框架結構地基不均勻沉降檢測鑒定及加固設計

范 晉
　　（遼寧省建設科學研究院，沈陽，110005）
　　摘 要：現有建筑物的病害現象越來越普及，如何去鑒定病害原因及病害處理方案正越來越受到人們的關注，本文通過一個工程實例，給出某框架結構地基不均勻沉降的檢測鑒定方法及加固設計方案。本文對該工程地基基礎加固方法采用旋噴樁方法。
　　關鍵詞：檢測鑒定；加固設計；旋噴樁；

　　1 工程概況
　　該工程為主體四層局部五層框架結構，外墻采用300厚MU5燒結粘土空心磚砌筑，內墻采用200（90）燒結粘土空心磚砌筑，60厚隔墻為MU10機制紅磚M10水泥砂漿砌筑。2007年3月開工，2007年11月竣工，竣工后一直用作消防大隊辦公樓使用。該工程建筑面積約為3096m2。
　　該辦公樓建在原磚廠取土大坑上，地基采用回填土及撼砂墊層，基礎采用柱下獨立基礎。
　　2 檢測鑒定
　　該辦公樓一層～四層大部分填充墻體存在裂縫，為確定裂縫產生原因，需對墻體裂縫進行檢測鑒定，檢測內容如下：
　　2.1 現場檢測
　　現場對該辦公樓墻體裂縫進行宏觀勘察，勘察結果如下：從整體看，該辦公樓所有縱、橫墻體均產生正八字型斜裂縫，裂縫總體表現為下部墻體重、上層墻體輕。裂縫形態為正八字型，說明中部沉降大，兩側沉降小。下面為典型的裂縫形式：
　　1）南外縱墻產生明顯八字形裂縫，且呈現下部嚴重，越到上部越輕形態，詳見附圖1；
　　2）一層東山墻墻體開裂，詳見附圖2；
　　3）一層內橫墻墻體開裂，詳見附圖3；
　　4）一層北外縱墻墻體開裂（由于北外縱墻外部干掛理石，從外部無法檢測，只能從室內勘察），詳見附圖4；
　　5）一層內縱墻墻體開裂，詳見附圖5;
　　6）經對部分柱、梁外部抹灰裂縫嚴重處鑿掉后進行檢查，柱、梁砼未見裂縫。二層～四層以上墻體裂縫形態同一層相似，樓層越高，裂縫程度越輕。

　　2.2 有關資料收集、調查
　　該辦公樓建筑場地原為磚廠取土場，開挖取土深度7～10米，該辦公樓大部座落于取土坑內。據有關檔案記載，2006年8月23日～24日進行地質勘察，之后進行基礎施工，基礎施工時，將基底及坑底清除至原土層，坑底標高-10.53～-4.50，然后做回填土并分層壓實，回填土施工完成后由朝陽鑫誠工程勘察有限公司于2006年10月16日對碾壓后回填土進行了重型動力觸探試驗,其承載力特征值大于120KPa。在回填土上，-4.50～-2.30范圍內做分層撼砂處理，撼砂長為60米、寬為22米、深2.2米。撼砂后由錦州衡基檢測有限公司于2007年3月20日至22日對砂墊層地基承載力進行了靜載荷試驗,結論為該工程試驗點在影響深度內地基承載力特征值滿足設計要求的180KPa。柱下獨立基礎座落于經撼砂處理的砂墊層地基上。
　　該辦公樓于2007年11月9日竣工并交付使用，據建設方口述，該辦公樓11月末即出現裂縫，并逐漸加劇。距該辦公樓東山墻約8m處的空地，原為洗車場，水量較大地面經常積水。
　　2.3 裂縫原因分析
　　宏觀勘察及調查表明，該辦公樓填充墻體裂縫普遍存在，且為底層嚴重，樓層越高裂縫程度越輕。經對裂縫的形態、走向進行分析，該辦公樓填充墻體裂縫系由基礎不均勻沉降導致的上部結構開裂[1]，沉降量最大部位為南外縱墻中間部位，地質勘察資料顯示，此部位為整幢辦公樓位于取土坑的最深處。基礎產生不均勻沉降的原因為：
　　1）根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）規定,取基礎寬度為4.5m,經計算地基變形計算深度宜為8.5m,建筑物西北部地基為撼砂層及下面原土層,其他部位為撼砂層及深度不等的回填土層,即建筑物下地基土不一致。
　　2）該辦公樓位于不均勻地基上，原磚廠取土坑回填土經碾壓處理時間很短，未經長時間自然沉降，雖然表面承載力特征值大于120KPa，但不排除內部不密實，承載力特征值小于120KPa 可能，對上部建筑物基礎產生不均勻沉降造成隱患。
　　3）在分層撼砂處理中，每500mm為一層用18噸振動壓路機往復碾壓成型，不滿足設計分層厚度為300mm的要求；所用的中砂試驗結果表明，其含泥量均大于3％，不滿足設計不大于3％的要求[2]。
　　4）距該辦公樓東山墻約8m處的空地原為洗車場，常大面積積水，水滲入地基土，對地基土造成浸泡，加劇建筑物基礎產生不均勻沉降。
　　5）從設計上講，設計經驗不足，此類場地宜采用樁基礎。
　　2.4 鑒定結論
　　1）經檢測，該辦公樓梁、板、柱構件未發現結構性裂縫。各層縱、橫墻體均出現斜裂縫。經對該辦公樓墻體裂縫進行宏觀勘察及對該辦公樓地基土回填情況和有關資料進行收集、調查，推斷該辦公樓填充墻體裂縫系由地基基礎不均勻沉降導致的上部結構開裂。
　　2）造成基礎不均勻沉降的原因為：
　　該工程采用人工地基處理，但缺少相應的地基變形計算參數，從該工程竣工使用到目前建筑物填充墻體的裂縫出現的形態、分布、大小及基礎沉降速度上看，該工程基礎不均勻沉降的原因是由于人工地基與原土地基不均勻而產生的不均勻沉降。到目前該工程僅使用4～５個月，墻體最大裂縫已達10mm，說明該工程基礎沉降速度相對較快，為確保工程安全起見，建議應立即進行地基基礎加固處理。
　　3 加固方案設計
　　該工程墻體裂縫主要由地基不均勻沉降引起的，最大裂縫已達10mm，需對地基基礎進行加固處理。本工程采用旋噴樁方法進行地基基礎加固。
　　3.1 旋噴樁概況
　　高壓旋噴樁，是以高壓旋轉的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續搭接的水泥加固體。施工占地少、振動小、噪音較低，但容易污染環境，成本較高，對于特殊的不能使噴出漿液凝固的土質不宜采用[3]。
　　3.2 方案設計
　　該工程為框架結構，基礎為獨立基礎，該結構墻體裂縫是由地基基礎不均勻沉降引起的，需對地基基礎進行加固處理。該建筑為獨立基礎，可通過旋噴樁方法改變地基基礎形式，以解決沉降問題。加固平面示意圖及詳圖詳見附圖6～附圖7 所示。

　　采用旋噴樁處理后，房屋沉降等到控制。旋噴樁尺寸及數量詳見表1 所示。

　　4 結 論
　　本文通過一個工程實例介紹了地基基礎不均勻沉降的檢測鑒定及加固設計方法，給出結論如下：
　　⑴ 通過對該結構墻體裂縫形態、走勢分析，給出該裂縫為地基基礎不均勻沉降引起的。
　　⑵ 造成基礎不均勻沉降的原因為：地基撼砂處理不滿足規范要求、消防用水未正確排入下水管道及設計人員經驗不足等因素。
　　⑶ 該工程僅使用4～5個月，墻體最大裂縫已達10mm，說明該工程基礎沉降速度相對較快，需立即進行地基基礎加固處理。
　　⑷ 合理的加固方法可以提高建筑物承載能力，延伸建筑物的使用壽命。
　　⑸ 加固改造工程在我國建筑業發展越來越迅速，新的加固方法需要我們設計人員去進一步開發。
　　參考文獻
　　[1] 袁海軍，姜紅.建筑結構檢測鑒定與加固手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2003.
　　[2] 中國建筑科學研究院.建筑地基處理技術規范[S].北京:中國工業出版社,2002.
　　[3] 鄭俊杰.地基處理技術[M]. 武漢:華中科技大學出版社,2009.
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