陳李鋒

(福建福永工程技術(shù)有限公司 福建福州 350012)

某淤泥軟土地基建筑基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)

陳李鋒

(福建福永工程技術(shù)有限公司 福建福州 350012)

主要探討了淤泥軟土地基建筑物不均勻沉降的加固方法，并對(duì)某火電廠食堂不均勻沉降造成的建筑結(jié)構(gòu)裂損進(jìn)行了加固設(shè)計(jì)。

軟弱地基；加固設(shè)計(jì)；筏形基礎(chǔ)

0 引言

我國(guó)的沿海地區(qū)海陸相互作用劇烈，是自然地質(zhì)環(huán)境較為脆弱的區(qū)域。近三四十年來(lái)，我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)歷了快速的城市化過(guò)程。人口劇增、工業(yè)、金融業(yè)及互聯(lián)網(wǎng)等企業(yè)快速發(fā)展，城市不斷向外擴(kuò)展，甚至填海造城已不是新鮮事，因此，沿海建筑的地質(zhì)災(zāi)害也愈發(fā)明顯，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅[1]。

軟土主要是全新世(少數(shù)晚更新世)海相淤泥及淤泥質(zhì)黏土，由于其具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低和穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，所以對(duì)軟土地基處理不當(dāng)，可能致使建筑物歪斜或沉陷。

在東南沿海和華南沿海，特別是珠江三角洲和廣東其他河口地區(qū)軟土分布比較廣，是一個(gè)較為重要的問(wèn)題。如珠江三角洲、潮汕平原，軟土分布面積達(dá)9 300km2，厚度一般在5m～36m[2]，幾乎每年都有多起軟土地基事故發(fā)生，經(jīng)濟(jì)損失動(dòng)輒達(dá)數(shù)千萬(wàn)元。

本文針對(duì)該問(wèn)題的特定建筑進(jìn)行了探討，提出了針對(duì)特定建筑物較為經(jīng)濟(jì)合理的加固設(shè)計(jì)方案。

1 工程概況

某電廠食堂為單層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土柱下條形基礎(chǔ)，層高4.2m，餐廳部分柱頂標(biāo)高為6.6m，總建筑面積為720m2，于2006年開(kāi)工，2007年建成并投入使用。使用過(guò)程中房屋出現(xiàn)傾斜、墻體開(kāi)裂、室內(nèi)外地面沉陷等現(xiàn)象，現(xiàn)已嚴(yán)重影響房屋正常使用，如圖1所示。

圖1 房屋全貌

該建筑物地基土層面層有5m～9m的回填土，中間軟弱土層為厚層淤泥(淤泥質(zhì)土)，介于15m～80m之間，局部有夾雜薄層(1m～5m不等)粘土或碎石層，底層為全風(fēng)化至中風(fēng)化花崗巖，場(chǎng)地類別為Ⅲ類。

2 檢查鑒定結(jié)論

2.1 建筑結(jié)構(gòu)布置

該工程為單層現(xiàn)澆鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、勘測(cè)，現(xiàn)狀房屋建筑及結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)基本相符。該樓平面結(jié)構(gòu)布置合理，框架均雙向拉通，構(gòu)件選型準(zhǔn)確，形成完整的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)傳力路線清晰。

2.2 地基基礎(chǔ)檢查

該工程設(shè)計(jì)采用鋼筋砼柱下條形基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)房屋存在室外地面沉陷、散水及臺(tái)階與外墻脫裂、室內(nèi)瓷磚地面沿灰縫開(kāi)裂等現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖兩處柱下條形基礎(chǔ)進(jìn)行檢查，其中(1)-(B-C)軸基礎(chǔ)梁(C)軸端出現(xiàn)剪切裂縫，(B)軸端砼表面局部存在孔洞、鋼筋外露銹蝕，基礎(chǔ)局部裂損；上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)因基礎(chǔ)不均勻沉降引起的明顯變形和開(kāi)裂現(xiàn)象。

2.3 上部結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的工作狀態(tài)檢查

(1)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件

剝除房屋四周部分框架柱、梁粉刷面層進(jìn)行檢查，(1)-(1/A)軸柱梁節(jié)點(diǎn)沿柱、梁交接處開(kāi)裂嚴(yán)重，砼酥松起鼓，(1)-(A)軸框架柱下端出現(xiàn)水平裂縫、上端節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)斜向裂縫，個(gè)別鋼筋砼構(gòu)件出現(xiàn)鋼筋銹蝕外露、砼開(kāi)裂現(xiàn)象。

該工程系食堂，現(xiàn)尚在使用，受衛(wèi)生條件限制等原因，委托單位未拆除室內(nèi)吊頂及構(gòu)件粉刷層，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)未能對(duì)室內(nèi)構(gòu)件及其連接節(jié)點(diǎn)的裂損狀況進(jìn)行檢查；加固施工時(shí)，應(yīng)對(duì)室內(nèi)構(gòu)件及其連接節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)逐一進(jìn)行檢查，并將檢查結(jié)果及時(shí)反饋給加固設(shè)計(jì)單位，以采取相應(yīng)的處理措施。

(2)建筑物側(cè)向位移檢測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件布置14個(gè)測(cè)點(diǎn)量測(cè)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移，量測(cè)結(jié)果如表1所示，示意圖如圖2所示，“→”表示結(jié)構(gòu)側(cè)移方向，如圖3所示。

圖2 測(cè)點(diǎn)布置示意圖

測(cè)點(diǎn)號(hào)側(cè)向位移量測(cè)值s(mm)量測(cè)高度H(mm)比值s/H規(guī)范限值測(cè)點(diǎn)119.026141/138測(cè)點(diǎn)243.025821/60測(cè)點(diǎn)337.025531/69測(cè)點(diǎn)411.025201/229測(cè)點(diǎn)514.024711/176測(cè)點(diǎn)635.025081/72測(cè)點(diǎn)73.023351/778測(cè)點(diǎn)835.023621/67測(cè)點(diǎn)96.023271/388測(cè)點(diǎn)1021.023651/113測(cè)點(diǎn)1125.023721/95測(cè)點(diǎn)1218.023901/133測(cè)點(diǎn)1346.023841/52測(cè)點(diǎn)1430.023721/79《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50292-1999)規(guī)定的單層砼結(jié)構(gòu)房屋不適于繼續(xù)承載的側(cè)向位移限值為H/400

數(shù)據(jù)表明，絕大多數(shù)測(cè)點(diǎn)側(cè)向位移超過(guò)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50292-1999)規(guī)定的鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)不適于繼續(xù)承載的側(cè)向位移限值H/400，且結(jié)構(gòu)整體向(A)軸一側(cè)傾斜，其中最大測(cè)點(diǎn)側(cè)向位移為H/52，大大超過(guò)規(guī)范限值。

(3)建筑物沉降觀測(cè)

根據(jù)委托方提供的由某巖土工程勘察研究院出具的從2007年7月至2009年12月對(duì)食堂基礎(chǔ)的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在此期間所測(cè)9個(gè)測(cè)點(diǎn)的累積沉降量為130mm～452mm，各測(cè)點(diǎn)均存在較大沉降，且相鄰測(cè)點(diǎn)存在較大差異沉降；2009年6月至2009年12月的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，測(cè)點(diǎn)連續(xù)6個(gè)月平均地基沉降速度為每月0.8mm～22.5mm，日均沉降速率為0.03mm/d～0.75mm/d，所測(cè)9個(gè)測(cè)點(diǎn)中有6個(gè)測(cè)點(diǎn)近期連續(xù)6個(gè)月平均地基沉降速度大于每月2mm，日均沉降速率大于0.04mm/d?；A(chǔ)沉降尚未穩(wěn)定，有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。測(cè)點(diǎn)沉降監(jiān)測(cè)曲線如圖3所示。

圖3 測(cè)點(diǎn)沉降監(jiān)測(cè)曲線

3 常用淤泥軟土地基處理方法

3.1 樁基法

樁基礎(chǔ)技術(shù)多種多樣，早期多采用水泥土攪拌樁、砂石樁、木樁，目前采用較多的是預(yù)制樁[3-4]。該工程軟弱土層為15m～80m之間，顯然樁基礎(chǔ)不管技術(shù)上還是加固成本上考慮，都是無(wú)法適用于該工程加固處理。

3.2 改變或增強(qiáng)軟土力學(xué)性能

改變或增強(qiáng)軟土力學(xué)性能的方法主要有：①換土法;②灌漿法；③排水固結(jié)法；④加筋法。該工程軟弱土層較厚(平均40m左右)，采用上述方法處理軟弱土層進(jìn)行加固將是個(gè)非常浩大的工程，無(wú)法適用于該工程加固。

4 該工程加固設(shè)計(jì)

4.1 建筑物存在的質(zhì)量問(wèn)題

根據(jù)結(jié)構(gòu)安全性鑒定報(bào)告，該建筑物主要存在以下問(wèn)題：

(1)建筑物位于濱海灘涂區(qū)，其軟弱土層為厚層淤泥(淤泥質(zhì)土)，介于15m～80m之間；場(chǎng)地類別為Ⅲ類；并且有5m～9m的回填土?，F(xiàn)使用過(guò)程中，基礎(chǔ)存在較大沉降，且基礎(chǔ)沉降尚未穩(wěn)定，有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)；

(2)受基礎(chǔ)不均勻沉降影響框架梁、柱開(kāi)裂嚴(yán)重，且部分框架梁、柱節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)多道較大斜裂縫；

(3)建筑物整體傾斜，大部分測(cè)點(diǎn)所測(cè)的傾斜值超過(guò)限制；

(4)上部墻體開(kāi)裂嚴(yán)重，且部分墻體已錯(cuò)位、傾斜；

(5)部分梁、柱箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度不足，加密區(qū)間距偏大；

(6)部分建筑物的基礎(chǔ)梁局部開(kāi)裂，殘損；

(7)部分建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與墻體脫裂。

4.2 加固方案

根據(jù)建筑物現(xiàn)狀及安全性鑒定報(bào)告，需對(duì)該建筑物的基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，采用以下兩個(gè)方案。

4.2.1 地基基礎(chǔ)加固

該建筑物位于濱海灘涂區(qū)，其軟弱土層為厚層淤泥(淤泥質(zhì)土)，介于15m～80m之間；場(chǎng)地類別為Ⅲ類，并且有5m～9m的回填土。根據(jù)呂希祥在《某廠房大面積填土荷載引起不均勻沉降分析》[5]的結(jié)論，填土?xí)斐苫A(chǔ)附加沉降，而該工程填土及地基軟弱土層厚且厚度差異較大，會(huì)造成基礎(chǔ)存在較大的不均勻沉降；根據(jù)丁士君等在《填海地區(qū)淤泥定向流動(dòng)對(duì)單樁的影響》[6]的分析及該工程沉降觀測(cè)，該工程由于填土(堆載)和地基淤泥層均較厚且各點(diǎn)厚度差異較大，淤泥在固結(jié)過(guò)程中可能存在水平向的流動(dòng)現(xiàn)象；該工程存在基礎(chǔ)剩余沉降，雖然理論上可計(jì)算剩余沉降，但由于淤泥的流動(dòng)性造成剩余沉降的不確定性大。

上文已分析過(guò)，常用淤泥軟土地基處理方法已不適用于該工程，因此只能著手加大基礎(chǔ)剛度，以允許基礎(chǔ)沉降，但加固后基礎(chǔ)有足夠的剛度抵抗不均勻沉降為原則，保證結(jié)構(gòu)的安全使用。因此，該工程最終決定采用改原條形基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)加固，具體設(shè)計(jì)圖如圖4～圖5所示。

圖4 基礎(chǔ)加固平面及新增梁大樣

4.2.2 上部結(jié)構(gòu)加固

(1)對(duì)開(kāi)裂的框架梁、柱，根據(jù)計(jì)算且考慮不均勻沉降附加應(yīng)力影響，采用灌注改性環(huán)氧樹(shù)脂并粘貼鋼板或碳纖維布等措施進(jìn)行加固處理；

(2)對(duì)于上部開(kāi)裂墻體采用灌漿加固處理，部分變形嚴(yán)重的墻體拆除重砌；

(3)對(duì)箍筋不足的框架梁、柱采用粘貼扁鋼箍或碳纖維布進(jìn)行加固處理；

(4)對(duì)開(kāi)裂、殘損的基礎(chǔ)梁采用擴(kuò)大截面進(jìn)行加固處理；

(5)對(duì)脫裂的圍護(hù)結(jié)構(gòu)拆除重新砌筑或采用增設(shè)鋼拉桿進(jìn)行加固處理。

5 結(jié)論

圖5 基礎(chǔ)加固剖面及大樣圖

由于該工程建筑物位于濱海灘涂區(qū)，其軟弱土層厚層淤泥(淤泥質(zhì)土)平均厚度達(dá)到約40m，綜合上述常用的淤泥軟土地基處理方法僅樁基法較為適合，但由于淤泥(淤泥質(zhì)土)厚度過(guò)大，采用樁基法加固代價(jià)太高，不夠經(jīng)濟(jì)合理。由于地基無(wú)法加固處理，只能從加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體剛度入手，最終從經(jīng)濟(jì)合理及建筑正常使用功能兩方面綜合考慮，采用改鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)進(jìn)行加固。

該工程為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)食堂，采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)加固能有效地調(diào)整建筑物的不均勻沉降，保證了上部結(jié)構(gòu)不因基礎(chǔ)的不均勻沉降而產(chǎn)生破壞。

采用本方法加固的缺點(diǎn)是加固后建筑物仍會(huì)沉降，但對(duì)于類似食堂等廠區(qū)附屬建筑物，均勻的整體沉降基本不會(huì)影響建筑物的正常使用，并能保證上部結(jié)構(gòu)的安全，所以這種加固方法是可取的。該工程目前已竣工，效果良好。

[1] 閆滿存，王光謙，李保生.廣東沿海陸地地質(zhì)災(zāi)害及其防治對(duì)策[J]．地理學(xué)與國(guó)土研究，2001(04)．

[2] 李相然，張紹河.濱海城市環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題成災(zāi)特點(diǎn)分析[J]．災(zāi)害學(xué)，1998(4):62-66．

[3] 張柏友.淺談既有建筑地基基礎(chǔ)加固施工[J]．建筑設(shè)計(jì)管理，2009(06)．

[4] 左平強(qiáng).復(fù)合地基在某住宅樓地基加固處理中的應(yīng)用[J]．工程建設(shè)，2005(06).

[5] 呂希祥.某廠房大面積填土荷載引起不均勻沉降分析[J]．低溫建筑技術(shù)，2009(06)．

[6] 丁士君，程永鋒，劉華清.填海地區(qū)淤泥定向流動(dòng)對(duì)單樁的影響[J]．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2007(10)．

The Strengthening Design for Silt Soft Foundation Building

CHENLifeng

(Fujian Fuyong Engineering Technology Ltd , Fuzhou 350012)

How to strengthen the milt soft foundation is discussed in this paper, and the strengthening design for an uneven settlement restaurant building in a thermal power plant is carried out for your reference.

Soft foundation; Strengthening design; Raft foundation

陳李鋒(1984.10- )，男，工程師。

E-mail:154157152@qq.com

2016-12-22

TU472

B

1004-6135(2017)03-0072-04