某住宅樓傾斜原因分析及加固處理方案

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(1.遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng)　110005；2.遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院 巖土工程公司，遼寧 沈陽(yáng)　110005)

引言

近年來(lái)房地產(chǎn)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，一些開發(fā)商在一味追求施工進(jìn)度的過(guò)程中，住宅樓出現(xiàn)整體傾斜(整體傾斜值超過(guò)國(guó)家規(guī)范容許值)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，對(duì)住宅樓出現(xiàn)整體傾斜的原因進(jìn)行檢測(cè)鑒定，并針對(duì)不同的傾斜原因采取不同的加固處理方案，已成為建筑行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題。對(duì)這個(gè)問(wèn)題的深入探討和研究不僅具有一定的科學(xué)意義，而且具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

1　工程概況

某工程結(jié)構(gòu)形式為異形柱框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，共6層，1層至5層層高為2.9 m，6層層高為3 m，建筑總高度為18.2 m(室外地面至屋面板)，該建筑長(zhǎng)68 m，寬13 m，總建筑面積為5 178.24 m2。該工程筏板基礎(chǔ)厚500 mm，基礎(chǔ)埋深2.4 m，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，設(shè)計(jì)特征周期0.45 s，于2014年竣工，設(shè)計(jì)使用年限為50年。

該工程的巖土工程報(bào)告所描述的地質(zhì)情況為：

(1)雜填土：主要成分由建筑垃圾組成，層厚1.3～2.9 m。

(2)粉質(zhì)黏土：普遍分布，黃褐色，飽和，可塑偏軟狀態(tài)，層厚1.00～3.50 m，承載力特征值fak=120 kPa。

(3)粉質(zhì)黏土：普遍分布，局部缺失，黃褐色，飽和，軟塑狀態(tài)，層厚0.9～3.7 m，fak=80 kPa。

(4)細(xì)砂：普遍分布，灰黑色，飽和，稍密，顆粒均勻，亞圓狀，長(zhǎng)石，石英質(zhì)，黏粒含量<1%，控制層厚1.00～6.00 m，fak=140 kPa。

2　現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

該工程竣工后，發(fā)現(xiàn)樓體存在傾斜跡象。為了查明該住宅樓產(chǎn)生傾斜的原因，對(duì)該住宅樓進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容包括筏板基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)裂縫宏觀勘察、主體結(jié)構(gòu)垂直度測(cè)量、筏板基礎(chǔ)尺寸及埋深檢測(cè)等，并輔以補(bǔ)充巖土工程勘察，每項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容的檢測(cè)過(guò)程及檢測(cè)結(jié)果如下：

2.1　筏板基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)裂縫宏觀檢查

現(xiàn)場(chǎng)采用觀察法結(jié)合基礎(chǔ)開挖的方法檢查筏板基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)是否開裂，經(jīng)檢查，筏板基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)開裂及明顯變形現(xiàn)象。

2.2　主體結(jié)構(gòu)垂直度測(cè)量

現(xiàn)場(chǎng)采用leica tca1201+型全站儀對(duì)該樓傾斜量進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)布設(shè)位置見(jiàn)圖1，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》第8.3.2條的規(guī)定，該建筑垂直度允許偏差為30 mm，由表1可知，該建筑實(shí)測(cè)垂直度不滿足規(guī)范允許偏差。

圖1　測(cè)點(diǎn)位置示意圖

測(cè)點(diǎn)編號(hào)偏北/mm偏東/mm垂直度允許偏差/mm①90.632.730④47.215.430⑤50.044.330⑧98.418.230

2.3　筏板基礎(chǔ)尺寸及埋深檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)開挖6處基礎(chǔ)，檢查筏板基礎(chǔ)尺寸及埋深，開挖位置見(jiàn)圖1，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。檢測(cè)結(jié)果表明，筏板基礎(chǔ)厚度滿足設(shè)計(jì)及GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的允許偏差要求。表2中筏板底標(biāo)高以室內(nèi)地面標(biāo)高為-0.100 m為基準(zhǔn)。

表2　筏板基礎(chǔ)厚度及埋深檢測(cè)結(jié)果1)

2.4　補(bǔ)充勘察

根據(jù)該工程情況，現(xiàn)場(chǎng)共布設(shè)8個(gè)補(bǔ)充勘察點(diǎn)，由勘察結(jié)果可知，場(chǎng)地土層由上至下依次為：

(1)雜填土：普遍存在，褐色，主要由碎石塊、建筑垃圾、砂粒及黏性土組成，結(jié)構(gòu)松散，層厚1.9～3.0 m。

(2)粉質(zhì)黏土：普遍存在，黃褐色，稍濕，為軟塑至可塑狀態(tài)，中高壓縮性，層厚1.0～2.7 m，層頂埋深1.9～3.0 m，承載力特征值fak=100 kPa。

(3)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，飽和，為軟塑至流塑狀態(tài)，中高壓縮性，層厚1.8～3.3 m，層頂埋深3.5～4.8 m，承載力特征值fak=70 kPa，其中4號(hào)、5號(hào)勘探孔未見(jiàn)此層。

(4)粉土：含粉砂，灰色，飽和，為軟塑至流塑狀態(tài)，中高壓縮性，分布連續(xù)，層厚1.6～10.7 m，層頂埋深3.7～7.0 m，承載力特征值fak=90 kPa。

(4)-1粉砂：含粉土，灰色，飽和，該層局部缺失，層厚1.8～4.5 m，層頂埋深5.5～9.8 m，承載力特征值fak=95 kPa。

(5)粉砂：含粉土，灰色，飽和，分布連續(xù)，層頂埋深8.6～16.0 m，承載力特征值fak=120 kPa，其中1號(hào)勘探孔未見(jiàn)此層。典型地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖2。

勘察結(jié)果表明，該樓地質(zhì)條件較差，土層地基承載力及壓縮模量普遍偏低，基底土層為呈軟塑至可塑狀態(tài)的粉質(zhì)黏土層②，粉質(zhì)黏土層厚度在1.9～3 m之間。其下土層為呈流塑至軟塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層③和粉土層④，此兩層為軟弱夾層，分布厚度不均勻，在東北側(cè)分布較厚(1號(hào)、8號(hào)勘探孔淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層分布厚度分別為3.3 m、2 m，粉土層分布厚度分別為10.7 m、9.3 m)，西南側(cè)分布較薄(4號(hào)、5號(hào)勘探孔未見(jiàn)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，其粉土層分布厚度分別為3.5 m、1.8 m)。土質(zhì)條件較好的粉砂層⑤埋置深度由西向東呈由淺至深的分布規(guī)律(位于西側(cè)的4號(hào)、5號(hào)孔粉砂層埋置深度分別為8.7 m和8.6 m，位于東側(cè)的1號(hào)孔勘探至17.5 m未見(jiàn)粉砂層，8號(hào)孔粉砂層埋置深度為16 m)。

圖2　典型地質(zhì)剖面圖

3　地基變形、地基承載力及軟弱下臥層驗(yàn)算

因該工程原地址勘察報(bào)告與檢測(cè)過(guò)程中的補(bǔ)充地質(zhì)勘察不符，因此復(fù)核驗(yàn)算時(shí)以補(bǔ)充巖土工程勘察報(bào)告為準(zhǔn)。

3.1　地基變形計(jì)算

計(jì)算參數(shù)：①上部結(jié)構(gòu)荷載信息按原建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖取用；②地質(zhì)信息按補(bǔ)充地質(zhì)勘察報(bào)告；③變形計(jì)算深度依據(jù)補(bǔ)充地質(zhì)勘察結(jié)果取至粉砂層；④計(jì)算軟件采用PKPM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件(2012年版)JCCAD計(jì)算模塊。依據(jù)GB 50007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)該樓地基變形采用基礎(chǔ)柔性假定，采用分層綜合法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，該樓東北側(cè)地基沉降量普遍大于西南側(cè)地基沉降量。以該樓筏板四角作為變形計(jì)算控制點(diǎn)，表3為各控制點(diǎn)地基變形計(jì)算結(jié)果，其中由④號(hào)、⑤號(hào)控制點(diǎn)引起的該樓整體傾斜度超過(guò)規(guī)范容許傾斜度。

表3　地基變形計(jì)算及分析結(jié)果

3.2　地基承載力及軟弱下臥層驗(yàn)算

依據(jù)原建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料及現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范，對(duì)該樓地基承載力及軟弱下臥層分別根據(jù)本次地質(zhì)勘察結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算結(jié)果表明，依據(jù)本次地質(zhì)勘察結(jié)果驗(yàn)算該樓地基承載力及軟弱下臥層滿足規(guī)范要求。

4　該住宅樓傾斜原因分析

根據(jù)以上檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，造成該樓傾斜的主要原因?yàn)椋涸摴こ淘刭|(zhì)勘察報(bào)告中土層信息與本次檢測(cè)時(shí)的補(bǔ)充勘察結(jié)果不相符，該工程原地勘報(bào)告顯示該樓地質(zhì)條件較好，土層分布深度及厚度較均勻。本次補(bǔ)充勘察結(jié)果顯示該樓地質(zhì)條件差，存在軟弱下臥層，且軟弱夾層在東北側(cè)分布較厚，西南側(cè)分布較薄，造成該樓東北側(cè)與西南側(cè)地基沉降不均勻，軟弱夾層分布較厚的東北側(cè)地基沉降量較大，而軟弱夾層分布較薄的西南側(cè)地基沉降量較小，最終導(dǎo)致樓體向東北側(cè)傾斜。

5　加固處理方案

因該住宅樓傾斜程度未超過(guò)JGJ 270—2012《建筑物傾斜糾偏技術(shù)規(guī)程》中第3.0.2.2條關(guān)于建筑物傾斜糾偏設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，所以對(duì)該樓的加固可不進(jìn)行糾偏，只考慮對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固。

由于該工程地質(zhì)條件差，持力層下分布有厚度不均的軟弱下臥層，經(jīng)過(guò)多方討論與分析，最終采用筏板下增加旋噴樁的方案進(jìn)行加固。旋噴樁在筏板上開孔，孔徑為100 mm，旋噴樁設(shè)計(jì)及施工要求指標(biāo)如下：

旋噴樁采用單管法施工，旋噴樁間距1.6 m，設(shè)計(jì)直徑應(yīng)≥600 mm，注漿壓力應(yīng)>20 MPa，旋噴樁樁端進(jìn)入粉砂⑤層0.8 m，旋噴樁所用水泥采用P·O 42.5水泥，水泥漿液的水灰比控制在0.8～1.2。需要指出的是，為避免附加沉降，旋噴樁施工應(yīng)在整個(gè)筏板上由四周向中間或中間向四周均勻跳打施工，連續(xù)施工的兩根旋噴樁中心距應(yīng)>6 m，且相鄰旋噴樁施工時(shí)間間隔應(yīng)超過(guò)48 h，嚴(yán)禁由一側(cè)向另一側(cè)依次進(jìn)行施工。

6　結(jié)論

6.1導(dǎo)致該樓傾斜的主要原因是原地質(zhì)勘察報(bào)告中提供的土層信息有誤，進(jìn)而誤導(dǎo)設(shè)計(jì)單位使用了錯(cuò)誤的計(jì)算參數(shù)，最終導(dǎo)致該工程質(zhì)量事故的發(fā)生，由此可見(jiàn)地質(zhì)勘察工作的重要性，在實(shí)際工作中應(yīng)予以高度重視。

6.2該工程采取在筏板下施工旋噴樁加固處理后，后期變形觀測(cè)結(jié)果表明，該住宅樓沉降穩(wěn)定，說(shuō)明采用該方法對(duì)軟弱土層的加固處理具有良好的效果。

6.3多層建筑在軟弱場(chǎng)地采用筏板基礎(chǔ)而造成的不均勻沉降的案例已屢見(jiàn)不鮮，建議設(shè)計(jì)人員對(duì)軟弱場(chǎng)地應(yīng)重視軟弱下臥層承載力及變形的驗(yàn)算，必要時(shí)應(yīng)考慮地基處理或采用樁基礎(chǔ)方案。

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