某住宅樓較厚填方地基沉降因素及加固措施

吳小文

中城建設(shè)有限責(zé)任公司

1 引言

隨著大厚度填土地區(qū)不斷增長(zhǎng)的建設(shè)項(xiàng)目，出現(xiàn)了用地緊張的問(wèn)題，在解決該問(wèn)題的同時(shí)，人工造地、開(kāi)山填洼等方式又引發(fā)了一系列新問(wèn)題，比如濕陷性黃土變形與大厚度黃土填挖。填土性質(zhì)不均勻是由于所填土地區(qū)為濕陷性黃土地區(qū)所導(dǎo)致，其場(chǎng)地較為復(fù)雜，且堆積時(shí)間與環(huán)境、大厚度填土成分等不同，導(dǎo)致其性質(zhì)不均勻，要是遭受到浸水或振動(dòng)，該土體即會(huì)發(fā)生濕陷變形的不良后果，基于此問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)某些現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析，從而探討建筑物大厚度回填地基基礎(chǔ)沉降技術(shù)問(wèn)題及處理效果。

2 工程概況

通過(guò)對(duì)某小區(qū)進(jìn)行研究，該住宅小區(qū)中第一期二區(qū)7號(hào)樓、13 號(hào)樓以及17 號(hào)樓的建筑物結(jié)構(gòu)是無(wú)地下室全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其 13 號(hào)商住樓為 8 層，7 號(hào)、17 號(hào)為地上 7 層，樁徑900mm～1200mm，基礎(chǔ)采用機(jī)械鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁端持力層為中等風(fēng)化砂巖層；預(yù)計(jì)使用年限為50 年，二級(jí)耐火等級(jí)，7 度抗震設(shè)計(jì)烈度；17 號(hào)住宅樓總高24.25m，總建筑面積5681.1m2；7號(hào)住宅樓總高21.75m，總建筑面積6830.32m2。此住宅小區(qū)出現(xiàn)了房屋門(mén)窗變形、墻面不同程度開(kāi)裂的現(xiàn)象，三棟建筑都出現(xiàn)了不同程度的傾斜。

3 地質(zhì)環(huán)境條件

3.1 地形地貌

經(jīng)初步勘探得出該小區(qū)總體上東南低西北高，該場(chǎng)地地勢(shì)呈現(xiàn)較大的高低變化，最初地貌為黃土沖溝，其中，東南部與中部為沖溝，南部與北部則為山地，后期經(jīng)人為改造，利用人工填挖等方式使場(chǎng)地大致呈緩坡?tīng)睢Ｆ渲校搅盒『穸忍罘絽^(qū)域位于第13 號(hào)樓南側(cè)，原沖溝大厚度填方區(qū)域位于其北側(cè)，7 號(hào)、17號(hào)樓則基本位于原沖溝大厚度填方區(qū)域。

3.2 地層巖性

（1）中風(fēng)化砂巖層：半成巖，含少量暗色礦物，呈棕紅色，含有石膏、長(zhǎng)石、石英等礦物成分，構(gòu)造為巨厚層狀，厚1.35m～9.70m，中等風(fēng)化狀，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

（2）強(qiáng)風(fēng)化砂巖層：半成巖，含少量暗色礦物，呈棕紅色，含有石膏、長(zhǎng)石、石英等礦物成分，構(gòu)造為層狀，厚1.35m～3.50m，強(qiáng)風(fēng)化狀，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

（3）回填填土層：土質(zhì)均勻性差，無(wú)規(guī)律，粉土及碎石土構(gòu)成，碎石層及回填土層雜亂相間，稍密～密，稍濕～濕。層面厚5.90m～27.00m，高程1660.480m～1636.350m，顏色為褐黃色～棕黃色。

3.3 地下水

通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)，回填土表層土體與回填土接觸帶及原沖溝地表含水率較高，具有基巖裂隙水問(wèn)題，這樣會(huì)影響到回填下部土體和原沖溝地表土體，所以即便沒(méi)有地下水滲出情況，也需充分考慮地下水是否會(huì)對(duì)地基造成影響。

4 分析地基沉降

4.1 地基沉降的特征

（1）上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生額外的變形和應(yīng)力，與建筑物的地基不均勻沉降以及荷載差異等因素導(dǎo)致地基各位置所發(fā)生的地基沉降的沉降量不一致，造成一系列破壞，如局部樓梯傾斜，房屋散水開(kāi)裂下沉，房屋門(mén)窗變形開(kāi)裂，墻面不同程度開(kāi)裂。

（2）結(jié)構(gòu)自身存在變形協(xié)調(diào)的問(wèn)題，建筑物內(nèi)部出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，1、2層較輕，3、4、5層比較嚴(yán)重，17號(hào)縫隙寬度最大為1.7mm，7號(hào)樓的最大裂縫寬5.2mm。

（3）7號(hào)樓北偏西方向最大傾斜2.5‰，13號(hào)樓東面鋪面臺(tái)階發(fā)生沉降形變導(dǎo)致破裂現(xiàn)象的發(fā)生，建筑物的地基基礎(chǔ)梁下部發(fā)生濕陷沉降而產(chǎn)生的空洞大約高度為1.5m～2.0m，且13 號(hào)樓北偏東最大傾斜2.78‰，17號(hào)樓向北偏東最大傾斜2.25‰（見(jiàn)圖1）。經(jīng)探討，應(yīng)是碎石土和粉土回填雜亂，填土土質(zhì)成分復(fù)雜，再加上地表水下滲的問(wèn)題。綜合考慮建筑的沉降形變特征可知：地基沉降變形不均勻且其變形區(qū)域無(wú)規(guī)律；另一區(qū)域沒(méi)有地表水下滲問(wèn)題，存在填土濕陷性問(wèn)題，但是地基沉降變形問(wèn)題較輕。

圖1 建筑物傾斜監(jiān)測(cè)結(jié)果示意圖

4.2 發(fā)生沉降變形的原因

這三棟樓基本所處位置位于大厚度填方區(qū)及原沖溝的占較大部分，剩余小部分處在小厚度填方區(qū)。當(dāng)該項(xiàng)目竣工驗(yàn)收后，因?yàn)榻o排水管道中的排水管滲漏現(xiàn)象的發(fā)生、建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形和應(yīng)力及地基回填土導(dǎo)致沉降變形量加大及降雨等問(wèn)題。本住宅區(qū)建筑物的基礎(chǔ)皆為樁基礎(chǔ)，欠固結(jié)填土為其大部分樁身所處位置，因此當(dāng)填土濕陷發(fā)生后會(huì)導(dǎo)致樁周負(fù)摩阻力加大，引起樁基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，從而導(dǎo)致建筑物的上部結(jié)構(gòu)變形開(kāi)裂，對(duì)建筑物非常不利，甚至無(wú)法正常投入使用。有哪些原因造成地基沉降變形，思考如下。

（1）施工場(chǎng)地進(jìn)行了回填工作，所用粉土含水率較高，場(chǎng)地整平后，加上原沖溝內(nèi)地表水排水條件發(fā)生了一定程度的變化，從而增加了基巖表層和回填土下部的含水量，樁端巖土體承載力下降，從而造成實(shí)際樁端承載力不達(dá)標(biāo)。

（2）樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工間有一定誤差。現(xiàn)場(chǎng)工作人員通過(guò)采用在7號(hào)樓7號(hào)樁基開(kāi)挖探井的方式對(duì)樁身的自身參數(shù)檢查，發(fā)現(xiàn)樁端雖然進(jìn)入巖層但是與樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)的樁長(zhǎng)和勘察地層進(jìn)行比較，原地形沖蝕下切現(xiàn)象十分嚴(yán)重，地層起伏的幅度偏大，導(dǎo)致樁端進(jìn)入巖層深度達(dá)不到規(guī)范數(shù)值的要求。

（3）填土問(wèn)題，填土屬高壓縮性土，具有濕陷性強(qiáng)、不均勻且厚度大的問(wèn)題；這三棟住宅樓所處場(chǎng)地濕陷級(jí)別最大為Ⅳ級(jí)，由于地表水的下滲以及地下水的浸濕二者的影響下，強(qiáng)度隨壓縮性的變大而產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致地基發(fā)生下沉、樁基負(fù)摩阻力的增加。并且填土層底面的起伏性偏大，要是地基產(chǎn)生豎向的地基下沉，樁基會(huì)受到水平剪切力的影響，兩者的共同作用造成樁基的變形和不均勻沉降，進(jìn)而引發(fā)上部結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂和形變。

4.3 發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)場(chǎng)在施工進(jìn)行的過(guò)程中，若工程地質(zhì)勘察報(bào)告顯示該場(chǎng)地的地基土填土層在濕陷情況下為欠固結(jié)狀態(tài)，要是建筑發(fā)生傾斜并且傾斜的角度不斷地增大但仍處于規(guī)范要求4‰以?xún)?nèi)的，則無(wú)須展開(kāi)糾偏工作，加固建筑物即可；若填土產(chǎn)生自然固結(jié)，在負(fù)摩阻力影響下樁基的下拉荷載會(huì)不斷增強(qiáng)，會(huì)使房屋發(fā)生進(jìn)一步變形。

5 地基加固措施

根據(jù)本文前段所分析可知，該項(xiàng)目需要對(duì)三棟住宅樓的樁基承載力采取相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)措施進(jìn)行地基加固，主要采用上部結(jié)構(gòu)加固、樁基礎(chǔ)、微型鋼管樁及筏板的方式治理，基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)則主要利用筏板和微型鋼管樁增加到原有樁基周?chē)姆椒ā?/p>

5.1 加固建筑物上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)由于地基發(fā)生地基不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致其梁、柱、墻的受力狀況會(huì)發(fā)生明顯變化，進(jìn)而使部分構(gòu)件形成變形開(kāi)裂，因此需要嚴(yán)格把控上部結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件中的主要受力構(gòu)件，要是樓梯沉降現(xiàn)象發(fā)生而導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫，在進(jìn)行裂縫處理時(shí)主要是通過(guò)采取環(huán)氧樹(shù)脂封閉處理寬度超過(guò)規(guī)定的裂縫，使用外包碳纖維布的方式對(duì)影響建筑物正常使用的梁中間開(kāi)裂部位進(jìn)行加固處理。上部結(jié)構(gòu)抹灰層發(fā)生開(kāi)裂變形，應(yīng)根據(jù)具體情況井形修補(bǔ)或鏟除局部重做。

5.2 樁基礎(chǔ)

增加13 號(hào)1 單元豎向剛度，沉降開(kāi)裂柱子位子外，各要做4根間距1200mm，直徑0.1m的鋼筋混凝土灌注樁，樁體選取的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，施工工藝選取沖孔樁，孔的深度進(jìn)入中風(fēng)化巖層2m，進(jìn)行樁基加固。

5.3 微型鋼管樁

在補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以通過(guò)選取190微型鋼管樁加強(qiáng)建筑物的樁基承載力。沖孔的深度需進(jìn)入中風(fēng)化巖層2m，布設(shè)6m長(zhǎng)螺旋式溢漿孔在中風(fēng)化巖層以上的鋼管樁壁，將漿體水灰比為1：0.75的水泥漿在1MPa壓力下間歇性的注入樁內(nèi)。

5.4 筏板

將60cm厚C35鋼筋混凝土筏板設(shè)于13號(hào)樓一層樓板下，將0.5m厚的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35的鋼筋混凝土筏板設(shè)于7號(hào)和17 號(hào)樓一層樓板以下，原樁基和新增的鋼管樁通過(guò)連接新增樁基和筏板的方式構(gòu)成一個(gè)整體，便可共同受力。

6 結(jié)語(yǔ)

由于該項(xiàng)目中的三棟建筑物的地基位于原沖溝之上和大厚度填方區(qū)的部分占比較大，所以基礎(chǔ)填土與上部結(jié)構(gòu)荷載的二者作用下，從而基礎(chǔ)填土固結(jié)沉降加大，導(dǎo)致其發(fā)生地基不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。建筑物樁基在地基水平剪切力和豎向負(fù)摩阻力的影響下形成變形和不均勻沉降，進(jìn)而使上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂變形。樁端巖土體的承載力在基巖表層和回填土下部含水量增加的情況下呈下降趨勢(shì)，實(shí)際樁端承載力并不達(dá)標(biāo)。因此，需要采用上部結(jié)構(gòu)加固、樁基礎(chǔ)、微型鋼管樁及筏板的方式對(duì)7號(hào)、13號(hào)、17號(hào)樓的現(xiàn)有樁基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固和綜合治理。