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【摘 要】本文对某小区住宅楼基础不均匀沉降造成建筑物开裂的地基处理的实际案例分析，阐述灌浆加固和静力压桩加固在楼房地基沉降加固处理的应用，提出技术可行、质量可靠、安全稳妥、经济合理最优方案。
【关键词】建筑物；基础加固；方案
前言
随着房地产业的兴起, ,建筑业迅速发展,建筑工程质量逐年提高,但工程质量事故还时有发生,造成了许多不应有的损失。基础不均匀沉降造成楼房开裂等质量问题也有存在；这是由于各地区的工程地质条件不同,土层分布、土的物理力学性质不同,既使同一建筑场地,往往土质也不均匀,在进行工程勘察、工程设计与施工中,如果对地基条件掌握不全，造成房屋基础不均匀沉降和房屋开裂。处理不当,就可能导致事故的发生,这些都会给国家和人民造成不应有的损失。因此,准确分析事故,合理地处理事故,是当前建筑业亟待解决的一个大问题。
1 基础加固处理方法
目前对建筑物基础沉降加固处理的方法有许多种,但常用的有以下两种:
1.1 灌浆加固:用钻机在基础上成孔至要加固的土层,然后用高压灌浆设备将配制好的水泥化学浆液灌入地层,通过劈裂、挤压作用,使土层与浆液产生物理化学反应而胶结,从而达到改善土体结构和性能的目的,提高土体的强度。
1.2 静力压桩加固:利用建筑物的承重柱重力作为反力,通过一套液(油)压设备,把预制桩分节压入土中,上下节桩接驳用预埋角铁焊接。压桩由液压控制,当压力达设计荷载并基本满足计划桩长要求时则终桩,终桩时的单桩承载力可直接从压桩设备的仪表中反映出来。终桩后将压入桩的桩头钢筋与原基础钢筋焊接,并浇注砼承台与基础连为一体,从而将上部结构的荷载通过桩直接传递到坚硬土层。
建筑物出现不均匀沉降,无论是采取灌浆加固还是静力压桩加固,都会给工程造成一定的损失,此时应考虑的是如何将损失降到最低限度。
2 工程实例
2.1 工程概况：
某小区住宅楼一幢，高六层,框架结构的建筑物,长56.0ｍ,宽14.5ｍ,占地面积812ｍ,原设计采用人工挖孔桩基础,由于场地工程地质情况复杂,住宅楼中段和东段分别分布有一层厚为3～6ｍ和7～9ｍ的流塑状淤泥,使建筑区内部分地段挖孔桩方案无法实施,而改用条形基础下的砂垫层方案(垫层厚度1.00ｍ),而西段淤泥层较薄(厚1～2ｍ),却浇注了16条桩柱,于是同一建筑物采用了两种在受力和变形方面完全不同的基础型式。1995年建成使用,使用期间发现不均匀沉降,导致该住宅楼结构出现严重拉裂和剪切破坏,危及安全使用。
2.2 工程地质概况：
经对住宅楼场地进行工程地质勘察,其地层结构如下：由上至下依次为:(1)填土:黄褐色,土质松软,层厚0.79～2.00ｍ。(2)粉质粘土:灰～灰黄色,上部0.40～0.60ｍ为耕土,软塑,Ｎ=2击,ｆｋ=80～90ｋＰａ。(3)淤泥(泥炭土):黑褐色,局部夹粉土,流塑,Ｎ=1～2击,ｆｋ=40～60ｋＰａ,层厚0.00～7.87ｍ,层面埋深1.00～3.75ｍ。(4)冲积土;土性为砂质粘性土,灰白、浅黄色,含村细沙砾,可塑,Ｎ=5～13击,ｆｋ=100～230ｋＰａ,层厚1.70～7.30ｍ,层面埋深2.10～9.07ｍ。(5)土性为砂质粘性土,浅黄褐色,含中粗砂,可塑～硬塑,Ｎ=13～24击,ｆｋ=230～320ｋＰａ,层厚2.90～9.00ｍ,层面埋深4.00～12.26ｍ。(6)冲积中砂:Ｎ>50击,层面埋深8.17～22.68ｍ。
2.3 沉降原因分析
2.3.1 地质因素:据钻探揭露,住宅楼建造在第四纪辽河冲积平原上,地下水丰富,水位埋深约0.30ｍ,淤泥(含腐木)等软土的分布极不均匀,层厚由西向东递增,这是造成住宅楼不均匀沉降的客观因素。
2.3.2 结构因素:同一住宅楼,采用了两种不同的基础型式,地质条件较好的西段,采用人工挖孔桩基础,桩端支承在坚硬状的残积土层里,而地质条件极差的东段,则采用了条形基础下的砂垫层,垫层厚仅1.0ｍ,未作压密处理。根据推算,采用桩基础的最终下沉量仅为2.4ｍｍ(设桩长9ｍ,进入坚硬状土层),而采用条形基础下砂垫层处理的基础经推算仍有180ｍｍ的沉降量,条形基础的刚度起不到变形(沉降)调节作用,因此导致住宅楼的不均匀沉降,影响到楼房的安全使用,所以需要尽快处理。
3 加固方案：
为确保该楼房的安全使用,对该建筑物的处理宜把上部结构的加固和地基的处理结合起来进行。先处理地基,以控制地基的繼续沉降,后加固上部结构。根据钻探和变形测量资料显示,对厂房地基的加固可采用压力灌浆补强和静力压桩等方法,但根据业主的要求以不影响生活为原则,同时受场地工程地质条件的影响,决定采用压力灌浆加固法。
压力灌浆加固本次加固目的旨在通过浆体的渗压改善软土地基的承载力和压缩(变形)模量,逐渐减少地基的沉降量,以满足楼房的使用要求。
3.1 机理：以一定的液压,将水泥和化学浆通过双液管注入土中,并使之迅速凝固,同时对软土进行割裂、扩散挤压和充填,并伴随一定的物理化学作用,一方面促使浆体,在软土中形成脉状充填;另一方面又使软土产生压缩和脱水固结,从而达到加固的目的。
3.2 工艺流程：制浆→成孔下管→液压注浆→割裂→挤压与充填→固结。
3.3 技术措施-灌浆孔的布置:按每根柱位的四周布置5个孔,孔距1.5～1.9ｍ不等,加固深度6.0～9.5ｍ,深孔底部进入残积土层。注浆采用低压、慢灌、多量工艺,以便注入较多的浆体。重复注浆:在软土较厚的孔段,为增强注浆效果,往往在第一次注浆中,使之在一定浆压作用的范围内形成一道不规则的帷幕,再冲洗灌浆孔进行二次注浆,使浆液充分而有效的充填。先下后上或先上后下分层注浆:先下后上是成孔后浆液浆管下落至孔底,并由孔底开始注浆,而后一边注浆一边上拔灌浆管,使浆液从孔底开始扩散,以利于加固软土;先上后下是从基础底板深度开始注浆,而后逐渐向孔底延伸,先使砂垫层获得有效的加固。
3.4 施工效果监控：加固效果的好坏,直接关系到楼房的安全使用,为检验加固效果,主要采取的措施是沉降观测,其成果也是本工程竣工验收的主要技术依据。本次加固处理对沉降值的质量指标定为:被加固的柱位其施工期间的沉降值在正常情况下累计≤10ｍｍ(指开工至施工结束),竣工后的沉降量应满足≤2ｍｍ/月,凡满足此质量指标者,均可判定为达到了加固效果。据施工后的观测资料显示,竣工后第一次(33ｄ)的沉降观测,测得最大沉降量为-1.7ｍｍ,满足加固后沉降值<2ｍｍ/月的质量指标,达到了加固的预期效果,质量良好。
4 结论：
目前较普遍的观点认为,压力灌浆加固法是一种投资相对较少,快速而又有效的方法;而静力压桩加固法是将桩压至地基中的硬塑状态的砂质粘性土层中,上部结构的荷载通过桩直接转移到深部,由坚硬状态的土层承受,这样条基下的砂垫层和软土层地基处于释荷状态,而桩的受力和传力直接,故处理效果明显。因此,遇到实际问题时应该具体问题具体分析,在采取加固措施前应从技术可行、质量可靠、安全稳妥、经济合理四个方面作综合分析,选出最优方案,否则将会使问题越来越复杂,造成的损失也会越大。
作者简介：
马玉祥，男，汉族，1986-，辽宁省盘锦市城市开发办公室，长期从事城市开发建设及水文地质、工程地质工作。
纪永久，男，汉族2009-。辽河油田筑路工程公司，一直从事道路及桥梁施工管理工作
【关键词】建筑物；基础加固；方案
前言
随着房地产业的兴起, ,建筑业迅速发展,建筑工程质量逐年提高,但工程质量事故还时有发生,造成了许多不应有的损失。基础不均匀沉降造成楼房开裂等质量问题也有存在；这是由于各地区的工程地质条件不同,土层分布、土的物理力学性质不同,既使同一建筑场地,往往土质也不均匀,在进行工程勘察、工程设计与施工中,如果对地基条件掌握不全，造成房屋基础不均匀沉降和房屋开裂。处理不当,就可能导致事故的发生,这些都会给国家和人民造成不应有的损失。因此,准确分析事故,合理地处理事故,是当前建筑业亟待解决的一个大问题。
1 基础加固处理方法
目前对建筑物基础沉降加固处理的方法有许多种,但常用的有以下两种:
1.1 灌浆加固:用钻机在基础上成孔至要加固的土层,然后用高压灌浆设备将配制好的水泥化学浆液灌入地层,通过劈裂、挤压作用,使土层与浆液产生物理化学反应而胶结,从而达到改善土体结构和性能的目的,提高土体的强度。
1.2 静力压桩加固:利用建筑物的承重柱重力作为反力,通过一套液(油)压设备,把预制桩分节压入土中,上下节桩接驳用预埋角铁焊接。压桩由液压控制,当压力达设计荷载并基本满足计划桩长要求时则终桩,终桩时的单桩承载力可直接从压桩设备的仪表中反映出来。终桩后将压入桩的桩头钢筋与原基础钢筋焊接,并浇注砼承台与基础连为一体,从而将上部结构的荷载通过桩直接传递到坚硬土层。
建筑物出现不均匀沉降,无论是采取灌浆加固还是静力压桩加固,都会给工程造成一定的损失,此时应考虑的是如何将损失降到最低限度。
2 工程实例
2.1 工程概况：
某小区住宅楼一幢，高六层,框架结构的建筑物,长56.0ｍ,宽14.5ｍ,占地面积812ｍ,原设计采用人工挖孔桩基础,由于场地工程地质情况复杂,住宅楼中段和东段分别分布有一层厚为3～6ｍ和7～9ｍ的流塑状淤泥,使建筑区内部分地段挖孔桩方案无法实施,而改用条形基础下的砂垫层方案(垫层厚度1.00ｍ),而西段淤泥层较薄(厚1～2ｍ),却浇注了16条桩柱,于是同一建筑物采用了两种在受力和变形方面完全不同的基础型式。1995年建成使用,使用期间发现不均匀沉降,导致该住宅楼结构出现严重拉裂和剪切破坏,危及安全使用。
2.2 工程地质概况：
经对住宅楼场地进行工程地质勘察,其地层结构如下：由上至下依次为:(1)填土:黄褐色,土质松软,层厚0.79～2.00ｍ。(2)粉质粘土:灰～灰黄色,上部0.40～0.60ｍ为耕土,软塑,Ｎ=2击,ｆｋ=80～90ｋＰａ。(3)淤泥(泥炭土):黑褐色,局部夹粉土,流塑,Ｎ=1～2击,ｆｋ=40～60ｋＰａ,层厚0.00～7.87ｍ,层面埋深1.00～3.75ｍ。(4)冲积土;土性为砂质粘性土,灰白、浅黄色,含村细沙砾,可塑,Ｎ=5～13击,ｆｋ=100～230ｋＰａ,层厚1.70～7.30ｍ,层面埋深2.10～9.07ｍ。(5)土性为砂质粘性土,浅黄褐色,含中粗砂,可塑～硬塑,Ｎ=13～24击,ｆｋ=230～320ｋＰａ,层厚2.90～9.00ｍ,层面埋深4.00～12.26ｍ。(6)冲积中砂:Ｎ>50击,层面埋深8.17～22.68ｍ。
2.3 沉降原因分析
2.3.1 地质因素:据钻探揭露,住宅楼建造在第四纪辽河冲积平原上,地下水丰富,水位埋深约0.30ｍ,淤泥(含腐木)等软土的分布极不均匀,层厚由西向东递增,这是造成住宅楼不均匀沉降的客观因素。
2.3.2 结构因素:同一住宅楼,采用了两种不同的基础型式,地质条件较好的西段,采用人工挖孔桩基础,桩端支承在坚硬状的残积土层里,而地质条件极差的东段,则采用了条形基础下的砂垫层,垫层厚仅1.0ｍ,未作压密处理。根据推算,采用桩基础的最终下沉量仅为2.4ｍｍ(设桩长9ｍ,进入坚硬状土层),而采用条形基础下砂垫层处理的基础经推算仍有180ｍｍ的沉降量,条形基础的刚度起不到变形(沉降)调节作用,因此导致住宅楼的不均匀沉降,影响到楼房的安全使用,所以需要尽快处理。
3 加固方案：
为确保该楼房的安全使用,对该建筑物的处理宜把上部结构的加固和地基的处理结合起来进行。先处理地基,以控制地基的繼续沉降,后加固上部结构。根据钻探和变形测量资料显示,对厂房地基的加固可采用压力灌浆补强和静力压桩等方法,但根据业主的要求以不影响生活为原则,同时受场地工程地质条件的影响,决定采用压力灌浆加固法。
压力灌浆加固本次加固目的旨在通过浆体的渗压改善软土地基的承载力和压缩(变形)模量,逐渐减少地基的沉降量,以满足楼房的使用要求。
3.1 机理：以一定的液压,将水泥和化学浆通过双液管注入土中,并使之迅速凝固,同时对软土进行割裂、扩散挤压和充填,并伴随一定的物理化学作用,一方面促使浆体,在软土中形成脉状充填;另一方面又使软土产生压缩和脱水固结,从而达到加固的目的。
3.2 工艺流程：制浆→成孔下管→液压注浆→割裂→挤压与充填→固结。
3.3 技术措施-灌浆孔的布置:按每根柱位的四周布置5个孔,孔距1.5～1.9ｍ不等,加固深度6.0～9.5ｍ,深孔底部进入残积土层。注浆采用低压、慢灌、多量工艺,以便注入较多的浆体。重复注浆:在软土较厚的孔段,为增强注浆效果,往往在第一次注浆中,使之在一定浆压作用的范围内形成一道不规则的帷幕,再冲洗灌浆孔进行二次注浆,使浆液充分而有效的充填。先下后上或先上后下分层注浆:先下后上是成孔后浆液浆管下落至孔底,并由孔底开始注浆,而后一边注浆一边上拔灌浆管,使浆液从孔底开始扩散,以利于加固软土;先上后下是从基础底板深度开始注浆,而后逐渐向孔底延伸,先使砂垫层获得有效的加固。
3.4 施工效果监控：加固效果的好坏,直接关系到楼房的安全使用,为检验加固效果,主要采取的措施是沉降观测,其成果也是本工程竣工验收的主要技术依据。本次加固处理对沉降值的质量指标定为:被加固的柱位其施工期间的沉降值在正常情况下累计≤10ｍｍ(指开工至施工结束),竣工后的沉降量应满足≤2ｍｍ/月,凡满足此质量指标者,均可判定为达到了加固效果。据施工后的观测资料显示,竣工后第一次(33ｄ)的沉降观测,测得最大沉降量为-1.7ｍｍ,满足加固后沉降值<2ｍｍ/月的质量指标,达到了加固的预期效果,质量良好。
4 结论：
目前较普遍的观点认为,压力灌浆加固法是一种投资相对较少,快速而又有效的方法;而静力压桩加固法是将桩压至地基中的硬塑状态的砂质粘性土层中,上部结构的荷载通过桩直接转移到深部,由坚硬状态的土层承受,这样条基下的砂垫层和软土层地基处于释荷状态,而桩的受力和传力直接,故处理效果明显。因此,遇到实际问题时应该具体问题具体分析,在采取加固措施前应从技术可行、质量可靠、安全稳妥、经济合理四个方面作综合分析,选出最优方案,否则将会使问题越来越复杂,造成的损失也会越大。
作者简介：
马玉祥，男，汉族，1986-，辽宁省盘锦市城市开发办公室，长期从事城市开发建设及水文地质、工程地质工作。
纪永久，男，汉族2009-。辽河油田筑路工程公司，一直从事道路及桥梁施工管理工作