某學生宿舍樓不均勻沉降糾偏處理方案設(shè)計

[摘 要]本文介紹了某學校學生宿舍樓出現(xiàn)不均勻沉降后，進行糾傾加固處理的全過程。論述了如何針對不同的工程情況選擇糾傾方案，針對糾傾過程中出現(xiàn)的不同情況如何變更更有效的施工方案，并闡述了采用應(yīng)力解除法進行糾傾加固的施工方法。

[關(guān)鍵詞]不均勻沉降 糾傾 應(yīng)力解除

一、工程概況

某學校一學生宿舍樓地處軟土地區(qū)，東西向長39.48m，南北向?qū)?1.24m，高21m，為六層磚混結(jié)構(gòu)，每層均設(shè)圈梁和構(gòu)造柱，總建筑面積2650㎡，宿舍樓采用人工地基，鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.8m，標準跨基地壓力113Kpa.該宿舍樓于1994年開工，1995年9月投入使用后不久，發(fā)現(xiàn)樓房出現(xiàn)沉降，經(jīng)觀測，沉降較均勻且已穩(wěn)定，墻體未見明顯裂縫。1999年因鄰近新建兩座大樓，在開挖新樓6m深基坑的過程中，由于基坑距原宿舍樓較近等原因，致使宿舍樓北側(cè)地基土向東北側(cè)（新基坑方向）產(chǎn)生過量水平位移和沉降，引起宿舍樓向東北側(cè)產(chǎn)生不均勻沉降和傾斜（見圖1）。南北兩側(cè)沉降差接近50cm，到糾偏施工開工前，宿舍樓北側(cè)墻體的最大傾斜率已達23.95‰，超出我國危險房屋鑒定標準（JGJ125-99）規(guī)定的7‰標準3倍還多，且室內(nèi)地坪出現(xiàn)開裂，墻壁、屋蓋和樓板、梁多處出現(xiàn)裂縫。

二、質(zhì)量問題原因分析

校方委托某工程勘察院進行糾傾處理，對房屋進行觀測（觀測記錄見表1）。

根據(jù)建筑場地的地質(zhì)資料及有關(guān)施工圖紙，結(jié)合沉降觀測的數(shù)據(jù)報告中的有關(guān)數(shù)據(jù)，繪制C、D兩個觀測點的沉降-時間曲線，可分析出建筑物的傾斜是由以下幾個方面的原因造成的。

1.宿舍樓所在地原來是由魚塘回填而成的場地，地質(zhì)條件差（見圖2），其土層①層為雜填土和素填土，厚度達4.9～7.5m；②層為淤泥質(zhì)土，厚2.8～5.7m（東厚西?。虎蹖訛榉圪|(zhì)黏土，厚5～13m，地基土含水量大，均為高壓縮性，強度低，為軟弱土地基，這是樓房發(fā)生傾斜事故的主要原因之一。

2.因宿舍樓東北側(cè)與其平行的位置新建兩座大樓，在開挖深基坑的過程中，基坑距離宿舍樓過近，且由于新基坑開挖時鋼板排樁支護結(jié)構(gòu)處理不力，致使宿舍樓東側(cè)地基土向東北側(cè)（基坑方向）產(chǎn)生過量水平位移和不均勻沉降，也是導致傾斜事故的主要原因。

3.宿舍樓的西南側(cè)坐落在原魚塘的堤梗小道上，堤梗小道為壓實的回填土，土層較厚，經(jīng)過了多年的壓實，承載力大大的提高了，而東側(cè)回填土較厚，且下面軟土深厚。

4.設(shè)計中建筑物的重心與基礎(chǔ)底面形心不重合，向北偏多了約120㎜.

5.由于房屋不斷沉降和傾斜，偏心率也愈來愈大，基底南北兩側(cè)的應(yīng)力分布也更加不均勻，故沉降速率的差異日趨嚴重。

三、質(zhì)量問題處理

1.糾偏加固方案的選擇。建筑物的糾偏方案有很多種，第一類為迫降糾傾技術(shù)，迫降糾傾效果較慢，但成本相對較低，包括：①壓重迫降法：在建筑物沉降較少的一側(cè)堆載壓重，迫使地基土變形產(chǎn)生沉降，達到糾傾的目的。②基礎(chǔ)底部地基中掏土糾傾：在沉降較少的基礎(chǔ)下直接掏土，減小基礎(chǔ)與土的接觸面積，土的接觸壓力隨之增大，使基地土側(cè)向被擠出，從而加快基礎(chǔ)的下沉，達到糾傾扶正的目的。③基礎(chǔ)側(cè)地基中掏土糾傾：在沉降小的一側(cè)靠近建筑物基礎(chǔ)邊緣的指定部位，按一定順序鉆相當數(shù)量深淺不一的井點，迫使持力層土體截面削弱，使地基土發(fā)生側(cè)向位移，增大該側(cè)沉降量。④水力迫降：是一種最廉價的糾傾方法，只是存在較大的風險，包括降水迫降和注水迫降，前者多用于軟土地基，后者多用于濕陷性黃土地基，且多與其他糾傾技術(shù)合用。⑤截樁迫降：截樁法是在建筑物沉降量較小的一側(cè)，截去基礎(chǔ)承臺下面一部分樁體，達到調(diào)整沉降差異的目的，適用于埋深較淺的獨立或條形承臺、采用端承樁基礎(chǔ)的建筑物，但該法不能定量控制，有待于進一步的研究。

第二類為頂升糾傾技術(shù)，頂升法糾傾不像迫降法糾偏，不存在借力打力、四兩撥千斤的技巧和機遇問題，所以付出的經(jīng)濟代價必然很高，但是頂升糾傾可定量控制，在國內(nèi)外工程中已被大量應(yīng)用。頂升糾傾技術(shù)可分為：①壓密注漿糾傾技術(shù)：通過鉆孔在土中注入濃漿，在注漿點使土體壓密而形成漿泡，隨著漿泡尺寸的逐漸增大便產(chǎn)生較大的上抬力而使地面抬動，此法在較軟弱的土體中具有較好的效果。②頂升糾傾技術(shù)：將建筑物基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)沿某一特定位置進行分離，在分離區(qū)設(shè)置若干個支撐點，通過安裝在支撐點的頂升設(shè)備，使傾斜建筑物做豎向轉(zhuǎn)動得到扶正，主要適用于基礎(chǔ)沉降過大而上部結(jié)構(gòu)整體剛度較好的建筑物。

第三類為綜合糾傾加固技術(shù)，在對原有建筑物進行糾傾處理時，有時需要運用多種技術(shù)進行糾傾加固。例如在采用頂升糾傾時，往往會先進行地基加固；如先采用錨桿靜壓樁托換，在建筑物沉降穩(wěn)定后再進行頂升糾傾。綜合運用多種技術(shù)不僅可以取得較好的糾傾加固效果，而且可以取得良好的經(jīng)濟效益。

2.糾偏加固方案的確定、施工。根據(jù)本建筑物自身特點、傾斜情況、地基土層分布及周圍環(huán)境等具體條件，確定采用以糾傾為主，糾傾與加固相結(jié)合的辦法。初定方案為：糾傾以采用地基應(yīng)力解除法為主，即在原來沉降較少的一側(cè)設(shè)置一排地基應(yīng)力接觸孔，其上部用長5m左右的套管保護孔周圍土，再分期分批地從軟土層中將軟土取上來，應(yīng)力解除促進孔周圍擠淤過程；原來沉降量較多的北側(cè)則保持其不受擾動，變形模量不發(fā)生變化，保護該側(cè)的沉降量也基本不增加；即通過人為地增加南側(cè)的沉降量，限制北側(cè)的沉降量。加固則采用對淺層雜填土用低壓水泥漿灌漿法，并針對糾傾動態(tài)響應(yīng)情況，先后采用了多種方法或措施，多管齊下，以最終達到糾傾加固的目的。

3.施工進展情況

（1）壓重糾傾法。該工程勘察院于1999年4月進點，第一次糾傾工作于同年4月初事故發(fā)生初期即開始，由于宿舍樓傾斜是由東北部新建兩座大樓的附加應(yīng)力引發(fā)的，于是在宿舍樓南側(cè)堆載鋼錠3200KN來達到遏制事故進一步惡化的目的，同時進行沉降觀測和調(diào)查地基土質(zhì)等相關(guān)資料。經(jīng)壓重糾傾后，實測南北兩側(cè)沉降速率接近，但并不能解決大樓已嚴重北傾的問題，一旦鋼錠運走，大樓勢必又進一步傾斜，因而壓重法只能臨時用來遏制傾斜事故的進一步惡化。

（2）沉井自然擠土法。由甲方配合施工方清理場地，清除或搬遷地面及空中障礙物。6月10日按原定施工方案在沉降量較小的南側(cè)開設(shè)了12個應(yīng)力解除孔，孔徑500㎜，孔距3.0m.應(yīng)力解除孔的平面布置見圖1，套管長4.7～5.5m，孔中心距墻外側(cè)為1.5m，期望地基中的雜填土和淤泥質(zhì)土會在上部荷載作用下，自然向沉井空間擠出，使宿舍樓向南沉降，但經(jīng)多日觀察，未見軟弱土被擠出，此法也未成功。

考慮到新建大樓與宿舍樓的相互拖帶牽扯作用，應(yīng)將地面切開，輔以豎向向深部掏土的方法。第一輪掏土后，據(jù)兩次測量顯示，糾偏量僅0.5‰；第二輪掏土于20天后，并輔以降水法，每輪之間間歇3～5天，再次測量顯示，其四角墻體的最大糾偏量尚不足1.5‰，成效緩慢，遂決定用沖孔擠土法加快糾傾施工。

（3）沖孔擠土法。在上述6個沉井底部各打兩個水平孔，鉆進宿舍樓下淤泥質(zhì)土中，孔徑150㎜，孔深4.5m。再次測量顯示，宿舍樓南側(cè)沉降速率增大為0.8～0.9㎜/d，效果明顯。接著增加水平孔數(shù)量和用壓力水沖孔，使南側(cè)沉降速率保持在1.8～3.7㎜/d。沖孔擠土法從7月2日開使，至10月19日結(jié)束，累計沖孔尺寸1400㎜，重復(fù)沖孔約75%，總計排泥量約22m3。使宿舍樓南側(cè)墻體的人工沉降量達294.0～383.5㎜，糾回屋頂傾斜量359㎜，基本完成糾傾任務(wù)。

（4）井點降水法。為加快糾偏進度，9月21日至10月14日，在6個沉井中每隔一天抽水一次，觀測一次，宿舍樓南側(cè)沉降速率又上升了0.7～1.0㎜/d. 11日在西側(cè)墻體發(fā)現(xiàn)細微的斜向裂縫，但后來未見其繼續(xù)擴展，此階段的糾偏增量約為1‰；抽水停止后，沉降速率立即降低到抽水前，證明此法也是有效的。

經(jīng)勘察院觀測，宿舍樓沉降情況已基本穩(wěn)定，糾偏量已經(jīng)達到了要求（傾斜率由糾傾前的23.95‰最終降到5.77‰），解除了險情，可以停止掏土施工，遂于10月27日起采用水泥砂漿填塞水平掏土孔，隨之拆除支撐并進行回填，此項工作于11月9日完成。

（5）北側(cè)灌漿加固。在糾偏工作基本到位之后，為加固北側(cè)因臨近大樓基坑開挖而受損的雜填土地基，按原定方案要求進行灌漿處理：采用灌漿孔7個，每孔深2.8m，灌漿壓力0.5MPa，漿液采用普通硅酸鹽水泥漿加膨脹劑。在灌漿過程中，一般均可見回漿，灌漿工作于11月20日結(jié)束，共耗水泥約1.1t.

本次糾傾加固處理說明，采用地基應(yīng)力解除法糾傾具有快捷、有效、可靠、安全等優(yōu)點，取得了較好的糾傾效果，主傾方向的最大傾斜率已下降到5.77‰，沉降速率為0.16㎜/d，建筑物的沉降已趨向穩(wěn)定。

從糾傾技術(shù)的發(fā)展來看，單一的糾傾技術(shù)是不夠的，往往需要多種技術(shù)的綜合運用，可采用“六字法”綜合糾傾技術(shù)，其內(nèi)容為“升、降、推、拉、注、掏”六個字，糾傾工作共可分為以下三個步驟，即“前升后降、前推后拉、前注后掏”這三句話。

參考文獻

[1]江見鯨.建筑工程事故分析與處理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.