房屋地基沉降分析與加固處理研究

劉海濤

深圳建昌工程設(shè)計有限公司成都分公司 四川 成都 610094

1 工程概況

某兩層磚混住宅位于岷江附近，場地原為沼澤地，由多年前填土形成。工程占地面積1500㎡，采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，鋼筋混凝土地梁，建筑面層直接在壓實填土上，地面鋪設(shè)陶瓷地磚。本工程于2015年10月竣工，入住不到半年，部分墻體開裂，出現(xiàn)了明顯的斜向裂縫，室內(nèi)地面也開始出現(xiàn)鍋底狀變形，墻邊高里面低，沉降差異明顯。本文對本工程裂縫的產(chǎn)生原因進行簡單分析，并介紹一種地基加固方法。

2 地質(zhì)條件

根據(jù)地勘報告，本棟建筑地質(zhì)情況按自上而下的順序依次描述如下：

雜填土：色雜，松散～稍密，稍濕。主要為回填的建筑垃圾，具有結(jié)構(gòu)不均勻、排列無規(guī)律性、孔隙率高等特點，層厚0.5～2.0m。

人工填土：褐黃、褐灰色，稍濕。由人工回填的粉土和粉質(zhì)黏土組成，含少量硬雜質(zhì)及植物根系。層厚0.5～2.9m。

淤泥：灰黑色，含有機質(zhì)及少量貝殼，呈飽和、流塑狀態(tài)，層厚7.5～10.0m。

淤泥質(zhì)黏土：灰黑色，含約15%的細砂，呈飽和、可塑狀態(tài)，層厚1.0～3.0m。

砂質(zhì)黏性土：褐黃、灰白色, 呈飽和、硬塑狀態(tài), 層厚1.8～7.9m。

強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：棕褐色、棕紅色、紫紅色，濕，巖體結(jié)構(gòu)已基本破壞，風(fēng)化裂隙發(fā)育，主要呈土狀、碎塊狀及短柱狀，層厚1.0～4.3m。

中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：棕褐色、棕紅色、紫紅色、灰黃色，稍濕，節(jié)理不發(fā)育，層理較為清晰，巖芯呈柱狀、長柱狀，局部夾微風(fēng)化薄層；軟巖，巖體較完整，揭露厚度2.6～4.2m[1]。

3 裂縫原因分析

本工程裂縫由地基變形問題引起，基礎(chǔ)在竣工使用期間發(fā)生較大沉降差，其值超過了結(jié)構(gòu)開裂的容許范圍，因此導(dǎo)致結(jié)構(gòu)墻體開裂。由于軟土地基的變形是一個緩慢的過程，通常在施工期內(nèi)，其變形量較小，不足以對建筑物整體構(gòu)成明顯的影響，通常都不會被及時重視。因此，變形問題經(jīng)常在建筑物竣工后，甚至使用多年后才暴露出來。

3.1 淤泥層的力學(xué)性質(zhì)

本場地的淤泥層在填土層下7.5～10.0m范圍，厚度較厚，其物理力學(xué)性質(zhì)為天然含水量74.4%，孔隙比2.05，壓縮系數(shù)1.6MPa-1，滲透系數(shù)4x10-7cm/sec。該淤泥層的滲透性較差，而壓縮性較大，所以在荷載作用下，會發(fā)生較大的沉降，而且沉降的發(fā)展非常緩慢。

3.2 墻體斜裂縫成因

本工程承重墻體基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，設(shè)計要求管樁穿透淤泥層進入砂質(zhì)黏性土。但地勘報告不詳，管樁長度平均13.0m，其中部分樁進入了設(shè)計持力層，而部分樁遇到漂石或其他原因，沒有穿透淤泥層而成為懸樁，這些問題樁，有的樁底下面甚至還有3～4m的淤泥層，因此在沉降方面，樁與樁之間則存在嚴重差異。

穿透持力層的樁，其沉降主要來自樁端下持力層的壓縮變形，其沉降量是很小的；而懸在淤泥層中的問題樁，其沉降主要來自淤泥層的壓縮變形，由于淤泥層很厚且壓縮性非常大，因此這些樁的沉降值特別大。這就使得墻體中產(chǎn)生拉力和剪力，當這種附加力超過墻體的抗拉抗剪強度時，裂縫就會產(chǎn)生，且這些裂縫會隨著地基不均勻沉降的增加而增大。通常這種裂逢成斜裂縫，且裂縫走向凹陷處。

3.3 室內(nèi)地面開裂

對于地質(zhì)良好的工程，墻體的荷載可直接由條基傳遞到持力層，或者通過地梁、承臺和樁傳遞到持力層，由于地質(zhì)情況良好，樁、地梁和墻體的沉降都比較均勻；但當?shù)鼗嬖谳^厚的壓縮性很大的淤泥層時，假設(shè)墻體下設(shè)置的樁基礎(chǔ)全部滿足設(shè)計要求，如果一層地面沒有設(shè)置結(jié)構(gòu)板，并且沒有采取任何地基處理，這樣樓面就會在與墻體相交處產(chǎn)生很大的沉降差，由于這種不均勻沉降，地面結(jié)構(gòu)層先形成鍋底狀，當差異沉降發(fā)展到一定程度時，地面層將發(fā)生開裂[2]。

4 地基加固

4.1 問題樁的處理

正如前面所述，墻開裂的原因主要是樁持力層不同，造成的不均勻沉降。處理原理是消除樁基礎(chǔ)的沉降差或減小它們的沉降差到容許的范圍內(nèi)。根據(jù)這個思路，采用處理“問題樁”下臥淤泥層，改善其力學(xué)性質(zhì)，減小壓縮變形的方法。通常處理方法有高壓旋噴法、注漿法等，通過鉆孔將水泥漿注進淤泥層，將淤泥變成水泥土，形成工程性質(zhì)良好的持力層。經(jīng)過方案對比和費用估算，本工程最終確定采用高壓旋噴法。

（1）施工控制參數(shù)

由于本工程已處于使用狀態(tài)，給加固處理帶來了一定施工難度。借鑒以往經(jīng)驗，結(jié)合項目情況，最終選定如下控制參數(shù)：

（1）旋噴樁直徑：砂層和淤泥層中采用0.5m，砂質(zhì)黏土層中采用0.4m。

（2）鉆孔旋噴樁間距1.0m，施工水壓為20MPa，噴氣壓力不小于1MPa，漿液壓力為26～28MPa，提升速度為16～18cm/min，旋轉(zhuǎn)速度為20～25r/min。

（3）水泥漿液水灰比為1：1，旋噴樁樁身強度在淤泥段不小于1.5MPa，砂質(zhì)黏土中不小于3MPa。

（4）成樁后應(yīng)逐樁對樁身強度、成樁質(zhì)量及加固效果進行抽芯檢查。

（2）施工處理過程

①根據(jù)圖紙及現(xiàn)場情況放樣，做好明確的標志，確保旋噴樁機定位準確，使鉆機盡可能貼近墻身并保持左右水平。根據(jù)樁基處理深度將鉆桿內(nèi)傾0.3%～0.5%，確保樁體與旋噴體緊密結(jié)合。

②水泥漿按水灰比1：1配制，即100kg水泥加100kg水攪拌成的漿液，漿液必須攪拌均勻，經(jīng)篩網(wǎng)過濾后備用。水泥用量按樁長不小于240kg/m，攪拌時間不小于2min。攪拌均勻后經(jīng)過過濾進入壓漿泵。為加快水泥凝結(jié)，在水泥漿液中摻入1.5%的氯化鈣作為早強劑。

③施工時，為了不影響樁的正常使用，減少樁施工時的沉降，采用隔樁跳打的施工方法，即一根樁處理完成后，隔一個樁位進行處理，確保旋噴樁施工間隔時間不小于24h。

④施工時，鉆入處理層后，先用以20MPa的壓力按18～20cm/min的速度由上而下噴射切割土體，將泥漿和部分土體顆粒置換；再由下而上以26～28MPa/min的壓力噴出水泥漿與剩下的土顆粒攪拌混合，噴射水泥漿時噴灌的提升速度控制為16～18cm/min。

⑤因旋噴樁較長，注漿管不可能一次提升完成，如遇停漿時間過長，應(yīng)將噴漿頭提出地面試噴，在確保正常噴漿后，才能將噴漿頭下到確定位置繼續(xù)噴漿。同事為防止注漿中斷造成樁體不連續(xù)或產(chǎn)生軟弱夾層，影響樁體的整體承載能力，施工時必須控制搭接長度大于30cm。

（3）加固效果

經(jīng)過高壓旋噴水泥樁加固處理后6個多月時間的穩(wěn)定觀測，記錄觀測沉降量為零，并且墻體裂縫未繼續(xù)發(fā)展。

4.2 地面裂縫處理

本工程場地有深厚的淤泥層，在房屋建造時，并沒有對地基作任何的處理，現(xiàn)在的室內(nèi)地面沉降已無法避免。理論上可通過采取措施控制淤泥層的壓縮變形，進而減少地面沉降，但這種處理方法成處理費用較大。而根據(jù)本項目的實際功能要求，也沒必要將地面的沉降消除或控制在允許范圍。因此，處理此種問題的主要思路是控制地面的開裂，消除室內(nèi)地面的鍋底狀變形，滿足正常使用功能即可。根據(jù)此思路，最終選取了一種較為經(jīng)濟有效的辦法：沿地梁或墻邊的將墻體和地面結(jié)構(gòu)層分離，然后一道隔離縫，再用泡沫材料填充。這樣可以保證室內(nèi)地面比較均勻的沉降，保證地面裂縫不再繼續(xù)開展[3]。

5 結(jié)束語

建筑基礎(chǔ)的地基存在較厚的淤泥層時，使用期間容易出現(xiàn)不均勻沉降問題。由于這些土層的變形是一個緩慢的時間過程，在建筑施工時，其變形量還不足以對建筑物構(gòu)成明顯的影響，通常不會得到足夠的重視，因此變形問題經(jīng)常在建筑竣工后顯露出來，此時往往已造成較為嚴重的損失?；A(chǔ)沉降加固處理時，應(yīng)首先對其沉降原因進行分析，然后根據(jù)原因制定加固設(shè)計方案，這樣才能避免加固時出現(xiàn)次生損傷。

[1] GB50007-2011.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[2] JGJ79-2012.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.

[3] 潘振武.建筑工程地基基礎(chǔ)變形分析與加固處理[J].廣東公路交通,2006,(3):55-57.