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摘 要：本文结合某住宅小区倾斜的工程案例，阐述了倾斜建筑的地基加固的治理方法。对建筑质量事故相关因素进行了详细的分析，对可能导致建筑倾斜的原因逐个进行了计算和排查。明确工程事故原因后，选用了经济合理的治理方案并取得了良好的工程治理效果。
关键词：倾斜建筑；地基加固；锚杆静压桩
中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
1. 1 建筑现状
某小区B1# 住宅楼位于某市一土质边坡坡顶内侧，坡脚分布有国家次重型运营铁路。建筑物采用砖混结构，设计7 层，总高24. 1m。基础采用钢筋混凝土条形基础，埋深0. 8m，基底持力层为换填处理后的碎石垫层，厚2. 2m，碎石垫层下卧软弱层为高含水量的软塑状灰色软粘土，局部为可塑状红粘土。建筑物于2007 年施工，2008 年工程竣工投入使用后，上部结构出现倾斜和墙体开裂现象。墙体裂缝测量结果显示: 以竖向和斜向裂缝为主，多分布于门窗洞口、阳台、纵横墙墙体交界部位，少数裂缝较长， 宽度介于0. 60 ～ 1. 70 cm。建筑变形监测数据表明: 建筑整体倾斜率较大，基础沉降差约30 ～ 55mm。顶层外墙墙面(点) 水平向位移s 在80 ～ 120mm 之间，最大处向坡脚铁路方向倾斜124mm， 倾斜率达0. 51% ，接近国家0. 7% 的危房鉴定标准，危及到坡脚铁路运营的安全。
1. 2 场地工程地质条件
场地为一土质边坡，边坡坡角约45°，坡高约7. 0 m。建筑物位于边坡坡顶，坡脚分布有Ⅱ级次重型铁路。
勘察钻探资料表明: 场地工程地质条件较复杂，建筑物基底存在以灰色软粘土为主的软弱下臥层，土层类别、厚度分布不均， 从上到下依次为: ①硬塑状红粘土( 局部表层上覆薄层杂填土) ，分布不均，厚约2. 2 ～ 3. 5m， 呈褐红色、灰色，土体含水量较低; ②可塑状红粘土，含水量中等，厚度分布不均，呈灰色、灰红色; ③软塑状灰色软粘土， 厚度分布不均，含水量高且富含有机质。场地下覆倾斜基岩且埋藏较浅，基岩面从边坡坡顶向坡脚方向倾斜，倾斜角度约16 ～ 22°。基岩面倾斜导致基础软弱下卧层( 软塑状灰色软粘土)厚度不均，从坡顶至坡脚逐渐增厚，由12. 0m 渐变至15. 5m。
2 建筑物倾斜原因分析
对基础工程而言，强度和变形是基础工程设计的两个控制条件，在满足强度的先决条件下根据拟建工程性质对变形指标进行控制。根据本工程地质条件，一方面建筑场地为土质边坡，建筑物作为其中子单元，场地边坡系统的状态对建筑物子单元的稳定有着重要的影响，场地的稳定是建筑物基础稳定的前提; 另一方面，建筑物基底持力层软弱，下覆基岩面倾斜，地基可压缩土层厚度不均，也可能引起建筑物的不均匀沉降，可见影响建筑物基础变形的因素较多。为查明原因，需对相关可能的主要因素进行逐个分析，清楚关键问题后方能提出对工程治理有效的方案和措施。在本工程中有以下三方面因素要重点考虑。
(1) 目前建筑场地土质边坡的稳定情况如何新建建筑位于土质边坡上，建筑物作为其中子单元，场地边坡系统的稳定状态对建筑物的稳定性有着重要的影响。从受力角度而言，新建的建筑物对边坡实质是一种加荷作用，应分析研究建筑物修建后场地边坡系统的稳定状态，建筑物是否会因场地边坡变形而导致基础失稳。
(2) 地基软弱下卧层承载力能否满足强度要求建筑物基底持力层软弱，主要为软塑状粘土，富含有机质且含水量高，工程力学性质极差，是否会因软弱下卧层承载力不足而导致基础失稳进而致使建筑结构倾斜，墙体开裂。
(3) 建筑物基底软弱下卧层厚度不均建筑物基底持力层为软塑状灰色软粘土，压缩性大，因场地下覆基岩倾斜，导致建筑物地基可压缩层厚度变化较大。可压缩层厚度的变化容易造成基础的不均匀沉降，进而影响建筑物倾斜程度。
上述三个因素均可能导致建筑基础变形失稳而引发工程质量事故，针对不同因素相应有不同的治理方案，工程造价也有着较大差异。只有分析清楚工程事故原因，方能提出有效的治理方案。
2. 1 建筑场地边坡稳定分析
场地为一土质边坡，建筑物通过基础将上部荷载传递于边坡上，场地边坡稳定是建筑物基础稳定的前提。若边坡不稳定，仅对建筑物地基基础加固是徒劳无效的，必须对边坡进行支护治理才能从根本上解决建筑物的稳定问题。为此，以下分别对边坡在有建筑荷载和无建筑荷载工况下的稳定性进行了验算。验算时选取建筑物中部Ⅳ －Ⅳ剖面。验算结果表明，修建建筑物后边坡稳定，基础荷载作用对场地边坡稳定性有影响，但影响较小。
图1 是边坡分别在有建筑荷载和无建筑荷载作用工况下，利用理正软件搜索到的最危险潜在滑裂面。从图中可知，在无建筑荷载工况下，边坡潜在滑动区域从坡顶线向里延伸至约17. 0m 处，潜在滑裂面半径为22. 43m，从软弱下卧层与基岩接触表面穿过，滑动安全系数为2. 45，计算结果表明，无建筑荷载作用时该边坡是稳定的。分析边坡在建筑荷载作用下的稳定性，与无建筑荷载工况相比，边坡潜在滑动区域从坡顶向建筑物基础位置方向增大约5. 0m，滑动半径达到24. 48m，向更大范围和深层移动。但由于下覆基岩的约束作用，滑裂面不可能穿过质地坚硬的石灰岩，而从其表面穿过。在该种工况下，边坡滑动安全系数为1. 39。从边坡的两种工况看，建筑物的修建对边坡稳定系数和下滑范围的影响是比较大的。但根据稳定系数计算结果并结合相关规范判定，两种工况下边坡均是稳定的，说明建筑物的倾斜与边坡稳定性关系较小。
图1 有、无建筑荷载作用下边坡最不利潜在滑裂面(单位: mm)
2. 2 软弱下卧层承载力复核
根据规范对地基软弱下卧层( 软塑状灰色软粘土层) 进行承载力验算，验算中以碎石垫层下土体全为灰色软粘土的最不利情况考虑。通过建筑物承载力验算结果中可以看出，软弱下卧层承载力略大于荷载值，满足工程要求。
分析该建筑上部结构荷载布置情况，经计算上部荷载沿纵墙纵轴线方向分布比较均匀，而横向分布不均，荷载布置偏心。建筑物每套户型均在坡脚一侧有挑出1. 8m 的阳台，导致基础荷载坡脚一侧比坡顶一侧大(见图2) ，致使建筑重心偏离基础平面几何中心而外移。经计算，以建筑基础布置横向中心线为准，靠近铁路的坡脚一侧上部荷载达28872kN，而远离铁路的坡顶一侧荷载为27242kN，两侧相差约1600kN。将建筑基础视为一条形基础考虑，靠近铁路一侧荷载为123. 9kN /m，远离铁路一侧荷载为113. 7kN /m，应考虑建筑荷载分布不均对地基变形的影响，计算结果表明，坡脚一侧基础沉降量达334. 8mm， 而坡顶一侧基础沉降320. 6mm，两侧沉降量相差14. 2mm，由此造成建筑物倾斜0. 13% ，占现有建筑实测倾斜值的25%。
图2建筑物荷载分布
3 工程治理方案及效果
3. 1 工程治理方案
在治理方案的选择上， 经方案比选后， 采用掏土迫降法对建筑物主体结构纠倾和锚杆静压桩对地基基础进行托换加固相结合的治理方案。即先通过掏出部分沉降量较小侧的地基土，对建筑物进行纠倾治理，再用锚杆静压桩将荷载通过桩身传至下覆基岩，达到对地基软弱下卧层的托换加固，从而解决地基软弱下卧层厚度不均而引起的不均匀沉降的问题。
3. 2 工程治理效果及经济效益分析
纠倾治理和地基加固工程竣工后，2010 年7 月对该项目进行了后期边坡监测、建筑变形监测以及建筑结构安全性鉴定等一系列工作。监测数据和鉴定报告表明，建筑场地边坡稳定、建筑倾斜率在逐步减小，地基沉降变形已基本停止，影响建筑物倾斜的因素已经消除，房屋最大倾斜率为0. 21% ，远小于国家《危险房屋鉴定标准》的0. 7%。截止目前，该项目经历了小区居民多年的入住使用，建筑结构稳定， 坡脚铁路运营安全， 居民普遍反映较好，治理工程取得良好的效果。
对本工程治理造价进行分析: 若盲目采取措施对边坡进行支护治理，不仅对解决建筑倾斜徒劳无效，还会发生大量边坡工程治理费用; 若采用传统拆除重建的办法，所需工程费用更大。相反在工程治理之前，理清建筑与周边环境的关系，分析清楚建筑物上部结构、基础、地基等自身相关因素后，采用陶土迫降法和锚杆静压桩相结合的方案治理该建筑倾斜事故，费用比常规处理费用节约70% ，工期缩短120d，创造了极好的经济效益和社会效益。
4 工程总结
本工程对建筑场地所在边坡稳定性、软弱下卧层强度和地基沉降变形等可能对建筑物倾斜有影响的因素作了验算分析，得出工程质量事故的主要原因后提出了经济有效的治理方案。后期跟踪监测表明，工程治理效果显著。回顾本工程的分析治理过程，有以下经验供同类工程参考。
(1) 通过对场地边坡有建筑荷载工况和无建筑荷载工况下的计算分析表明: 边坡均处于稳定状态，修建建筑物不会影响到边坡的稳定，也不会造成建筑的倾斜变形; 而经过计算分析可知，倾斜基岩面上地基软弱下卧层厚度差异和建筑物上部结构荷载布置偏心是导致建筑物倾斜的主要原因。
(2) 位于土质边坡上的建筑，当地基存在软弱下卧层且下覆基岩倾斜、埋藏较浅时，基础稳定性的影响因素较多，极易导致建筑物基础失稳而使上部结构倾斜。在分析基础稳定性时，应对边坡稳定性、软弱下卧层承载力、地基可压缩土层厚度及上部荷载的布置情况这些因素进行重点考虑。
(3) 本工程基于对建筑物倾斜的相关因素充分分析研究，明确原因后采取了经济有效的治理方案。该治理工程表明: 对工程事故原因的准确分析和把握不仅是成功解决质量事故不可缺少的关键步骤，也是降低工程治理成本的重要手段，体现了技术经济的思想。
关键词：倾斜建筑；地基加固；锚杆静压桩
中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
1. 1 建筑现状
某小区B1# 住宅楼位于某市一土质边坡坡顶内侧，坡脚分布有国家次重型运营铁路。建筑物采用砖混结构，设计7 层，总高24. 1m。基础采用钢筋混凝土条形基础，埋深0. 8m，基底持力层为换填处理后的碎石垫层，厚2. 2m，碎石垫层下卧软弱层为高含水量的软塑状灰色软粘土，局部为可塑状红粘土。建筑物于2007 年施工，2008 年工程竣工投入使用后，上部结构出现倾斜和墙体开裂现象。墙体裂缝测量结果显示: 以竖向和斜向裂缝为主，多分布于门窗洞口、阳台、纵横墙墙体交界部位，少数裂缝较长， 宽度介于0. 60 ～ 1. 70 cm。建筑变形监测数据表明: 建筑整体倾斜率较大，基础沉降差约30 ～ 55mm。顶层外墙墙面(点) 水平向位移s 在80 ～ 120mm 之间，最大处向坡脚铁路方向倾斜124mm， 倾斜率达0. 51% ，接近国家0. 7% 的危房鉴定标准，危及到坡脚铁路运营的安全。
1. 2 场地工程地质条件
场地为一土质边坡，边坡坡角约45°，坡高约7. 0 m。建筑物位于边坡坡顶，坡脚分布有Ⅱ级次重型铁路。
勘察钻探资料表明: 场地工程地质条件较复杂，建筑物基底存在以灰色软粘土为主的软弱下臥层，土层类别、厚度分布不均， 从上到下依次为: ①硬塑状红粘土( 局部表层上覆薄层杂填土) ，分布不均，厚约2. 2 ～ 3. 5m， 呈褐红色、灰色，土体含水量较低; ②可塑状红粘土，含水量中等，厚度分布不均，呈灰色、灰红色; ③软塑状灰色软粘土， 厚度分布不均，含水量高且富含有机质。场地下覆倾斜基岩且埋藏较浅，基岩面从边坡坡顶向坡脚方向倾斜，倾斜角度约16 ～ 22°。基岩面倾斜导致基础软弱下卧层( 软塑状灰色软粘土)厚度不均，从坡顶至坡脚逐渐增厚，由12. 0m 渐变至15. 5m。
2 建筑物倾斜原因分析
对基础工程而言，强度和变形是基础工程设计的两个控制条件，在满足强度的先决条件下根据拟建工程性质对变形指标进行控制。根据本工程地质条件，一方面建筑场地为土质边坡，建筑物作为其中子单元，场地边坡系统的状态对建筑物子单元的稳定有着重要的影响，场地的稳定是建筑物基础稳定的前提; 另一方面，建筑物基底持力层软弱，下覆基岩面倾斜，地基可压缩土层厚度不均，也可能引起建筑物的不均匀沉降，可见影响建筑物基础变形的因素较多。为查明原因，需对相关可能的主要因素进行逐个分析，清楚关键问题后方能提出对工程治理有效的方案和措施。在本工程中有以下三方面因素要重点考虑。
(1) 目前建筑场地土质边坡的稳定情况如何新建建筑位于土质边坡上，建筑物作为其中子单元，场地边坡系统的稳定状态对建筑物的稳定性有着重要的影响。从受力角度而言，新建的建筑物对边坡实质是一种加荷作用，应分析研究建筑物修建后场地边坡系统的稳定状态，建筑物是否会因场地边坡变形而导致基础失稳。
(2) 地基软弱下卧层承载力能否满足强度要求建筑物基底持力层软弱，主要为软塑状粘土，富含有机质且含水量高，工程力学性质极差，是否会因软弱下卧层承载力不足而导致基础失稳进而致使建筑结构倾斜，墙体开裂。
(3) 建筑物基底软弱下卧层厚度不均建筑物基底持力层为软塑状灰色软粘土，压缩性大，因场地下覆基岩倾斜，导致建筑物地基可压缩层厚度变化较大。可压缩层厚度的变化容易造成基础的不均匀沉降，进而影响建筑物倾斜程度。
上述三个因素均可能导致建筑基础变形失稳而引发工程质量事故，针对不同因素相应有不同的治理方案，工程造价也有着较大差异。只有分析清楚工程事故原因，方能提出有效的治理方案。
2. 1 建筑场地边坡稳定分析
场地为一土质边坡，建筑物通过基础将上部荷载传递于边坡上，场地边坡稳定是建筑物基础稳定的前提。若边坡不稳定，仅对建筑物地基基础加固是徒劳无效的，必须对边坡进行支护治理才能从根本上解决建筑物的稳定问题。为此，以下分别对边坡在有建筑荷载和无建筑荷载工况下的稳定性进行了验算。验算时选取建筑物中部Ⅳ －Ⅳ剖面。验算结果表明，修建建筑物后边坡稳定，基础荷载作用对场地边坡稳定性有影响，但影响较小。
图1 是边坡分别在有建筑荷载和无建筑荷载作用工况下，利用理正软件搜索到的最危险潜在滑裂面。从图中可知，在无建筑荷载工况下，边坡潜在滑动区域从坡顶线向里延伸至约17. 0m 处，潜在滑裂面半径为22. 43m，从软弱下卧层与基岩接触表面穿过，滑动安全系数为2. 45，计算结果表明，无建筑荷载作用时该边坡是稳定的。分析边坡在建筑荷载作用下的稳定性，与无建筑荷载工况相比，边坡潜在滑动区域从坡顶向建筑物基础位置方向增大约5. 0m，滑动半径达到24. 48m，向更大范围和深层移动。但由于下覆基岩的约束作用，滑裂面不可能穿过质地坚硬的石灰岩，而从其表面穿过。在该种工况下，边坡滑动安全系数为1. 39。从边坡的两种工况看，建筑物的修建对边坡稳定系数和下滑范围的影响是比较大的。但根据稳定系数计算结果并结合相关规范判定，两种工况下边坡均是稳定的，说明建筑物的倾斜与边坡稳定性关系较小。
图1 有、无建筑荷载作用下边坡最不利潜在滑裂面(单位: mm)
2. 2 软弱下卧层承载力复核
根据规范对地基软弱下卧层( 软塑状灰色软粘土层) 进行承载力验算，验算中以碎石垫层下土体全为灰色软粘土的最不利情况考虑。通过建筑物承载力验算结果中可以看出，软弱下卧层承载力略大于荷载值，满足工程要求。
分析该建筑上部结构荷载布置情况，经计算上部荷载沿纵墙纵轴线方向分布比较均匀，而横向分布不均，荷载布置偏心。建筑物每套户型均在坡脚一侧有挑出1. 8m 的阳台，导致基础荷载坡脚一侧比坡顶一侧大(见图2) ，致使建筑重心偏离基础平面几何中心而外移。经计算，以建筑基础布置横向中心线为准，靠近铁路的坡脚一侧上部荷载达28872kN，而远离铁路的坡顶一侧荷载为27242kN，两侧相差约1600kN。将建筑基础视为一条形基础考虑，靠近铁路一侧荷载为123. 9kN /m，远离铁路一侧荷载为113. 7kN /m，应考虑建筑荷载分布不均对地基变形的影响，计算结果表明，坡脚一侧基础沉降量达334. 8mm， 而坡顶一侧基础沉降320. 6mm，两侧沉降量相差14. 2mm，由此造成建筑物倾斜0. 13% ，占现有建筑实测倾斜值的25%。
图2建筑物荷载分布
3 工程治理方案及效果
3. 1 工程治理方案
在治理方案的选择上， 经方案比选后， 采用掏土迫降法对建筑物主体结构纠倾和锚杆静压桩对地基基础进行托换加固相结合的治理方案。即先通过掏出部分沉降量较小侧的地基土，对建筑物进行纠倾治理，再用锚杆静压桩将荷载通过桩身传至下覆基岩，达到对地基软弱下卧层的托换加固，从而解决地基软弱下卧层厚度不均而引起的不均匀沉降的问题。
3. 2 工程治理效果及经济效益分析
纠倾治理和地基加固工程竣工后，2010 年7 月对该项目进行了后期边坡监测、建筑变形监测以及建筑结构安全性鉴定等一系列工作。监测数据和鉴定报告表明，建筑场地边坡稳定、建筑倾斜率在逐步减小，地基沉降变形已基本停止，影响建筑物倾斜的因素已经消除，房屋最大倾斜率为0. 21% ，远小于国家《危险房屋鉴定标准》的0. 7%。截止目前，该项目经历了小区居民多年的入住使用，建筑结构稳定， 坡脚铁路运营安全， 居民普遍反映较好，治理工程取得良好的效果。
对本工程治理造价进行分析: 若盲目采取措施对边坡进行支护治理，不仅对解决建筑倾斜徒劳无效，还会发生大量边坡工程治理费用; 若采用传统拆除重建的办法，所需工程费用更大。相反在工程治理之前，理清建筑与周边环境的关系，分析清楚建筑物上部结构、基础、地基等自身相关因素后，采用陶土迫降法和锚杆静压桩相结合的方案治理该建筑倾斜事故，费用比常规处理费用节约70% ，工期缩短120d，创造了极好的经济效益和社会效益。
4 工程总结
本工程对建筑场地所在边坡稳定性、软弱下卧层强度和地基沉降变形等可能对建筑物倾斜有影响的因素作了验算分析，得出工程质量事故的主要原因后提出了经济有效的治理方案。后期跟踪监测表明，工程治理效果显著。回顾本工程的分析治理过程，有以下经验供同类工程参考。
(1) 通过对场地边坡有建筑荷载工况和无建筑荷载工况下的计算分析表明: 边坡均处于稳定状态，修建建筑物不会影响到边坡的稳定，也不会造成建筑的倾斜变形; 而经过计算分析可知，倾斜基岩面上地基软弱下卧层厚度差异和建筑物上部结构荷载布置偏心是导致建筑物倾斜的主要原因。
(2) 位于土质边坡上的建筑，当地基存在软弱下卧层且下覆基岩倾斜、埋藏较浅时，基础稳定性的影响因素较多，极易导致建筑物基础失稳而使上部结构倾斜。在分析基础稳定性时，应对边坡稳定性、软弱下卧层承载力、地基可压缩土层厚度及上部荷载的布置情况这些因素进行重点考虑。
(3) 本工程基于对建筑物倾斜的相关因素充分分析研究，明确原因后采取了经济有效的治理方案。该治理工程表明: 对工程事故原因的准确分析和把握不仅是成功解决质量事故不可缺少的关键步骤，也是降低工程治理成本的重要手段，体现了技术经济的思想。