某淤泥軟土地基建筑基礎加固設計

陳李鋒

(福建福永工程技術有限公司 福建福州 350012)

某淤泥軟土地基建筑基礎加固設計

陳李鋒

(福建福永工程技術有限公司 福建福州 350012)

主要探討了淤泥軟土地基建筑物不均勻沉降的加固方法，并對某火電廠食堂不均勻沉降造成的建筑結構裂損進行了加固設計。

軟弱地基；加固設計；筏形基礎

0 引言

我國的沿海地區海陸相互作用劇烈，是自然地質環境較為脆弱的區域。近三四十年來，我國沿海地區經歷了快速的城市化過程。人口劇增、工業、金融業及互聯網等企業快速發展，城市不斷向外擴展，甚至填海造城已不是新鮮事，因此，沿海建筑的地質災害也愈發明顯，對社會經濟的發展構成了嚴重的威脅[1]。

軟土主要是全新世(少數晚更新世)海相淤泥及淤泥質黏土，由于其具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低和穩定性差的特點，所以對軟土地基處理不當，可能致使建筑物歪斜或沉陷。

在東南沿海和華南沿海，特別是珠江三角洲和廣東其他河口地區軟土分布比較廣，是一個較為重要的問題。如珠江三角洲、潮汕平原，軟土分布面積達9 300km2，厚度一般在5m～36m[2]，幾乎每年都有多起軟土地基事故發生，經濟損失動輒達數千萬元。

本文針對該問題的特定建筑進行了探討，提出了針對特定建筑物較為經濟合理的加固設計方案。

1 工程概況

某電廠食堂為單層現澆框架結構，設計采用鋼筋混凝土柱下條形基礎，層高4.2m，餐廳部分柱頂標高為6.6m，總建筑面積為720m2，于2006年開工，2007年建成并投入使用。使用過程中房屋出現傾斜、墻體開裂、室內外地面沉陷等現象，現已嚴重影響房屋正常使用，如圖1所示。

圖1 房屋全貌

該建筑物地基土層面層有5m～9m的回填土，中間軟弱土層為厚層淤泥(淤泥質土)，介于15m～80m之間，局部有夾雜薄層(1m～5m不等)粘土或碎石層，底層為全風化至中風化花崗巖，場地類別為Ⅲ類。

2 檢查鑒定結論

2.1 建筑結構布置

該工程為單層現澆鋼筋砼框架結構，經現場調查、勘測，現狀房屋建筑及結構布置與設計基本相符。該樓平面結構布置合理，框架均雙向拉通，構件選型準確，形成完整的系統，結構傳力路線清晰。

2.2 地基基礎檢查

該工程設計采用鋼筋砼柱下條形基礎，現場檢查發現房屋存在室外地面沉陷、散水及臺階與外墻脫裂、室內瓷磚地面沿灰縫開裂等現象，現場開挖兩處柱下條形基礎進行檢查，其中(1)-(B-C)軸基礎梁(C)軸端出現剪切裂縫，(B)軸端砼表面局部存在孔洞、鋼筋外露銹蝕，基礎局部裂損；上部結構出現因基礎不均勻沉降引起的明顯變形和開裂現象。

2.3 上部結構及構件的工作狀態檢查

(1)鋼筋混凝土結構構件

剝除房屋四周部分框架柱、梁粉刷面層進行檢查，(1)-(1/A)軸柱梁節點沿柱、梁交接處開裂嚴重，砼酥松起鼓，(1)-(A)軸框架柱下端出現水平裂縫、上端節點處出現斜向裂縫，個別鋼筋砼構件出現鋼筋銹蝕外露、砼開裂現象。

該工程系食堂，現尚在使用，受衛生條件限制等原因，委托單位未拆除室內吊頂及構件粉刷層，現場檢測時未能對室內構件及其連接節點的裂損狀況進行檢查；加固施工時，應對室內構件及其連接節點的工作狀態逐一進行檢查，并將檢查結果及時反饋給加固設計單位，以采取相應的處理措施。

(2)建筑物側向位移檢測

根據現場條件布置14個測點量測結構側向位移，量測結果如表1所示，示意圖如圖2所示，“→”表示結構側移方向，如圖3所示。

圖2 測點布置示意圖

測點號側向位移量測值s(mm)量測高度H(mm)比值s/H規范限值測點119.026141/138測點243.025821/60測點337.025531/69測點411.025201/229測點514.024711/176測點635.025081/72測點73.023351/778測點835.023621/67測點96.023271/388測點1021.023651/113測點1125.023721/95測點1218.023901/133測點1346.023841/52測點1430.023721/79《民用建筑可靠性鑒定標準》(GB50292-1999)規定的單層砼結構房屋不適于繼續承載的側向位移限值為H/400

數據表明，絕大多數測點側向位移超過《民用建筑可靠性鑒定標準》(GB50292-1999)規定的鋼筋砼框架結構不適于繼續承載的側向位移限值H/400，且結構整體向(A)軸一側傾斜，其中最大測點側向位移為H/52，大大超過規范限值。

(3)建筑物沉降觀測

根據委托方提供的由某巖土工程勘察研究院出具的從2007年7月至2009年12月對食堂基礎的變形監測數據進行分析，在此期間所測9個測點的累積沉降量為130mm～452mm，各測點均存在較大沉降，且相鄰測點存在較大差異沉降；2009年6月至2009年12月的變形監測數據表明，測點連續6個月平均地基沉降速度為每月0.8mm～22.5mm，日均沉降速率為0.03mm/d～0.75mm/d，所測9個測點中有6個測點近期連續6個月平均地基沉降速度大于每月2mm，日均沉降速率大于0.04mm/d。基礎沉降尚未穩定，有繼續發展的趨勢。測點沉降監測曲線如圖3所示。

圖3 測點沉降監測曲線

3 常用淤泥軟土地基處理方法

3.1 樁基法

樁基礎技術多種多樣，早期多采用水泥土攪拌樁、砂石樁、木樁，目前采用較多的是預制樁[3-4]。該工程軟弱土層為15m～80m之間，顯然樁基礎不管技術上還是加固成本上考慮，都是無法適用于該工程加固處理。

3.2 改變或增強軟土力學性能

改變或增強軟土力學性能的方法主要有：①換土法;②灌漿法；③排水固結法；④加筋法。該工程軟弱土層較厚(平均40m左右)，采用上述方法處理軟弱土層進行加固將是個非常浩大的工程，無法適用于該工程加固。

4 該工程加固設計

4.1 建筑物存在的質量問題

根據結構安全性鑒定報告，該建筑物主要存在以下問題：

(1)建筑物位于濱海灘涂區，其軟弱土層為厚層淤泥(淤泥質土)，介于15m～80m之間；場地類別為Ⅲ類；并且有5m～9m的回填土。現使用過程中，基礎存在較大沉降，且基礎沉降尚未穩定，有繼續發展的趨勢；

(2)受基礎不均勻沉降影響框架梁、柱開裂嚴重，且部分框架梁、柱節點處出現多道較大斜裂縫；

(3)建筑物整體傾斜，大部分測點所測的傾斜值超過限制；

(4)上部墻體開裂嚴重，且部分墻體已錯位、傾斜；

(5)部分梁、柱箍筋加密區長度不足，加密區間距偏大；

(6)部分建筑物的基礎梁局部開裂，殘損；

(7)部分建筑物的圍護結構與墻體脫裂。

4.2 加固方案

根據建筑物現狀及安全性鑒定報告，需對該建筑物的基礎與上部結構進行加固處理，采用以下兩個方案。

4.2.1 地基基礎加固

該建筑物位于濱海灘涂區，其軟弱土層為厚層淤泥(淤泥質土)，介于15m～80m之間；場地類別為Ⅲ類，并且有5m～9m的回填土。根據呂希祥在《某廠房大面積填土荷載引起不均勻沉降分析》[5]的結論，填土會造成基礎附加沉降，而該工程填土及地基軟弱土層厚且厚度差異較大，會造成基礎存在較大的不均勻沉降；根據丁士君等在《填海地區淤泥定向流動對單樁的影響》[6]的分析及該工程沉降觀測，該工程由于填土(堆載)和地基淤泥層均較厚且各點厚度差異較大，淤泥在固結過程中可能存在水平向的流動現象；該工程存在基礎剩余沉降，雖然理論上可計算剩余沉降，但由于淤泥的流動性造成剩余沉降的不確定性大。

上文已分析過，常用淤泥軟土地基處理方法已不適用于該工程，因此只能著手加大基礎剛度，以允許基礎沉降，但加固后基礎有足夠的剛度抵抗不均勻沉降為原則，保證結構的安全使用。因此，該工程最終決定采用改原條形基礎為筏板基礎加固，具體設計圖如圖4～圖5所示。

圖4 基礎加固平面及新增梁大樣

4.2.2 上部結構加固

(1)對開裂的框架梁、柱，根據計算且考慮不均勻沉降附加應力影響，采用灌注改性環氧樹脂并粘貼鋼板或碳纖維布等措施進行加固處理；

(2)對于上部開裂墻體采用灌漿加固處理，部分變形嚴重的墻體拆除重砌；

(3)對箍筋不足的框架梁、柱采用粘貼扁鋼箍或碳纖維布進行加固處理；

(4)對開裂、殘損的基礎梁采用擴大截面進行加固處理；

(5)對脫裂的圍護結構拆除重新砌筑或采用增設鋼拉桿進行加固處理。

5 結論

圖5 基礎加固剖面及大樣圖

由于該工程建筑物位于濱海灘涂區，其軟弱土層厚層淤泥(淤泥質土)平均厚度達到約40m，綜合上述常用的淤泥軟土地基處理方法僅樁基法較為適合，但由于淤泥(淤泥質土)厚度過大，采用樁基法加固代價太高，不夠經濟合理。由于地基無法加固處理，只能從加強基礎的整體剛度入手，最終從經濟合理及建筑正常使用功能兩方面綜合考慮，采用改鋼筋混凝土條形基礎為筏板基礎進行加固。

該工程為單層鋼筋混凝土框架結構食堂，采用鋼筋混凝土筏板基礎加固能有效地調整建筑物的不均勻沉降，保證了上部結構不因基礎的不均勻沉降而產生破壞。

采用本方法加固的缺點是加固后建筑物仍會沉降，但對于類似食堂等廠區附屬建筑物，均勻的整體沉降基本不會影響建筑物的正常使用，并能保證上部結構的安全，所以這種加固方法是可取的。該工程目前已竣工，效果良好。

[1] 閆滿存，王光謙，李保生.廣東沿海陸地地質災害及其防治對策[J]．地理學與國土研究，2001(04)．

[2] 李相然，張紹河.濱海城市環境工程地質問題成災特點分析[J]．災害學，1998(4):62-66．

[3] 張柏友.淺談既有建筑地基基礎加固施工[J]．建筑設計管理，2009(06)．

[4] 左平強.復合地基在某住宅樓地基加固處理中的應用[J]．工程建設，2005(06).

[5] 呂希祥.某廠房大面積填土荷載引起不均勻沉降分析[J]．低溫建筑技術，2009(06)．

[6] 丁士君，程永鋒，劉華清.填海地區淤泥定向流動對單樁的影響[J]．武漢大學學報(工學版)，2007(10)．

The Strengthening Design for Silt Soft Foundation Building

CHENLifeng

(Fujian Fuyong Engineering Technology Ltd , Fuzhou 350012)

How to strengthen the milt soft foundation is discussed in this paper, and the strengthening design for an uneven settlement restaurant building in a thermal power plant is carried out for your reference.

Soft foundation; Strengthening design; Raft foundation

陳李鋒(1984.10- )，男，工程師。

E-mail:154157152@qq.com

2016-12-22

TU472

B

1004-6135(2017)03-0072-04