框架结构地基不均匀沉降检测鉴定及加固设计

范 晋
　　（辽宁省建设科学研究院，沈阳，110005）
　　摘 要：现有建筑物的病害现象越来越普及，如何去鉴定病害原因及病害处理方案正越来越受到人们的关注，本文通过一个工程实例，给出某框架结构地基不均匀沉降的检测鉴定方法及加固设计方案。本文对该工程地基基础加固方法采用旋喷桩方法。
　　关键词：检测鉴定；加固设计；旋喷桩；

　　1 工程概况
　　该工程为主体四层局部五层框架结构，外墙采用300厚MU5烧结粘土空心砖砌筑，内墙采用200（90）烧结粘土空心砖砌筑，60厚隔墙为MU10机制红砖M10水泥砂浆砌筑。2007年3月开工，2007年11月竣工，竣工后一直用作消防大队办公楼使用。该工程建筑面积约为3096m2。
　　该办公楼建在原砖厂取土大坑上，地基采用回填土及撼砂垫层，基础采用柱下独立基础。
　　2 检测鉴定
　　该办公楼一层～四层大部分填充墙体存在裂缝，为确定裂缝产生原因，需对墙体裂缝进行检测鉴定，检测内容如下：
　　2.1 现场检测
　　现场对该办公楼墙体裂缝进行宏观勘察，勘察结果如下：从整体看，该办公楼所有纵、横墙体均产生正八字型斜裂缝，裂缝总体表现为下部墙体重、上层墙体轻。裂缝形态为正八字型，说明中部沉降大，两侧沉降小。下面为典型的裂缝形式：
　　1）南外纵墙产生明显八字形裂缝，且呈现下部严重，越到上部越轻形态，详见附图1；
　　2）一层东山墙墙体开裂，详见附图2；
　　3）一层内横墙墙体开裂，详见附图3；
　　4）一层北外纵墙墙体开裂（由于北外纵墙外部干挂理石，从外部无法检测，只能从室内勘察），详见附图4；
　　5）一层内纵墙墙体开裂，详见附图5;
　　6）经对部分柱、梁外部抹灰裂缝严重处凿掉后进行检查，柱、梁砼未见裂缝。二层～四层以上墙体裂缝形态同一层相似，楼层越高，裂缝程度越轻。

　　2.2 有关资料收集、调查
　　该办公楼建筑场地原为砖厂取土场，开挖取土深度7～10米，该办公楼大部座落于取土坑内。据有关档案记载，2006年8月23日～24日进行地质勘察，之后进行基础施工，基础施工时，将基底及坑底清除至原土层，坑底标高-10.53～-4.50，然后做回填土并分层压实，回填土施工完成后由朝阳鑫诚工程勘察有限公司于2006年10月16日对碾压后回填土进行了重型动力触探试验,其承载力特征值大于120KPa。在回填土上，-4.50～-2.30范围内做分层撼砂处理，撼砂长为60米、宽为22米、深2.2米。撼砂后由锦州衡基检测有限公司于2007年3月20日至22日对砂垫层地基承载力进行了静载荷试验,结论为该工程试验点在影响深度内地基承载力特征值满足设计要求的180KPa。柱下独立基础座落于经撼砂处理的砂垫层地基上。
　　该办公楼于2007年11月9日竣工并交付使用，据建设方口述，该办公楼11月末即出现裂缝，并逐渐加剧。距该办公楼东山墙约8m处的空地，原为洗车场，水量较大地面经常积水。
　　2.3 裂缝原因分析
　　宏观勘察及调查表明，该办公楼填充墙体裂缝普遍存在，且为底层严重，楼层越高裂缝程度越轻。经对裂缝的形态、走向进行分析，该办公楼填充墙体裂缝系由基础不均匀沉降导致的上部结构开裂[1]，沉降量最大部位为南外纵墙中间部位，地质勘察资料显示，此部位为整幢办公楼位于取土坑的最深处。基础产生不均匀沉降的原因为：
　　1）根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规定,取基础宽度为4.5m,经计算地基变形计算深度宜为8.5m,建筑物西北部地基为撼砂层及下面原土层,其他部位为撼砂层及深度不等的回填土层,即建筑物下地基土不一致。
　　2）该办公楼位于不均匀地基上，原砖厂取土坑回填土经碾压处理时间很短，未经长时间自然沉降，虽然表面承载力特征值大于120KPa，但不排除内部不密实，承载力特征值小于120KPa 可能，对上部建筑物基础产生不均匀沉降造成隐患。
　　3）在分层撼砂处理中，每500mm为一层用18吨振动压路机往复碾压成型，不满足设计分层厚度为300mm的要求；所用的中砂试验结果表明，其含泥量均大于3％，不满足设计不大于3％的要求[2]。
　　4）距该办公楼东山墙约8m处的空地原为洗车场，常大面积积水，水渗入地基土，对地基土造成浸泡，加剧建筑物基础产生不均匀沉降。
　　5）从设计上讲，设计经验不足，此类场地宜采用桩基础。
　　2.4 鉴定结论
　　1）经检测，该办公楼梁、板、柱构件未发现结构性裂缝。各层纵、横墙体均出现斜裂缝。经对该办公楼墙体裂缝进行宏观勘察及对该办公楼地基土回填情况和有关资料进行收集、调查，推断该办公楼填充墙体裂缝系由地基基础不均匀沉降导致的上部结构开裂。
　　2）造成基础不均匀沉降的原因为：
　　该工程采用人工地基处理，但缺少相应的地基变形计算参数，从该工程竣工使用到目前建筑物填充墙体的裂缝出现的形态、分布、大小及基础沉降速度上看，该工程基础不均匀沉降的原因是由于人工地基与原土地基不均匀而产生的不均匀沉降。到目前该工程仅使用4～５个月，墙体最大裂缝已达10mm，说明该工程基础沉降速度相对较快，为确保工程安全起见，建议应立即进行地基基础加固处理。
　　3 加固方案设计
　　该工程墙体裂缝主要由地基不均匀沉降引起的，最大裂缝已达10mm，需对地基基础进行加固处理。本工程采用旋喷桩方法进行地基基础加固。
　　3.1 旋喷桩概况
　　高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用[3]。
　　3.2 方案设计
　　该工程为框架结构，基础为独立基础，该结构墙体裂缝是由地基基础不均匀沉降引起的，需对地基基础进行加固处理。该建筑为独立基础，可通过旋喷桩方法改变地基基础形式，以解决沉降问题。加固平面示意图及详图详见附图6～附图7 所示。

　　采用旋喷桩处理后，房屋沉降等到控制。旋喷桩尺寸及数量详见表1 所示。

　　4 结 论
　　本文通过一个工程实例介绍了地基基础不均匀沉降的检测鉴定及加固设计方法，给出结论如下：
　　⑴ 通过对该结构墙体裂缝形态、走势分析，给出该裂缝为地基基础不均匀沉降引起的。
　　⑵ 造成基础不均匀沉降的原因为：地基撼砂处理不满足规范要求、消防用水未正确排入下水管道及设计人员经验不足等因素。
　　⑶ 该工程仅使用4～5个月，墙体最大裂缝已达10mm，说明该工程基础沉降速度相对较快，需立即进行地基基础加固处理。
　　⑷ 合理的加固方法可以提高建筑物承载能力，延伸建筑物的使用寿命。
　　⑸ 加固改造工程在我国建筑业发展越来越迅速，新的加固方法需要我们设计人员去进一步开发。
　　参考文献
　　[1] 袁海军，姜红.建筑结构检测鉴定与加固手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
　　[2] 中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范[S].北京:中国工业出版社,2002.
　　[3] 郑俊杰.地基处理技术[M]. 武汉:华中科技大学出版社,2009.
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