濕陷性黃土地區(qū)某病害建筑不均勻沉降變形分析★

楊 旭 　 劉 魁 　 甄平福

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

隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施和陜西經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施以及工業(yè)、民用建筑大量興建，尤其是在濕陷性黃土地區(qū)，建筑物病害的問題屢有發(fā)生[1]，輕者造成建筑物開裂，嚴(yán)重者影響正常使用甚至造成不必要的人民生命財產(chǎn)安全[2,3]。

本文擬通過對渭北地區(qū)濕陷性黃土場地某病害建筑進(jìn)行現(xiàn)場勘察和沉降觀測，通過對勘察資料和沉降觀測資料的分析，查找病害建筑破壞的原因，為濕陷性黃土地區(qū)類似病害建筑提供可供參考的案例，盡量避免類似悲劇的重演[4,5]。

1　病害建筑物概況

事故建筑物位于富平縣莊里鎮(zhèn)，該辦公樓建于1978年，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)查和勘察工作，在此基礎(chǔ)上建筑物地基進(jìn)行了加固，近年來該樓再次發(fā)生傾斜變形。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，建筑物變形縫東、西兩側(cè)變形縫處裝飾磚柱頂端已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重開裂、錯位現(xiàn)象，裂縫寬度約100 mm，磚柱底部已經(jīng)與散水及主體結(jié)構(gòu)脫節(jié)，并且已經(jīng)拉裂變形，具體見圖1～圖4。

從圖1可以看到，病害建筑南側(cè)立柱破壞嚴(yán)重，目測立柱整體向東偏移200 mm，可明顯看到立柱已經(jīng)與主樓脫離，圖2為墻體開裂圖，從側(cè)面證明了主樓整體向北東方向偏移，偏移距離目測為200 mm。

2　工程地質(zhì)概況

根據(jù)病害建筑物的情況，對其進(jìn)行了現(xiàn)場鉆探，共布設(shè)了8個鉆孔，孔深均為27.50 m～28.50 m，均為取樣孔，現(xiàn)場鉆探見圖5，圖6，鉆探孔布設(shè)見圖7。

根據(jù)鉆探資料，場地地層主要為素填土、黃土、古土壤、卵石和細(xì)砂，其中卵石和細(xì)砂埋深在27 m左右，此次勘察期間未見地下水。

場地屬于自重濕陷性黃土場地，濕陷等級為Ⅱ級(中等)～Ⅳ級(嚴(yán)重)，濕陷帶下限16.40 m～22.50 m，相應(yīng)標(biāo)高77.54 m～84.19 m[6]。

3　沉降觀測

3.1　沉降觀測點(diǎn)的布置

為了進(jìn)一步的查明病害建筑沉降變形情況，對病害建筑進(jìn)行沉降觀測。沉降觀測的點(diǎn)位布置易于控制且能夠反映事故建筑物狀態(tài)的位置，主要布置于柱點(diǎn)、墻角、主要軸線[7],沉降觀測布置點(diǎn)位如圖7所示。

3.2　沉降觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)

對病害辦公樓進(jìn)行了連續(xù)105 d的連續(xù)沉降觀測，觀測結(jié)果見表1。

3.3　沉降觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)曲線分析

將沉降觀測點(diǎn)的累計沉降量按同軸線上點(diǎn)進(jìn)行比對統(tǒng)計，并畫出各點(diǎn)隨時間的累計沉降量曲線見圖8～圖13。

表1　1號～13號觀測點(diǎn)位隨時間累積沉降量表

監(jiān)測點(diǎn)12345678910111213軸線3111114222222t/ds/mms/mms/mms/mms/mms/mms/mms/mms/mms/mms/mms/mms/mm70.110.060.210.180.310.280.250.390.300.270.130.100.03140.190.130.340.290.510.490.440.720.610.490.220.210.08210.280.220.450.410.710.660.661.070.870.680.360.310.14280.400.500.510.780.960.820.771.341.211.030.620.450.33350.570.810.621.191.321.091.021.771.631.370.890.640.57420.600.921.412.021.541.401.212.001.922.111.660.730.71490.610.972.252.931.721.741.432.412.233.052.290.800.81560.771.092.663.271.952.011.722.742.393.522.640.890.92630.791.093.584.212.922.992.733.272.944.293.241.361.85700.831.114.394.983.383.483.124.013.994.663.731.692.54770.861.114.665.193.924.103.715.114.865.514.092.083.46840.871.135.165.743.964.114.146.295.636.144.982.993.50910.891.136.196.794.774.955.056.766.576.795.443.794.39980.891.146.567.085.785.896.248.037.347.646.264.505.081050.911.177.007.676.696.837.699.308.208.346.905.015.89

3.4　沉降觀測點(diǎn)分析結(jié)論

1)通過對圖8即北側(cè)軸線(東西方向)各沉降點(diǎn)分析，可以發(fā)現(xiàn)1號觀測點(diǎn)和2號觀測點(diǎn)沉降變化不大，3號～6號沉降點(diǎn)沉降量較大，沉降速率基本一致，最大沉降量在監(jiān)測期間接近8 mm。

2)通過對圖9即南側(cè)軸線(東西方向)各沉降點(diǎn)分析，可以發(fā)現(xiàn)8號～13號沉降觀測點(diǎn)沉降速率基本一致，整體都在下沉。

3)通過對圖10分析，即南北方向上1號監(jiān)測點(diǎn)和13號監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)1號監(jiān)測點(diǎn)沉降量較小，13號監(jiān)測點(diǎn)沉降量較大，累計沉降接近6 mm。

4)通過對圖11分析，即南北方向上2號監(jiān)測點(diǎn)和12號監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)2號監(jiān)測點(diǎn)沉降量較小，12號監(jiān)測點(diǎn)沉降量較大，累計沉降5.01 mm。

5)通過對圖12分析，即南北方向上5號沉降點(diǎn)和9號沉降點(diǎn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)這兩個沉降點(diǎn)的累計沉降量基本接近，說明其沉降速率和沉降方向一致。

6)通過對圖13分析，即南北方向上的7號沉降點(diǎn)和8號沉降點(diǎn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)這兩個沉降點(diǎn)的累計沉降量基本接近，說明其沉降速率和沉降方向一致。

綜上所述，通過對沉降觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)病害建筑物總體上西北方向的沉降量較東南方向上的小，建筑物整體向南東方向傾斜。

4　病害建筑物不均勻變形分析

4.1　地層分析

根據(jù)鉆探資料和土工試驗(yàn)資料分析，病害建筑所布設(shè)的8個鉆探孔中，在1 m～10 m范圍內(nèi)，土體的物理力學(xué)性質(zhì)差距較大，在辦公樓西側(cè)和北側(cè)，土體的含水量相對東側(cè)和南側(cè)較小，壓縮模量較東側(cè)和南側(cè)各孔的大，這也符合現(xiàn)場調(diào)查和沉降觀測分析結(jié)果。

4.2　不均勻沉降變形分析

病害辦公樓位于渭北濕陷性黃土地區(qū)，場地地下水埋深較深，一般在地表以下40 m左右，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查、鉆探以及沉降觀測分析，判定辦公樓不均勻沉降的主要原因是大樓內(nèi)部的自來水管和暖氣管漏水造成的，由于大樓東側(cè)和南側(cè)的管線漏水，導(dǎo)致地基土長期浸泡在水中，土的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，在上部荷載的作用下[8,9]，東側(cè)和南側(cè)的地基土產(chǎn)生沉降，使得建筑物向東和南這兩個方向傾斜，傾斜的結(jié)果使得建筑物四周的散水開裂，為雨水沿著散水的裂縫入滲到地基土中創(chuàng)造了條件，更進(jìn)一步的加劇了辦公樓的變形。病害辦公樓沉降變形過程見圖14，圖15。

5　結(jié)語

該病害辦公樓位于濕陷性黃土場地，由于建筑物內(nèi)部管道漏水導(dǎo)致地基土的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，從而使得建筑物發(fā)生不均勻沉降，沉降進(jìn)一步發(fā)展導(dǎo)致建筑物四周的散水開裂，雨水滲入進(jìn)一步加速了建筑物的破壞，最終使得建筑整體破壞喪失使用功能。故對濕陷性黃土地區(qū)已建的多層建筑，應(yīng)定期的進(jìn)行防水檢查，避免不必要的損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡玉定，姚繼濤，韓曉雷,等.黃土地區(qū)某事故建筑物不均勻沉降機(jī)理分析[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2012，44(3):345-357.

[2]王國強(qiáng),劉宏杰,吳道祥.黃土的工程地質(zhì)特性研究[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2005,5(1):1-4.

[3]畢毅.黃土地基濕陷性研究與工程應(yīng)用中的若干問題[J].土工基礎(chǔ)，1999,13(3)：35-37.

[4]關(guān)文章.濕陷性黃土工程性能新篇[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1992.

[5]程海濤,劉保健,柳學(xué)花.黃土地基積水入滲規(guī)律研究[J].中外公路,2008,28(6):29-31.

[6]GB 50025—2004,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[7]林文介.確定建筑物安全監(jiān)測必要精度的一種模式[J].測繪通報,1996(4):28-31.

[8]張原丁.論黃土的濕陷敏感性[J].巖土工程學(xué)報,1996,18(5)：79-83.

[9]趙景波.黃土濕陷性及其成因[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，1997,3(4)：62-67.