后压浆设计。

施工工艺流程如下：

场地围护→桩位测放→导坑开挖→一序托换桩成孔（纵横墙交接处优先第一序开挖，托换宽度与基础等宽）→一序托换桩砼浇筑→一序托换桩上部200mm膨胀砼浇筑→后注浆→二序托换托换桩成孔（一序托换桩砼强度达到70%后）→依上述步骤，分三序间隔开挖，循环作业，逐坑托换→托换基础分项验收。

五、技术创新

  1、在常规的全托换地基处理的方案设计的基础上，为更好解决托换桩与有建筑物基础有效密接问题，本工程设计过程中采用后压浆施工工艺。在托换桩顶预留一定空间，使用微膨胀混凝土浇筑上述预留空间，且在微膨胀混凝土基础上预埋注浆管进行注浆填塞，将水泥-水玻璃浆液依序注入托换桩顶，成功解决了基础托换桩施工过程中由于基底空间狭小、常规混凝土在凝固过程中失水体积收缩等原因产生的基底空隙无法有效填塞、影响托换施工效果的问题，使托换桩与既有建筑物基础有效密接。

  2、整个托换分序分批次托换设计，有效的控制了施工过程中应力大规模释放可能引发的突发性沉降变形，有利于建筑物自身安全和施工作业安全。

六、实施效果与技术指标

  结合工程实际情况，施工设计中对住宅楼基础分三序进行全托换，并预先安放压降管进行后压浆，有效的解决的因常规混凝土在凝固过程中失水体积收缩等原因产生的基底空隙无法有效填塞的问题，使托换桩与既有建筑物基础有效密接，有效的避免了施工过程中再次发生大规模沉降变形。

  整个方案设计共计托换桩197根，施工结束后完成197根，累计托换2400延米，导坑开挖400延米，浇筑托换混凝土2500立方。通过施工过程中及施工后对托换桩进行开挖抽检，施工质量符合预期效果。自2020年4月10日开始至托换施工结束对住宅楼进行持续性沉降观测，累计沉降量22.3mm，最大沉降速率为2.40mm/d。施工结束后进行了为期1年的沉降观测，最大累计沉降量为0.30 mm，最大沉降速率为0.013mm/d，已趋于稳定。