張 彬

0 引言

陽(yáng)煤集團(tuán)四礦招待所位于陽(yáng)泉市郊區(qū)段家背溝，為磚混建筑結(jié)構(gòu)，共4層，該樓于1989年 7月初發(fā)現(xiàn)地表不均勻沉降(地面沉降是指在一定的地表面積內(nèi)所發(fā)生的地面水平面降低的現(xiàn)象，也是大城市地區(qū)發(fā)育的一種工程地質(zhì)現(xiàn)象)。地面沉降和塌陷是由于自然因素(例如地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、海平面上升、自然壓密、建筑物荷重、近地表處第四紀(jì)沉積物的天然固結(jié))或人為因素(如地下水的過(guò)量開(kāi)采、地下礦產(chǎn)開(kāi)采引起地下空洞)，以及自然和人為因素(例如天然氣的開(kāi)采、大量抽取地下水、太陽(yáng)活動(dòng)的變異與人類大量使用燃料產(chǎn)生的溫室效應(yīng)而導(dǎo)致的海平面上升)所造成地表土體壓縮從而使陸地表面海拔高度降低?，F(xiàn)在我們研究地面沉降的原因時(shí)，不難發(fā)現(xiàn)，人為因素已大大超過(guò)了自然因素。大量的事實(shí)證明，引起城市地面沉降的主要原因與過(guò)量開(kāi)采地下水有關(guān)。

地面沉降具有生成緩慢、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣、成因機(jī)制復(fù)雜和防止難度大的特點(diǎn)。因此，加強(qiáng)城市地下水資源管理的力度，是遏制城市地面沉降發(fā)展的有效途徑。

1 研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)概述

陽(yáng)煤集團(tuán)四礦招待所位于陽(yáng)泉市郊區(qū)段家背溝，其招待所毗鄰其辦公樓西南側(cè)，該樓建于 1968年，由原四礦建安公司承建，磚混結(jié)構(gòu)，毛石條基，共 4層，1989年 7月，該樓地表發(fā)生沉降，出現(xiàn)裂縫，沒(méi)有進(jìn)行沉降觀測(cè)，當(dāng)時(shí)只用鋼拉索進(jìn)行了保守性的加固，2004年 8月，四礦為維護(hù)招待所整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，決定由測(cè)量中心對(duì)該樓進(jìn)行病害勘察，并確定了地基的處理方案，對(duì)該樓地基進(jìn)行深層混凝土樁加固處理。

1.2 沉降觀測(cè)的目的

監(jiān)測(cè)建筑物在垂直方向上的位移(沉降)，以確保建筑物及其周圍環(huán)境的安全。建筑物沉降觀測(cè)應(yīng)測(cè)定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度，并計(jì)算基礎(chǔ)傾斜、局部?jī)A斜、相對(duì)彎曲及構(gòu)件傾斜。實(shí)踐表明，通過(guò)沉降觀測(cè)，可以了解其沉降速度，并提出預(yù)報(bào)，以便采取相應(yīng)的措施，減少因非預(yù)計(jì)沉降帶來(lái)的損失。

2 沉降觀測(cè)概述

2.1 沉降原因分析

2.1.1 概述沉降產(chǎn)生的主要原因

1)自然條件及其變化，即建筑物地基的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、大氣溫度、土壤的物理性質(zhì)等;2)與建筑物本身相聯(lián)系的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物的結(jié)構(gòu)、形式及動(dòng)荷載(如風(fēng)力、震動(dòng)等)的作用。

2.1.2 具體分析實(shí)例

1)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件。根據(jù)招待所病害勘察資料可知，該地下各巖土層如下:①層雜填土:雜色，稍濕，松散，以粉土、粉質(zhì)粘土、石灰為主，含磚塊等。②層粉質(zhì)粘土:土質(zhì)均勻，有蟲(chóng)孔、白色菌絲，有節(jié)理，根據(jù)土工試驗(yàn)資料可知，該層具有濕陷性。③層粉土:土質(zhì)均勻，濕，稍密，偶含礫石。④層:以強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，棱角狀，分選不均勻，上部粉土充填，下部較純。

2)沉降原因分析。a.填土成分以粉土、粉質(zhì)粘土為主，雖經(jīng)人工壓實(shí)，但其密實(shí)度相對(duì)較差，其結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，這部分填土隨時(shí)間的推移會(huì)產(chǎn)生一定程度的自重壓實(shí)沉降變形。b.場(chǎng)院區(qū)地表散水及排水溝的水入滲加速了不密實(shí)填土的沉降，而且受水浸蝕的土體粘聚力和抗剪強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)大幅度降低，同時(shí) 2004年2月26日，供暖管道的開(kāi)裂，約 30 t水滲入地下，對(duì)土體產(chǎn)生了潛蝕作用，從而導(dǎo)致了填土的進(jìn)一步沉降變形，并引起土層向東南方向滑移，造成東北角毛石條基下沉。c.1989年 7月發(fā)生地表沉降后，雖對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了處理，但處理不徹底，僅對(duì)表層及局部裂縫進(jìn)行了填充加固，對(duì)地基下沉并沒(méi)有采取相應(yīng)措施。

基于以上分析，該場(chǎng)區(qū)填土在今后會(huì)持續(xù)不斷沉降并可能在強(qiáng)降雨時(shí)產(chǎn)生表層填土滑移，進(jìn)而影響周圍建筑物及人員安全。

2.2 沉降觀測(cè)原理

定期地測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于穩(wěn)定的水準(zhǔn)點(diǎn)的高差以計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)的高程，并將不同時(shí)間所得同一觀測(cè)點(diǎn)的高程加以比較，從而得出觀測(cè)點(diǎn)在該時(shí)間段內(nèi)的沉降量:

其中，i為觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào);j為觀測(cè)期數(shù)。

2.3 工程布置

2.3.1 觀測(cè)點(diǎn)情況

此次觀測(cè)點(diǎn)包括基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降觀測(cè)點(diǎn)，其中基準(zhǔn)點(diǎn) 2個(gè)，觀測(cè)點(diǎn)8個(gè)，共計(jì)10個(gè)。其中，基準(zhǔn)點(diǎn):巖層基準(zhǔn)點(diǎn)2個(gè);觀測(cè)點(diǎn):混凝土打孔粘結(jié)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志大部分較為明顯。

2.3.2 觀測(cè)點(diǎn)分布

觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)為2個(gè)(J1，J2)，四礦招待所主體觀測(cè)點(diǎn)為 8個(gè)(1號(hào)～8號(hào))，見(jiàn)圖 1。

3 結(jié)果及分析

變形觀測(cè)共進(jìn)行了 32次，分 5個(gè)階段。第一階段為初期測(cè)量;第二階段為活躍期測(cè)量階段，每隔2 d進(jìn)行一次觀測(cè);第三階段為相對(duì)活躍期測(cè)量階段，每隔7 d進(jìn)行一次觀測(cè);第四階段為相對(duì)穩(wěn)定期測(cè)量階段，每隔 15 d進(jìn)行一次觀測(cè);第五階段為穩(wěn)定期測(cè)量階段，每隔30 d進(jìn)行一次觀測(cè);通過(guò)這5個(gè)階段的觀測(cè)，最后我們得出了一個(gè)非常可靠而且與實(shí)際極為相符的結(jié)論。

3.1 觀測(cè)方案及經(jīng)過(guò)

觀測(cè)工作按既定觀測(cè)方案于 2004年 8月 28日建立了沉降移動(dòng)觀測(cè)站。平面及高程系統(tǒng)均采用假定的獨(dú)立系統(tǒng)，傾斜移動(dòng)觀測(cè)采用前方交會(huì)投影法進(jìn)行，水準(zhǔn)測(cè)量采用WILD-NA 2精密工程水準(zhǔn)儀(DS05型)，該儀器的各次指標(biāo)均符合有關(guān)規(guī)程規(guī)定要求;沉降觀測(cè)按二等水準(zhǔn)要求進(jìn)行，所采用的儀器為 Ni007水準(zhǔn)儀配合 3m銦瓦水準(zhǔn)尺，各項(xiàng)觀測(cè)成果在符合規(guī)程要求的前提下均經(jīng)過(guò)平差處理。

3.2 觀測(cè)結(jié)果

從 2004年 8月 28日首次觀測(cè)至 2005年 3月 5日第 32次觀測(cè)，前后歷時(shí)半年，從觀測(cè)數(shù)據(jù)看，樓體基礎(chǔ)各特征部位高程變化累計(jì)值為-1.1mm～-7.4mm不等，下沉值最大點(diǎn)為樓體5號(hào)點(diǎn)，最大下沉值為-7.4mm，沉降速率為0.04mm/d。

從以上觀測(cè)結(jié)果看，除樓體 4號(hào)，5號(hào)，6號(hào)，7號(hào)點(diǎn)有極為緩慢的下沉跡象外，其余部位相對(duì)穩(wěn)定，這與樓體結(jié)構(gòu)破壞情況基本吻合。建議按照既定方案繼續(xù)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，積累數(shù)據(jù)，直至樓體徹底穩(wěn)定。

3.3 建筑物變形原因淺析

根據(jù)上述觀測(cè)結(jié)果，結(jié)合場(chǎng)地地基條件及施工作業(yè)特點(diǎn)，該建筑物產(chǎn)生變形的主要原因有以下幾點(diǎn):

1)顯而易見(jiàn)，招待所樓的傾斜變形是由于下覆水管長(zhǎng)期滲漏所致。設(shè)計(jì)時(shí)雖考慮到了相鄰新、老建筑物的影響，但在施工時(shí)其隔斷樁的密度及入土深度遠(yuǎn)未滿足實(shí)際需要;

2)水位下的細(xì)顆粒砂類土，在滲透作用下將進(jìn)行新的排列組合，其密度加大地層厚度減小，產(chǎn)生新的沉降，在其影響范圍內(nèi)，也必然引起相鄰建筑物的沉降變形。

4 結(jié)語(yǔ)

陽(yáng)煤集團(tuán)四礦招待所樓房變形的原因，除特定的地基條件外，主要為下覆水管滲漏;鑒于近半年的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該建筑物垂直及水平位移變形已趨穩(wěn)定，在這期間建筑物地基加固處理已接近理想，而對(duì)其上部結(jié)構(gòu)破損部分進(jìn)行修復(fù)，以達(dá)恢復(fù)其使用功能。

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