某職工醫院樓地基調查和加固及治理

方向明

1 工程概況

某職工醫院樓為4層,東西向展布,磚混結構,長約為40 m,最寬處為12 m,采用條形基礎,天然地基,基礎寬度為1.20 m～1.40 m,最寬處為1.93 m,基礎埋深為 1.5 m(室外地坪以下),建成后正常使用16年以后,發現建筑物東半部墻體、樓梯、挑梁等處產生較多裂縫,且發展速度較快,嚴重影響正常使用。

為了準確了解建筑物產生裂縫的原因,針對性采用了鉆探及探井相配合、室內土工試驗結果和現場地質調查相結合的工作方法確定地基現狀。

場地表層均分布松散的填土,以素填土為主,一般厚度小于1.5 m,局部地段厚度為 3.3 m。

其下為作為基礎持力層的②黃土狀粉質黏土夾粉土,黃褐色,含炭末,植物根,褐色土塊,蟲孔蟲屎,針狀孔隙,為濕陷性黃土,為新近堆積黃土,由于受浸水影響,含水量差異大,粉土濕～飽和,稍密,粉質黏土可塑～軟塑,層厚為2.50 m～4.90 m。

該層下部的③,④黃土狀粉質黏土夾粉土,黃褐色～淺棕紅色,粉土稍濕～濕,稍密～中密,粉質黏土可塑～硬塑,為濕陷性黃土,受滲水影響較小,層厚各約為3.0 m和5.0 m。

為了解各地基土層的物理力學性質指標,取土做常規土工試驗,將各地基土層的物理力學性質指標進行分層統計,其主要統計指標平均值見表1。

表1 地基土主要物理力學性質統計表

2 建筑物墻體開裂原因分析

根據現狀調查,建筑物東山墻外側,作為主要排水管道的幾個下水井已經堵塞,樓內的生活用水無法及時排泄出去,同時根據東側開挖情況,此處建筑物主要的排水管已破裂,流出的水均已滲流入地基土中,使地基土含水量增高,建筑物東山墻外側的探井附近主要基礎持力層②層土的最大含水量為30%,比其他地段同層土含水量平均值高約7個百分點,承載力標準值較低,與其原設計值相差較多,承載力嚴重不足。由于受水浸泡,不僅使地基土產生濕陷性變形,同時地基土壓縮性增高,壓縮模量變低,該處探井附近的②層土壓縮模量平均值僅為3.0 MPa左右。

綜上所述,造成建筑物墻體開裂的主要原因為：建筑物東側下水管道堵塞,生產、生活用水浸泡地基,使得地基強度降低,產生較大的濕陷變形及壓縮變形,建筑物縱、橫方向上產生了較大的不均勻沉降所致。

3 加固處理方案

根據地基現狀調查及墻體開裂原因分析,采取的加固處理措施如下：1)立即切斷上下水,及時疏通各排水管道及下水井,斷絕各生產、生活用水繼續滲漏浸泡地基的途徑,并及時將東側下水井及排水管道中的水排放到建筑物范圍之外的下水道中。2)在建筑物外圍貼近基礎處,施工兩排雙灰樁,形成隔水帷幕,杜絕上下水及雨雪水再次滲入并浸泡地基,同時在房間內沿基礎邊緣布置雙灰樁及灰土樁,一方面對地基土進行補強,提高其承載力;另一方面靠石灰吸取地基土中的水,并膨脹擠密地基土,限制地基土的側向變形,以達到增加地基土強度,減少地基的不均勻變形并盡快使地基變形趨于穩定,以確保建筑物的安全及穩定。3)對建筑物進行加固治理,加強建筑物的上部結構。

4 地基處理及建筑物加固治理

4.1 地基處理

將樓內人員和設備搬出后,切斷上下水,采用雙灰樁和三七灰土樁進行地基處理,減少其含水量,提高地基土體強度。灰土樁的灰土體積配合比為3∶7,雙灰樁材料為生石灰塊、粉煤灰及土,體積比為6∶2∶2,雙灰樁上面采用1.5 m～2.0 m 長的灰土樁進行封蓋。雙灰樁和灰土樁在外圍及走廊樁長為10 m,在室內樁長為8 m,沿墻兩側布置。墻內側按一字形布樁,墻外側采用等邊三角形布樁,樁心距一般為0.8 m左右。樓東部損壞嚴重均采用雙灰樁,西半部損壞較輕采用灰土樁。成樁直徑小于0.3 m,采用不小于1 200 kg的重錘夯擴,總樁數為587根。

對于外圍及走廊的雙灰樁,1.5 m以上為三七灰土樁,其下為雙灰樁。對于室內的雙灰樁,2 m以上為三七灰土樁,其下為雙灰樁。

樁體夯實采用夯實機,夯錘重量不小于1 200 kg,正式填料前,先對孔底進行空夯,落距3 m～5 m,夯擊次數6擊。然后分層填料夯實,每次填料0.5 m高,夯擊 6錘,提升高度5 m。

施工順序為先施工樓東半部雙灰樁,后施工樓西半部灰土樁,打樁采用隔排跳打,間隔施工。

4.2 建筑物加固治理

建筑物加固治理主要對建筑物的上下水管道重新改造,對已出現的裂縫進行掛網、注漿填縫處理。對出現裂縫的樓梯、挑梁采用粘鋼加固,并進行內外粉刷工作。

4.3 沉降觀測

采用雙灰樁和灰土樁進行地基處理和建筑物加固治理以后,對該樓進行了沉降觀測,所使用的儀器為S05級的蔡司Ni002水準儀,水準尺為與其配套的3 m銦瓦水準尺。

沉降觀測點沿建筑物四周布設,共布設 11個點(見表 2)。沉降觀測共進行了三個半月,觀測截止日期為各個沉降點停止沉降時止。基本上為每星期觀測一次,共觀測了12次。

表2 沉降觀測成果表

建筑物沉降分兩個階段：第一階段為地基處理階段(一個半月)平均每天的沉降量0.13 mm;第二階段為地基處理后階段(約兩個月),平均每天的沉降量0.007 mm＜0.01 mm,說明建筑物已經趨于穩定,符合洛陽地區房屋沉降穩定性指標(日均沉降量小于0.01 mm),結合后期最后三周的觀測結果來看,各沉降觀測點的沉降都已基本停止。

5 結語

1)建筑物基礎持力層為新近堆積黃土,沉積時間較短,含水量較低時強度較高,建成后,在外部條件沒有改變的情況下正常使用了16年。一旦疏于管理,建筑物東側下水管道堵塞損壞,使得生產、生活用水浸泡地基,使地基土強度急劇降低,壓縮性增高,產生較大的濕陷變形及壓縮變形,引起建筑物不均勻沉降,無法正常使用。2)采用了灰土樁和雙灰樁進行地基處理是合適的方法,降低了土層的含水量,提高了土體強度,減少并遏止了建筑物的不均勻沉降。對建筑物的上下水管道重新改造,切斷了滲漏來源。對已出現的裂縫進行掛網、注漿填縫處理,對出現裂縫的樓梯、挑梁采用粘鋼加固,加強了建筑物的上部結構。

建筑物在經過地基處理和建筑物加固治理后,建筑物的沉降得到了很好地控制,整個建筑物又進入穩定階段。該建筑物到目前為止又正常使用7年之久,避免了拆除重建,為甲方節約了較多的資金,取得了良好的社會經濟效果。

注：該職工醫院樓的地基調查、地基處理設計、施工和建筑物加固治理工作由我分院劉景言總工擔任總負責,婁榮祥高工擔任項目經理,在此一并表示感謝。

[1] 翟育林.注漿混凝土樁加固軟土地基設計與施工[J].山西建筑,2008,34(25)：120-121.