某住宅沉降事故分析及加固處理

郭杰標(biāo) 唐利飛 董勝華

1 工程事故概況

湖南長(zhǎng)沙某 7層底框住宅樓(底層為架空層)，采用φ 350夯擴(kuò)沉管灌注樁基礎(chǔ)，持力層為泥質(zhì)粉砂巖，單樁承載力設(shè)計(jì)值為300 kN;除一層樓面及廚房、衛(wèi)生間、陽(yáng)臺(tái)處為現(xiàn)澆板外，其余各層樓面均采用預(yù)應(yīng)力空心板。主體結(jié)構(gòu)于2008年11月通過(guò)竣工驗(yàn)收并交付使用，2009年5月初，發(fā)現(xiàn)房屋墻(柱)基處的散水、室外地面以及多處墻體存在一定的裂縫反應(yīng)，尤其以沉降縫兩側(cè)四、五單元較嚴(yán)重。此后每天都有新的裂縫產(chǎn)生，原裂縫長(zhǎng)、寬均增加較快，建筑局部產(chǎn)生較大沉降。為保障居民生命財(cái)產(chǎn)安全，需對(duì)該事故原因進(jìn)行全面分析并做出相應(yīng)加固處理。

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及檢測(cè)

2.1 工程地質(zhì)條件

本工程建筑場(chǎng)地土類別為Ⅱ類，根據(jù)工程地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告，各土層由上至下分布情況見(jiàn)表1。在事故發(fā)生后的補(bǔ)勘過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)四、五單元處有土洞，洞中充填淤泥、地下水等，呈流塑狀態(tài)，以不規(guī)則狀的形態(tài)存在。

表1 土層分布情況 m

2.2 結(jié)構(gòu)布置和施工質(zhì)量調(diào)查

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)房屋的承重縱、橫墻處均設(shè)有圈梁，但構(gòu)造柱偏少，各房客廳中部承重大梁兩端未設(shè)置構(gòu)造柱，也沒(méi)有設(shè)置梁墊。此外，原設(shè)計(jì)高度為2.1 m的架空層實(shí)測(cè)高度達(dá)3.3 m。

通過(guò)對(duì)該住宅的混凝土構(gòu)件和砌體的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，部分圈梁的混凝土強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求;磚墻砌體中磚強(qiáng)度在MU7.5～M U10之間，部分低于設(shè)計(jì)要求，而砂漿強(qiáng)度均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

2.3 變形觀測(cè)

因原有沉降觀測(cè)點(diǎn)已不存在，故需重新布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在12個(gè)觀測(cè)周期內(nèi)，最大沉降速度達(dá)1.0 mm/d～1.8 mm/d(其中四單元和五單元的沉降最大)，說(shuō)明沉降縫兩側(cè)的沉降還處于不穩(wěn)定階段[1]。結(jié)構(gòu)垂直偏差最大處在四單元北側(cè)[41]交角，向南傾斜約35 mm(含施工誤差)。

2.4 裂縫觀測(cè)

因該住宅樓發(fā)生了明顯的不均勻沉降變形，使得該房屋部分墻體存在較嚴(yán)重的裂縫反應(yīng)，裂縫主要分布情況有:承重橫墻、縱墻斜向開(kāi)裂，門(mén)窗洞口角部斜向開(kāi)裂，裂縫向沉降較大的方向傾斜，且部分軸線處墻體自下而上各層均出現(xiàn)類似的裂縫，裂縫最寬達(dá)8 mm左右。在調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，大部分墻體裂縫擴(kuò)展非常明顯，還處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且有新的裂縫出現(xiàn)，如圖1所示。此外，5月16日對(duì)房屋現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件進(jìn)行裂縫普查時(shí)，僅個(gè)別梁存在輕微的裂縫反應(yīng)，至5月22日已有1根地梁、5根一層樓面梁、2個(gè)柱的柱腳或梁柱相交處以及部分陽(yáng)臺(tái)板出現(xiàn)裂縫反應(yīng)，裂縫寬度0.1 mm～0.2 mm。

3 事故原因分析

1)地質(zhì)勘探不夠細(xì)致，對(duì)地基土的分布構(gòu)造缺乏足夠的了解。2)房屋磚混部分的砂漿強(qiáng)度偏低，不滿足設(shè)計(jì)要求，會(huì)造成墻體易于松動(dòng)開(kāi)裂。3)該房屋體系較復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)不僅沒(méi)有相應(yīng)的加強(qiáng)措施，相反構(gòu)造柱的設(shè)置還很不合理且明顯偏少，梁下也沒(méi)有相應(yīng)的構(gòu)造措施，這些都對(duì)裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展有較大影響。

4 處理方案

本工程采用注漿加固法對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理，具體方案如下:

1)本工程加固用花管注漿點(diǎn)有兩種形式:一種是在地梁周邊布設(shè)的單排垂直注漿管;另一種是在承臺(tái)四周布設(shè)的雙排傾斜注漿管。兩種管的直徑為50 mm，按1 m×1 m梅花狀布置。注漿深度應(yīng)穿過(guò)填土層且不小于7 m。

2)考慮到軟土層較密實(shí)，注漿時(shí)采用“圍、擠、壓”的原則，先將灌漿區(qū)圍住，再在中間插管灌漿以保證質(zhì)量。同時(shí)采用分序灌漿的辦法。

3)注漿采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.8～1.5，以稀漿開(kāi)始，采用逐步加稠的方法;注漿壓力控制在0.2 M Pa～0.3 MPa。

4)注漿施工時(shí)，采用自動(dòng)流量和壓力記錄儀，并及時(shí)對(duì)資料進(jìn)行整理分析。同時(shí)，繼續(xù)對(duì)房屋裂縫發(fā)展、變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)通知相關(guān)部門(mén)。

經(jīng)過(guò)以上地基加固處理，該房屋的變形和裂縫在一個(gè)月后已基本穩(wěn)定，可以對(duì)墻體、混凝土構(gòu)件等采取相應(yīng)的加固措施。

1)對(duì)于建筑物的開(kāi)裂內(nèi)墻均采用鋼筋網(wǎng)抗裂復(fù)合砂漿進(jìn)行加固修復(fù)[4-6]。先將墻面粉刷層鑿除，設(shè)置φ 6@490×490“S”形穿墻拉結(jié)筋，在墻體兩側(cè)面布置雙向φ 6鋼筋網(wǎng)，間距為 240 mm，再外抹35 mm厚M10復(fù)合砂漿。對(duì)于外墻內(nèi)側(cè)，墻面處理后設(shè)φ 6@490×490“L”形錨固筋，錨固筋必須錨入砌體磚塊上，其他處理同內(nèi)墻。加固詳圖見(jiàn)圖2。2)對(duì)開(kāi)裂稍輕微但對(duì)結(jié)構(gòu)承載力有削弱的梁，采用鋼筋網(wǎng)抗裂復(fù)合砂漿加固;其余開(kāi)裂的混凝土梁，可將裂縫封閉后結(jié)合裝飾層施工進(jìn)行處理;各房客廳中部承重大梁兩端增設(shè)梁墊。3)對(duì)已產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫的混凝土柱，采用自密實(shí)改性混凝土加大截面處理[7];對(duì)已產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫的陽(yáng)臺(tái)板，先對(duì)裂縫灌膠封閉處理，再采用雙向150 mm寬、凈距200 mm的單層碳纖維條外粘加固，其余裂縫僅做注漿封閉處理。

5 注意事項(xiàng)

1)因?yàn)樵摷庸坦こ痰奶厥庑裕庸糖皯?yīng)撤離所有住戶，對(duì)原結(jié)構(gòu)盡量卸載，施工時(shí)不得對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞性擾動(dòng)。2)施工過(guò)程中要確保房屋四周排水設(shè)施通暢，對(duì)已損壞的明溝、散水及室外地面進(jìn)行修復(fù)，及時(shí)對(duì)室外地坪進(jìn)行硬化處理，防止雨水及施工用水等滲入房屋地基基礎(chǔ)及周邊土體。3)隨時(shí)做好房屋的沉降觀測(cè)，同時(shí)密切注意墻體及梁、柱裂縫的變化情況。

6 結(jié)語(yǔ)

1)通過(guò)本工程事故的原因分析，對(duì)土體復(fù)雜、起伏較大的施工場(chǎng)地，地質(zhì)勘測(cè)時(shí)應(yīng)該倍加仔細(xì)，尤其要弄清楚基巖的形態(tài)特征、巖溶土洞發(fā)育情況、周邊地質(zhì)環(huán)境及覆土層結(jié)構(gòu)與厚度等，防止在后續(xù)施工和使用過(guò)程中出現(xiàn)沉降事故。2)按照上述處理方案施工，該住宅的基礎(chǔ)整體穩(wěn)定，加固后的墻體、梁、柱一切正常。通過(guò)對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)5個(gè)多月的觀測(cè)表明，事故處理的效果良好，滿足結(jié)構(gòu)安全、適用要求，現(xiàn)已投入正常使用。

[1] JGJ 8-2007，建筑變形測(cè)量規(guī)程[S].

[2] JGJ 123-2000，既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 江見(jiàn)鯨，王元清，龔曉南，等.建筑工程事故分析與處理[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[4] CECS 242∶2008，水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固混凝土技術(shù)規(guī)程[S].

[5] 尚守平，曾令宏，彭 暉，等.復(fù)合砂漿鋼絲網(wǎng)加固 RC受彎構(gòu)件的試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2006，24(6):31-32.

[6] 陳大川，胡海波.某近代建筑檢測(cè)與加固修復(fù)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)建筑，2007，37(7):15-17.

[7] GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].