濕陷性黃土地區(qū)某建筑地基土變形破壞分析★

楊 旭 　 甄平福 　 劉 魁 　 陳冬貴

(信息產(chǎn)業(yè)部電子綜合勘察研究院，陜西 西安　710054)

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濕陷性黃土地區(qū)某建筑地基土變形破壞分析★

楊 旭 甄平福 劉 魁 陳冬貴

(信息產(chǎn)業(yè)部電子綜合勘察研究院，陜西 西安710054)

摘要：依托西安周邊某病害工程實(shí)例，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔、調(diào)查以及室內(nèi)試驗(yàn)，從地基土含水率、壓縮性、濕陷性等方面，簡(jiǎn)要分析了建筑變形破壞的特征及原因，在此基礎(chǔ)上提出了濕陷性黃土地區(qū)病害防治措施。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土，變形破壞，含水率，壓縮性，濕陷性

0引言

我國(guó)濕陷性黃土分布范圍很大，面積約43萬(wàn)km2[1,2]，主要分布在河南西部、山西南部以及甘肅的大部分地區(qū)。濕陷性黃土的最大特點(diǎn)是在土的自重壓力或土的附加壓力與自重壓力共同作用下受水浸濕時(shí)將產(chǎn)生急劇而大量的附加沉降，黃土的這種性質(zhì)對(duì)建設(shè)在地下水位埋深較深地區(qū)的多層建筑危害是相當(dāng)大的，往往會(huì)造成房屋的開裂、傾斜以及變形破壞。富平地處關(guān)中平原與黃土高原的過(guò)渡帶，區(qū)內(nèi)分布大面積的濕陷性黃土，本文分析的病害建筑物就分布于富平縣區(qū)域。

1工程概況及基本地質(zhì)條件

1.1工程概況

發(fā)生變形破壞的建筑物為4層辦公樓，該樓建于1978年，在建設(shè)之初未進(jìn)行勘察，地基處理按照濕陷性Ⅱ進(jìn)行處理，在2000年左右房屋整體發(fā)生向北傾斜，于2002年進(jìn)行了傾斜原因調(diào)查和補(bǔ)充勘察工作，在此基礎(chǔ)上采用樁基托換對(duì)其進(jìn)行了加固，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)10 m～15 m，樁徑1.2 m。近年來(lái)該樓再次發(fā)生傾斜變形，上部結(jié)構(gòu)開裂，具體見圖1。

1.2基本地質(zhì)條件

我院接受委托后對(duì)該樓再次進(jìn)行了補(bǔ)充勘察，共布設(shè)8個(gè)勘探孔，孔深27.60 m～28.20 m不等，勘探間距20 m～23 m不等，在勘探深度范圍內(nèi)未見地下水。場(chǎng)地內(nèi)的地層主要為素填土、黃土、古土壤以及卵石，具體場(chǎng)地平面圖見圖2。

場(chǎng)地內(nèi)素填土厚度為0.90 m～2.00 m，黃土和古土壤厚度約26 m，卵石層埋深在27 m左右，在28.50 m勘探深度范圍未見地下水。

2建筑物地基土變形破壞特征分析

2.1建筑物地基土含水率分析

含水率對(duì)濕陷性黃土的工程性影響是很大的[5-7]，當(dāng)含水率

底板中心處最終沉降量s′=∑Δsi′=138.08 mm；0.025×∑Δsi′=3.45 mm>Δsn′=0.79 mm；取沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Ψs=1.0，地基最終變形量為s=Ψss′=138 mm，較處理前減小約1/3。

3結(jié)語(yǔ)

到目前為止，本工程竣工已有兩年時(shí)間，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察沉降7 cm左右。實(shí)踐證明，木樁復(fù)合地基處理可使軟土地基承載力有效提高，地基變形量大為減小，且具有施工操作過(guò)程簡(jiǎn)單、施工機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)易、工期短等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于預(yù)制樁、水泥土攪拌樁復(fù)合地基和CFG樁復(fù)合地基等其他地基處理方式而言，具有工期短、造價(jià)低、施工操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，特別是在工期緊張、大型機(jī)械進(jìn)場(chǎng)困難、木材來(lái)源豐富的情況下，木樁復(fù)合地基優(yōu)勢(shì)尤為明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]何劍波.木樁在給水工程軟弱地基處理中的應(yīng)用.市政技術(shù)，2007，25(5):392-393.

[2]JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.

[3]JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范.

[4]GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.

增加到一定的程度時(shí)，黃土?xí)l(fā)生濕陷，且濕陷前后工程性能截然不同；濕陷性黃土被水浸濕飽和之后，在失去原來(lái)濕陷性質(zhì)的同時(shí)，它的水理和力學(xué)性質(zhì)均發(fā)生變化；濕陷性黃土當(dāng)含水率大的時(shí)候，壓縮性大，濕陷性小，反之則濕陷性大，壓縮性小。基于含水率對(duì)濕陷性黃土工程性質(zhì)的重要性，針對(duì)本工程場(chǎng)地內(nèi)的地基土進(jìn)行了含水率分析和壓縮性分析，具體見圖3，圖4。

從圖3可以看到，在5 m～10 m范圍內(nèi)，地基土含水率變化情況為已建辦公樓北側(cè)的2號(hào)、1號(hào)、3號(hào)以及南側(cè)西南角的5號(hào)含水率較大，分別為2號(hào)最大含水率為31.7%，1號(hào)最大含水率為28.2%，3號(hào)最大含水率為26.2%，5號(hào)最大含水率為23.4%；已建辦公樓南側(cè)的8號(hào)、7號(hào)、6號(hào)以及東北角的4號(hào)含水率相對(duì)較小，分別為8號(hào)最大含水率為22.7%，7號(hào)最大含水率為19.4%，6號(hào)最大含水率為14.6%，4號(hào)最大含水率為14.3%。

2.2建筑物地基土壓縮性分析

從圖4中可以看到在5.00 m～9.00 m范圍內(nèi)，2號(hào)壓縮系數(shù)a1-2在0.48 MPa-1～1.07 MPa-1，對(duì)應(yīng)的壓縮模量為2.07 MPa～4.22 MPa；其次是1號(hào)壓縮系數(shù)a1-2為0.54 MPa-1～0.97 MPa-1，對(duì)應(yīng)的壓縮模量為2.27 MPa～3.72 MPa；8號(hào)的壓縮系數(shù)a1-2在0.55 MPa-1～0.66 MPa-1，對(duì)應(yīng)的壓縮模量為3.11 MPa～3.55 MPa；5號(hào)的壓縮系數(shù)a1-2在0.30 MPa-1～0.64 MPa-1，對(duì)應(yīng)的壓縮模量為3.36 MPa～7.00 MPa；7號(hào)的壓縮系數(shù)a1-2在0.19 MPa-1～0.33 MPa-1，對(duì)應(yīng)的壓縮模量為6.51 MPa～7.87 MPa；4號(hào)的壓縮系數(shù)a1-2在0.14 MPa-1～0.25 MPa-1，對(duì)應(yīng)的壓縮模量為8.66 MPa～14.52 MPa；6號(hào)的壓縮系數(shù)a1-2在0.15 MPa-1～0.24 MPa-1，對(duì)應(yīng)的壓縮模量為9.09 MPa～13.19 MPa。

2.3建筑物地基土濕陷性分析

由于已建辦公樓在建設(shè)初期未進(jìn)行巖土工程勘察，且在2002年由西安某勘察單位對(duì)已建建筑進(jìn)行補(bǔ)充勘察過(guò)程中，控制性鉆孔僅僅只有15.00 m，未能揭露濕陷性黃土層，故此次我院對(duì)辦公樓重新進(jìn)行濕陷性評(píng)價(jià)。

濕陷性評(píng)價(jià)結(jié)果見表1。

根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果表明，已建建筑南側(cè)的4號(hào)～6號(hào)以及東北角的7號(hào)所揭露的地基土具有Ⅳ級(jí)(很嚴(yán)重)自重濕陷性，而北側(cè)的1號(hào)、2號(hào)和東南角的8號(hào)所揭露的地基土具有Ⅱ級(jí)(中等)自重濕陷性，與之前勘察報(bào)告中提到的濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)相比，濕陷等級(jí)增大。

3建筑物變形因素分析

對(duì)比圖3和圖4可以發(fā)現(xiàn)已建辦公樓北側(cè)鉆孔的含水率明顯比南側(cè)高，其壓縮系數(shù)同樣也遵循這樣的規(guī)律，這也符合現(xiàn)場(chǎng)辦公樓傾斜的方向，由于北側(cè)地基土的含水率較南側(cè)大，地基土的工程性質(zhì)發(fā)生變化，在上覆荷載的作用下產(chǎn)生附加沉降，從而導(dǎo)致建筑物整體向北傾斜。

表1中濕陷性評(píng)價(jià)可以看到，北側(cè)的地基土濕陷性明顯小于南側(cè)，主要是因?yàn)楸眰?cè)自來(lái)水管漏水，使得其地基土長(zhǎng)期處于高含水狀態(tài)，因此濕陷性相對(duì)于南側(cè)較小。

綜上所述，已建辦公樓再次發(fā)生傾斜變形的原因歸納為以下幾點(diǎn)：1)辦公樓中的地下管網(wǎng)滲漏嚴(yán)重，導(dǎo)致地基長(zhǎng)期浸泡在水里；2)已建場(chǎng)地雖然進(jìn)行了地基加固，但是由于加固的樁長(zhǎng)不滿足濕陷性黃土層處理深度，使得加固樁的樁端處于濕陷性土層中，導(dǎo)致地基土濕陷變形；3)已建辦公樓場(chǎng)地地基為自重Ⅳ級(jí)(很嚴(yán)重)濕陷性黃土，之前勘察報(bào)告中由于勘探深度不足，未穿透濕陷性土層，導(dǎo)致濕陷性判定錯(cuò)誤；4)已建建筑物四周雖然在之前的加固中進(jìn)行了防水處理，但是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)已建建筑物四周的混凝土地面開裂嚴(yán)重，最大裂縫30 mm，這些裂縫使得地表水能夠滲入到地基土的內(nèi)部，使得地基土的含水率增大，在上部荷載的作用下，濕陷性黃土濕陷，地基下沉，造成辦公樓地基及墻體不均勻沉降，局部開裂。

4結(jié)語(yǔ)

濕陷性黃土地區(qū)水是對(duì)建(構(gòu))筑物最大的威脅，尤其是對(duì)地下水位埋深較深的多層建筑，由于管道漏水或建筑散水做的有問(wèn)題，常常造成自來(lái)水或雨水下滲，使得地基土長(zhǎng)期浸泡在水中，導(dǎo)致地基土濕陷性發(fā)生變化，之前濕陷性較小或無(wú)濕陷性的黃土轉(zhuǎn)化為濕陷性黃土，使得場(chǎng)地的濕陷等級(jí)增加增大，從而造成地基土變形失穩(wěn)對(duì)上部建筑造成破壞。故對(duì)濕陷性黃土地區(qū)已建的多層建筑，應(yīng)定期的進(jìn)行防水檢測(cè)，避免不必要的損失。

The application of timber pile composite foundation in soft soil foundation treatment

Peng HuiYin YiyingLv Lianbing

(HunanDesignBranch,PAN-CHINAConstructionGroupLimitedCompany,Changsha410018,China)

Key words:timber pile, composite foundation, foundation treatment, bearing capacity, settlement

Abstract:This paper introduced the working mechanism of timber pile composite foundation, taking the application of timber pile composite foundation in a water pool for example, analyzed the composite foundation vertical bearing capacity, settlement and quality control problems, pointed out the timber pile composite foundation could effectively solve the poor soft soil foundation bearing capacity, too large settlement and other problems, had broad application prospect.

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0055-03

收稿日期：2016-03-05★：2011年陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃(項(xiàng)目編號(hào)：2011KTZB03-02-04)

作者簡(jiǎn)介：楊旭(1985- )，男，碩士，工程師

中圖分類號(hào)：TU475.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A