建筑物的沉降傾斜問(wèn)題探析

韋慶軍，葛立瑞，盛永錫

（1.南京市溧水區(qū)建設(shè)工程施工圖設(shè)計(jì)文件審查中心，江蘇 南京 211200；2.江蘇東合南巖土科技股份有限公司，江蘇 南京 210019）

眾所周知，建筑物發(fā)生超限值的傾斜，其安全隱患就埋下坍塌的禍根。此時(shí)，急切需要采取糾偏扶正措施，避免發(fā)生房毀人亡事故。

1 起因及案例

新老建筑物在施工過(guò)程和使用期間時(shí)有發(fā)生傾斜，究其緣由，主要有下列影響因素。

1.1 選址不當(dāng)

陜西某工程，建設(shè)選址時(shí)按照分散靠山隱蔽的原則性要求，坐落在山腳邊坡下，由于水土流失，地基長(zhǎng)久風(fēng)化侵蝕，部分山體滑坡，加之建筑物的質(zhì)心偏離剛度中心較大，產(chǎn)生整體滑移式傾斜，如圖1所示。

圖1

1.2 基礎(chǔ)持力層壓縮模量差異引發(fā)沉降差超限，出現(xiàn)傾斜

如圖2所示，武漢某20層辦公樓，三分之一長(zhǎng)度坐落在次固結(jié)填土上（Es=4MPa），其余為老粘土地基（Es=8MPa），建成使用三年后，次固結(jié)填土地基壓密沉降大，老粘土地基微量沉降，由于差異沉降遠(yuǎn)超2～3‰L限值，導(dǎo)致樓體傾斜，猶如比薩斜塔，墻體和樓面大開(kāi)裂，不得不拆除重建。

圖2

1.3 新老建筑物之間距離不足

相鄰基底壓力擴(kuò)散重疊，超出地基強(qiáng)度，兩樓出現(xiàn)磕頭式沉降開(kāi)裂。如圖3所示，上海某學(xué)校，先建的三層圖書(shū)館和后建的五層教學(xué)樓之間只留2m寬的檢修通道。由于都是天然地基條形基礎(chǔ)，教學(xué)樓投入使用不久，三層的圖書(shū)館相鄰端墻體下沉開(kāi)裂，五層的教學(xué)樓也出現(xiàn)相對(duì)傾斜。

圖3

1.4 地質(zhì)勘察資料失誤、缺失

如圖4所示，四川某住宅小區(qū)，有兩棟住宅樓橫跨淤塞多年的排洪溝渠，由于鉆孔布點(diǎn)間距和數(shù)量不到位，未發(fā)現(xiàn)暗渠存在，兩樓中部發(fā)生塌方式下陷，導(dǎo)致兩樓傾倒，人財(cái)損失慘重。

圖4

1.5 施工方違章操作

施工規(guī)程明確規(guī)定三先三后的操作程序，先深后淺、先重后輕、先高后低。由于安全意識(shí)淡薄、急功近利的無(wú)序操作，輕則樓歪房斜，埋下安全隱患，重則房倒樓塌，造成物損人亡。

2009年曾引起廣泛關(guān)注的上海“樓倒倒”事故，梅隴鎮(zhèn)某十三層住宅樓，施工方先建大樓，后施工相鄰的4.6m深的深坑地下工程，又把大量土方堆積在大樓另一側(cè)。近10m高的堆土在房底地基土內(nèi)產(chǎn)生巨大側(cè)向力，加之樓房前方由于開(kāi)挖基坑出現(xiàn)凌空面，導(dǎo)致樁周土體產(chǎn)生10cm左右的水平位移，引起大樓向基坑方向傾斜，樓基下的預(yù)應(yīng)力管樁抗剪不足，致使大樓瞬間整體傾倒，見(jiàn)圖5。

圖5

1.6 大面積地面堆載

如圖6所示，工業(yè)建筑中的原料庫(kù)、成品庫(kù)，地面都是大面積堆載。5t/m2～15/m2地坪負(fù)荷，地坪將發(fā)生呈鍋底狀沉降變形，房基隨之產(chǎn)生內(nèi)傾式沉降和轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)庫(kù)內(nèi)有火車(chē)進(jìn)出，物料堆放到庫(kù)內(nèi)另一側(cè)時(shí)，地坪和房基沉降變形更為復(fù)雜。所以地坪地基和房基處理必須慎之又慎，否則將會(huì)發(fā)生既影響正常使用又有安全隱患的不良后果，此類(lèi)事例實(shí)踐中屢見(jiàn)不鮮。

圖6

1.7 使用不當(dāng)，偏置重型設(shè)備和大型集裝箱

業(yè)主在使用階段，忽視重型設(shè)備和大型集裝箱的超重影響，堆置到不該和限止堆放的位置，致使局部基礎(chǔ)附加壓力p0大增。按沉降s計(jì)算公式，這是與p0成正比例放大的。尤其是動(dòng)力設(shè)備，諸如高頻壓縮機(jī)、大噸位鍛錘等，均應(yīng)遠(yuǎn)離房屋基礎(chǔ)和增加減（隔）振措施。否則長(zhǎng)期振動(dòng)將大大增加房屋基礎(chǔ)下沉，引發(fā)建筑傾斜和墻體開(kāi)裂。

1.8 設(shè)計(jì)失誤

上海某工程，主體八層大樓建成使用9年，業(yè)主因功能調(diào)整，要求在某部位室外增設(shè)電梯間，見(jiàn)圖7。上海灘乃長(zhǎng)江的泥砂沖積而成，其地質(zhì)條件為一級(jí)河漫灘，深厚的軟弱土地基。由于地基承載力特征值為60～80kPa，壓縮模量為 1～3MPa，建筑物天然地基沉降量大這是不言而喻的。主體已使用九年，其沉降已相對(duì)穩(wěn)定，而新建電梯房，設(shè)計(jì)人也按常規(guī)做法，采用天然地基。在交付使用時(shí)，電梯間進(jìn)出口平臺(tái)必與樓層標(biāo)高一致，但若干年后，新建電梯房將出現(xiàn)沉降變形，其沉降量約為80～100mm。電梯間進(jìn)出口的平臺(tái)板與原有建筑樓層板落差如此之大，影響正常通行。

圖7

1.9 忽略了樁基的擠土效應(yīng)

南京龍江地區(qū)地基土層既軟弱又深厚。某新建高層住宅與旁邊多年前建成的11+1層住宅相鄰，最近處距離4～5m，兩者都是樁筏基礎(chǔ)，但樁長(zhǎng)相差甚遠(yuǎn)。由于高層住宅基底下的預(yù)應(yīng)力管樁比較密集，又是遲后施工，側(cè)向擠土作用明顯。導(dǎo)致小高層相鄰樁也發(fā)生下沉斜歪和樓體外傾。

1.10 基坑支護(hù)失效而引發(fā)

南京紫竹林地區(qū)某高層建筑，基坑開(kāi)挖深度達(dá)7m。由于基坑支護(hù)樁內(nèi)傾偏斜過(guò)大，且防水帷幕失效，坑外地下泥砂流入基坑，地面由近及遠(yuǎn)出現(xiàn)平行于基坑的下沉裂縫。與基坑一條5m多寬的馬路之隔，垂直于基坑側(cè)壁的七層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓，其端山墻第1～3開(kāi)間墻體出現(xiàn)許多傾斜裂縫，散水坡也傾斜，明顯與外墻交接處縫隙加大。

2 防范與處治

2.1 山地建筑

選址時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)沖溝、陡坡、失穩(wěn)邊坡地帶，萬(wàn)不得已情況下必須采取處置。山洪沖溝人工疏通，防止梗阻滿溢亂流，按需增設(shè)引流設(shè)施。建設(shè)場(chǎng)地坡度15～20度為宜；若坡度≥30度時(shí)，不僅基底要做防滑移抗傾覆處治，還得注意到差異沉降，例如階梯狀基礎(chǔ)，基底下做褥墊層來(lái)調(diào)節(jié)差異沉降量。

倘發(fā)現(xiàn)上方邊坡有滑坡隱患，必須先治坡后蓋房。

2.2 相鄰建筑

多層建筑首先要注意兩建筑物的間距，一般要有7～10m間距。如不滿足則應(yīng)按地質(zhì)情況，測(cè)算基礎(chǔ)大小和埋置深度，防止發(fā)生因高低差埋深導(dǎo)致的基槽邊坡失穩(wěn)，否則應(yīng)采用臺(tái)階式降坡和素砼墊肩處理；相鄰基底應(yīng)力擴(kuò)散角重疊與否，基寬如何調(diào)整或作隔離處治等，相鄰基礎(chǔ)出現(xiàn)擠土效應(yīng)時(shí)用中間設(shè)置溝槽來(lái)釋放擠土應(yīng)力。終極目標(biāo)就是防止“磕頭式”沉降。

高層建筑如用天然地基，基礎(chǔ)埋深為建筑物高度的1/15，也應(yīng)按上述問(wèn)題防范與治理。若軟土地基，多半采用樁基，因有地下室，樁基既多又長(zhǎng)。相鄰建筑往往滿足不了樁的強(qiáng)大的側(cè)向擠土作用力，以致產(chǎn)生樁身側(cè)彎變形和樁間土隆起，這時(shí)在中央部位增設(shè)一排φ200（直徑）×10000～15000(深度）應(yīng)力釋放鉆孔，就迎刃而解了。

2.3 基坑周邊的建筑

新建高層建筑必有深基坑開(kāi)挖。如距基坑開(kāi)挖深度1.5～2倍的范圍，不論是多層還是高層建筑，都應(yīng)注意它們的沉降變形和傾斜問(wèn)題，這與基坑支護(hù)及開(kāi)挖密不可分，緣故如下：一是護(hù)壁在開(kāi)挖過(guò)程中是否內(nèi)向變位過(guò)大，導(dǎo)致側(cè)邊土體大位移；二是止水帷幕如失效，坑外泥砂涌入坑內(nèi)，坑外地面發(fā)生傾斜沉陷；三是坑中采用井管抽水降水，坑外地下水不斷流入坑中被抽走，水位大幅下降，引發(fā)地面建筑物沉降和差異沉降都額外擴(kuò)大，這會(huì)“引火燒身”的，處置它的有效方法，就是坑內(nèi)抽出的地下水，通過(guò)多點(diǎn)布置注水管又均勻回灌到坑外地下。

2.4 單體高層或超高層建筑

一般為箱（筏）基或樁筏基礎(chǔ)，當(dāng)其質(zhì)量中心與剛度中心的偏心矩e＞0.1W/A時(shí)，基底反力不是呈矩形分布而是呈梯形或三角形分布，那么基底左右兩端沉降差將超出限值，致使樓體過(guò)量?jī)A斜；倘若樁位均勻布置，樁群的支承合力作用點(diǎn)也偏離剛心點(diǎn)，不僅樁實(shí)際承載力大小各不相同，也會(huì)導(dǎo)致樓體傾斜。這兩種情況都要事前防范，一旦發(fā)生應(yīng)在適當(dāng)部位增補(bǔ)同樣長(zhǎng)度樁處理，也可增設(shè)加長(zhǎng)樁調(diào)平地基剛度達(dá)到糾偏扶正的目標(biāo)效果。

其它因地制宜、因事而定的防范與處治不再一一列述。