辦公樓室內(nèi)地面和周邊道路變形原因及加固處理★

許家文 侯晉杰 竇啟文 劉運(yùn)房

(山西省建筑科學(xué)研究院有限公司，山西 太原 030001)

1 工程概況

某辦公樓為地上2層坐北朝南建筑，建筑平面布置基本呈矩形，建筑面積1 323.84 m2，建筑高度8.8 m(至檐口)，室內(nèi)外高差0.300 m，建筑外貌如圖1所示。該樓為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為6度，抗震設(shè)防分類為丙類，加速度0.05g，抗震構(gòu)造措施烈度6度，場(chǎng)地類別Ⅰ類～Ⅱ類，抗震等級(jí)為四級(jí)，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，基礎(chǔ)型式為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。該樓基礎(chǔ)底標(biāo)高均為-2.5 m,基礎(chǔ)坐于③層白云質(zhì)石灰?guī)r層上，地基承載力特征值fak=200 kPa，如基礎(chǔ)未坐于該持力層上，應(yīng)用M10水泥砂漿，MU30漿砌毛石從持力層墊至基底，每邊寬出基礎(chǔ)邊200 mm。建筑室內(nèi)及基槽部分的回填土采用素填土，要求分層夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94。該辦公樓-0.05 m結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

據(jù)建設(shè)方反映，自辦公樓建成后室內(nèi)地面開始出現(xiàn)變形，如地板磚出現(xiàn)空鼓、開裂、下陷。缺陷發(fā)展至今，該樓一層西側(cè)走廊地面已經(jīng)嚴(yán)重下陷，一層西側(cè)房間地面形成不同程度的下陷。2020年11月份，委托方對(duì)一層公共衛(wèi)生間進(jìn)行改造時(shí)，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)生間附近房間排水管道存在滲漏，且該部位-0.05 m處框架梁下方土體已流散，存在明顯積水；對(duì)一層西北角房間進(jìn)行改造時(shí)，發(fā)現(xiàn)該房間地面嚴(yán)重空鼓，土體潮濕，且該房間梁下存在較大面積的孔洞。為查明空鼓原因，將改造房間隔壁間地面土體進(jìn)行清理，發(fā)現(xiàn)該房間排水管道局部已經(jīng)斷裂，污水橫流，室內(nèi)土體空洞較多。隨后建設(shè)方將室內(nèi)排水管道進(jìn)行簡(jiǎn)單修復(fù)，開挖的土體未進(jìn)行回填?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)前，室內(nèi)地面土體開挖情況如圖3所示。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況

為查明該辦公樓室內(nèi)地面和周邊路面變形原因，現(xiàn)場(chǎng)在辦公樓已經(jīng)開挖的房間開挖人工探井，了解室內(nèi)地面做法是否與設(shè)計(jì)相符，并取土樣進(jìn)行土工試驗(yàn)；在周邊道路上開挖人工探井，了解路面做法是否與設(shè)計(jì)相符。

2.1 室內(nèi)外回填土檢測(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：

1)室內(nèi)回填土均為粉土。

2)室內(nèi)回填土土體自上而下濕陷系數(shù)分別為0.028，0.017和0.003，依據(jù)GB 50025—2018濕陷性黃土地區(qū)建筑標(biāo)準(zhǔn)中第4.4.1條的相關(guān)規(guī)定，該建筑-0.5 m和-1.5 m的土體為輕微濕陷性黃土，-2.5 m的土體為非濕陷性黃土。

3)室內(nèi)回填土土體濕密度、含水率、干密度和飽和度自上而下均呈遞增的趨勢(shì)，說(shuō)明土體自上而下受水逐漸嚴(yán)重。

4)室外路面面層混凝土厚度為150 mm，開挖深度范圍內(nèi)土體均為雜填土，混凝土路面面層下方土體已沉陷。

5)室內(nèi)混凝土墊層厚度與設(shè)計(jì)做法不符，設(shè)計(jì)要求100 mm，實(shí)際約為50 mm～60 mm。

6)存在排水管道的房間，排水管道為直埋UPVC管，開挖室內(nèi)土體時(shí)，發(fā)現(xiàn)排水管道中部完全斷裂，污水橫流，周圍土體已塌陷。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)辦公樓一層其他房間和過道的地面進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)一層多數(shù)房間和過道的地磚存在不同程度的開裂、松動(dòng)或下陷，對(duì)上述部位進(jìn)行敲擊呈空鼓聲。

2.2 場(chǎng)地現(xiàn)存缺陷檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)辦公樓附近場(chǎng)地現(xiàn)存缺陷進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包括綜合樓散水缺陷、路面開裂位置及路面下方空洞情況、其他部位缺陷情況。

1)辦公樓散水缺陷檢測(cè)。經(jīng)查，辦公樓四周散水做法與設(shè)計(jì)做法不符，且部分散水下方土體已流失。散水做法如圖4所示，實(shí)際散水狀態(tài)如圖5所示。

2)路面開裂位置及路面下方空洞情況。經(jīng)查，路面實(shí)際做法與設(shè)計(jì)不符，路面面層設(shè)計(jì)厚度為230 mm，實(shí)際為150 mm；未見粗砂墊層和灰土層，路面下方實(shí)際為雜填土，未夯實(shí)。

3)其他部位缺陷情況。經(jīng)查，散水與四周種植區(qū)交界處土體存在多處受水沖蝕形成的孔洞。

3 地面缺陷產(chǎn)生原因分析

3.1 場(chǎng)地缺陷產(chǎn)生原因分析

辦公樓附近道路、籃球場(chǎng)和種植區(qū)存在不同程度的裂縫、孔洞和地面變形。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖探井的結(jié)果，場(chǎng)區(qū)道路和種植區(qū)下方均為雜填土，此類土的主要特點(diǎn)是無(wú)規(guī)劃堆積、成分復(fù)雜、性質(zhì)各異、厚薄不均、規(guī)律性差，在同一場(chǎng)地表現(xiàn)為壓縮性和強(qiáng)度差異性較大，受水后極易造成不均勻沉降。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，場(chǎng)區(qū)道路混凝土板下方未按設(shè)計(jì)要求設(shè)置灰土隔水層，自然降水后明水通過種植區(qū)、縫隙和其他薄弱部位進(jìn)入下層雜填土內(nèi)，雜填土孔隙率較高，加之該地區(qū)土體濕陷性相對(duì)較大，場(chǎng)區(qū)內(nèi)雜填土受水后，細(xì)小土顆粒隨水流逐漸流失。受水后雜填土的孔隙率進(jìn)一步增加，在場(chǎng)區(qū)土體內(nèi)形成過水通道。土體內(nèi)水分下滲至基巖處時(shí)，受到基巖的隔水和止水作用，水沿基巖表面向四周和低洼處擴(kuò)散。在長(zhǎng)期使用過程中，土體會(huì)進(jìn)一步壓縮變形，當(dāng)土體上部荷載發(fā)生變化或受土體的自重作用造成不同程度的下陷時(shí)，最終導(dǎo)致路面開裂、地面出現(xiàn)不均勻沉降。

3.2 室內(nèi)地面下陷產(chǎn)生原因分析

場(chǎng)區(qū)土體受水后，水沿水平方向、斜向和豎向擴(kuò)散。擴(kuò)散至綜合樓附近時(shí)，水沿室外通道滲流至室內(nèi)，致使室內(nèi)回填土含水率增加、室內(nèi)地面下陷。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，綜合樓四周散水做法與設(shè)計(jì)不符，屋面落水管內(nèi)排水經(jīng)散水后直接流至散水外種植區(qū)和散水與外墻交界處內(nèi)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)散水與種植區(qū)之間土體存在多個(gè)因過水而形成的孔洞、散水與建筑外墻交界處均已明顯開裂。存在孔洞和散水下方土體下陷最明顯的部位與綜合樓室內(nèi)地面下陷較為明顯的位置相吻合。散水做法與設(shè)計(jì)不符，易使此處的外界水滲入室內(nèi)回填土內(nèi)，進(jìn)一步增加了室內(nèi)回填土含水率，加劇了土體的壓縮變形。

由于辦公樓一層排水管道為直埋，管道附近土體受水后產(chǎn)生一定的壓縮變形量，尤其是管道下方土體受水壓縮變形更為明顯，管道受土體壓縮變形影響而斷裂、跑水，室內(nèi)回填土含水率和壓縮變形量進(jìn)一步增加。

一層(1/1)-2/C-D軸段地面做法與設(shè)計(jì)不符，當(dāng)混凝土墊層下方土體受水壓縮變形后，墊層失去了土體提供的支撐作用，同時(shí)自身剛度又不足以抵抗變形，即發(fā)生局部或整體斷裂，隨土體下陷，形成“鍋底”狀。

4 加固處理方案

1)換填法，將一層室內(nèi)地面全部開挖，按照原設(shè)計(jì)要求換填、重新夯實(shí)，在排水管下方制作管溝，鋪設(shè)混凝土墊層，杜絕室內(nèi)水患。將現(xiàn)有散水拆除，將散水下部土體全部開挖，開挖至基底，使用3∶7灰土換填散水，灰土換填的寬度與原散水寬度相同。場(chǎng)區(qū)內(nèi)道路使用注漿法，填充場(chǎng)區(qū)內(nèi)土體孔隙，并可起到一定的隔水和止水作用。

2)注漿法，室內(nèi)和室外地面均使用注漿法填充土體孔隙。將地面嚴(yán)重變形的位置，重新鋪設(shè)細(xì)石混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高，重新粘貼地磚，使其達(dá)到平整狀態(tài)。將室外散水拆除，完全按照設(shè)計(jì)要求重新制作散水。

綜合兩種加固處理方案，方案一成本高，但效果最好；方案二成本相對(duì)較低，但效果相對(duì)較差。綜合考慮建設(shè)方提出的經(jīng)濟(jì)性原則和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，最終選擇方案二進(jìn)行施工。

由于該建筑室內(nèi)地面及室外道路存在的缺陷主要產(chǎn)生原因是施工方未完全按照設(shè)計(jì)進(jìn)行使用，導(dǎo)致產(chǎn)生的水患。因此在編制加固處理方案時(shí)，首先考慮的是止水，其次是加固的原則。水患主要是室外水，其次是室內(nèi)排水管道的水。對(duì)于室外水，使用注漿法將室外雜填土和室內(nèi)回填土內(nèi)的孔隙封閉或填塞，水不易進(jìn)入下層土體內(nèi)和室內(nèi)土體內(nèi)；按照原設(shè)計(jì)要求將散水重做，自然降水不會(huì)在散水下方形成滲流通道；將室內(nèi)直埋管道開挖，制作排水管溝，排水管道不會(huì)因土體下陷或排水管道老化而直接斷裂，可有效避免室內(nèi)水患。

該辦公樓場(chǎng)區(qū)相對(duì)平整，場(chǎng)區(qū)地面無(wú)明顯的低洼處，因此雨季時(shí)場(chǎng)區(qū)內(nèi)不會(huì)存在積水現(xiàn)象，不影響場(chǎng)區(qū)道路的使用功能。

5 結(jié)語(yǔ)

施工單位在對(duì)建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行施工時(shí)，往往重視建筑的主體結(jié)構(gòu)，確保主體結(jié)構(gòu)的安全，但在室內(nèi)回填土、室外散水、室外道路及其他附屬功能施工時(shí)，不重視其施工質(zhì)量，部分不按照設(shè)計(jì)要求而是按照常規(guī)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工。施工完成后產(chǎn)生的缺陷等會(huì)對(duì)建筑及其道路的使用功能產(chǎn)生影響。本文所述案例即主體結(jié)構(gòu)正常，但附屬工程因未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，導(dǎo)致出現(xiàn)水患，影響正常使用。以本案例所列缺陷，向各參建單位提供參考，確保建筑的主體結(jié)構(gòu)和使用功能不受影響，維護(hù)施工方和建設(shè)方的利益均不受影響[1-6]。