付憲章，葉勝林，趙慶亮，武登輝

(1.山東建勘集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250031； 2.山東省基坑與邊坡工程研究中心，山東 濟(jì)南 250031)

0 引言

建筑主體下方及周邊通常設(shè)有地下室，地下室基礎(chǔ)能夠分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)的部分荷載，若主體結(jié)構(gòu)周邊的地下室不是對(duì)稱(chēng)分布的，可能會(huì)引起主樓地基應(yīng)力分布不均勻，從而導(dǎo)致主樓發(fā)生不均勻沉降。結(jié)合具體工程實(shí)例，分析非對(duì)稱(chēng)分布地下室對(duì)建筑物不均勻沉降的影響。

1 工程概況

山東某高層住宅樓為地下2層，地上34層，剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑總高度98.90m，采用天然地基筏板基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為甲級(jí)，地基持力層為花崗閃長(zhǎng)巖風(fēng)化層。筏板厚800mm，北側(cè)基礎(chǔ)外伸多為0.6m，南側(cè)基礎(chǔ)外伸為0.7m，墊層厚100mm，筏板墊層底標(biāo)高-7.150m；電梯井筏板墊層底標(biāo)高-8.750m，集水坑筏板墊層底標(biāo)高-10.050m。主樓北側(cè)設(shè)1層地下車(chē)庫(kù)，車(chē)庫(kù)底板與主樓底板相連，距主樓外墻1.90～3.15m處設(shè)有后澆帶，車(chē)庫(kù)采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板，防水板厚300mm，墊層厚100mm，墊層底標(biāo)高-6.650m；主樓南側(cè)不設(shè)車(chē)庫(kù)。

該住宅樓于2013年10月開(kāi)始施工，施工范圍為后澆帶以南、以東區(qū)域，主體結(jié)構(gòu)于2015年5月完工，6月開(kāi)始主體裝修；主樓北側(cè)、西側(cè)地下車(chē)庫(kù)于2014年10月開(kāi)始施工，同年12月主體完工。2015年6月主樓周邊后澆帶封閉，8月主樓南側(cè)基坑肥槽局部回填，回填厚度約5.0m。

主樓施工至±0.000后開(kāi)始沉降監(jiān)測(cè)，頻率為每層監(jiān)測(cè)1次。根據(jù)該工程的沉降觀(guān)測(cè)資料(觀(guān)測(cè)周期2014年3月—2015年10月)，該工程累計(jì)沉降量為40.03～97.90mm，其中北側(cè)累計(jì)沉降量為40.03～56.92mm，南側(cè)累計(jì)沉降量為81.32～97.90mm，累計(jì)沉降差為30.2～43.6mm，整體累計(jì)傾斜率為2.0‰～2.9‰，在主體加荷未完成的情況下傾斜率已超出規(guī)范要求，需查找原因，并采取糾偏措施。主樓累計(jì)沉降曲線(xiàn)如圖1所示。

圖1 地基沉降量時(shí)間曲線(xiàn)

2 傾斜原因分析

在對(duì)該建筑進(jìn)行不均勻沉降原因分析時(shí)，最初以為是地基的不均勻引起了建筑物的不均勻沉降，因?yàn)樵陲L(fēng)化巖地區(qū)不均勻地基十分常見(jiàn)，因此首先對(duì)主樓建筑場(chǎng)地進(jìn)行了補(bǔ)充勘察以確定主樓的實(shí)際地層情況。

補(bǔ)充勘察分別在建筑南側(cè)、北側(cè)各布設(shè)7個(gè)勘探點(diǎn)，并在東、西兩單元電梯間各布設(shè)1個(gè)勘探點(diǎn)，共計(jì)16個(gè)勘探點(diǎn)。

通過(guò)鉆探揭示，在地基壓縮層范圍內(nèi)主要有3層巖土，分別為第②層全風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖、第③1層強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖和第③層強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，以下為中～微風(fēng)化巖，按不可壓縮層考慮。

補(bǔ)充勘察結(jié)果顯示，場(chǎng)地地層確實(shí)呈不均勻分布，不過(guò)與預(yù)估剛好相反：主樓北側(cè)地層偏弱，全風(fēng)化層明顯較厚，但該側(cè)沉降量較??；主樓南側(cè)地層相對(duì)較好，但沉降量反而偏大。顯然，造成建筑物發(fā)生不均勻沉降的主因并不是地基的不均勻性，而是附加荷載的不均勻。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，造成荷載不均勻的原因可能有兩個(gè)，一是主樓自身結(jié)構(gòu)原因，二是主樓南側(cè)基坑回填，相當(dāng)于主樓周邊堆載。南側(cè)基坑于2015年8月剛部分回填，主樓傾斜早在之前已發(fā)生，因此主因并非主樓傾斜超限。因此，造成主樓不均勻沉降過(guò)大、傾斜超限的主因應(yīng)為建筑結(jié)構(gòu)自身。

3 非對(duì)稱(chēng)分布地下室對(duì)主樓不均勻沉降影響分析

依據(jù)主樓不均勻沉降原因的初步分析結(jié)果，設(shè)計(jì)單位對(duì)主樓荷載重新建模核驗(yàn)，主樓總豎向荷載作用點(diǎn)與主樓筏板基礎(chǔ)形心南北向偏心距e為0.268m。

依據(jù)JGJ6—2011《高層建筑筏形與箱形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》第5.4.3條提供地基沉降量計(jì)算公式，對(duì)主樓地基沉降量s進(jìn)行估算，其中各層巖土變形模量E0是依據(jù)原位測(cè)試結(jié)果，并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定，如表1所示。

表1 各層巖土變形模量

計(jì)算時(shí)結(jié)合不同深度地基土所受自重應(yīng)力和附加應(yīng)力，對(duì)變形模量E0進(jìn)行分段調(diào)整。計(jì)算得主樓沉降量平均值為69.92mm，同實(shí)際監(jiān)測(cè)平均值69.49mm基本吻合，說(shuō)明計(jì)算所取巖土參數(shù)基本合理。但南北兩側(cè)沉降差僅為15.59～21.99mm，遠(yuǎn)小于實(shí)測(cè)值30.2～43.6mm，說(shuō)明主樓實(shí)際地基附加應(yīng)力分布的不均勻性遠(yuǎn)大于因主樓荷載偏心造成的應(yīng)力分布不均勻。

進(jìn)一步分析主樓結(jié)構(gòu)和其施工過(guò)程，發(fā)現(xiàn)主樓北側(cè)與地下車(chē)庫(kù)相連，雖然設(shè)有后澆帶分開(kāi)，但后澆帶距主樓外墻1.90～3.15m，地下車(chē)庫(kù)底板厚度為300mm，后澆帶以南設(shè)有1排獨(dú)立柱，獨(dú)立柱基礎(chǔ)高度與主樓筏板厚度相同，為800mm，主樓與車(chē)庫(kù)獨(dú)立柱間在車(chē)庫(kù)底、頂板處設(shè)有連梁，可見(jiàn)后澆帶以南地下車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)整體剛度還是較大的。后澆帶以南地下車(chē)庫(kù)與主樓同期施工，因其整體剛度較大，在地基變形引起結(jié)構(gòu)變形時(shí)有較好的傳力能力，相當(dāng)于加大了主樓基礎(chǔ)外伸，從而改變了主樓地基附加應(yīng)力分布，加大了主樓荷載偏心作用，導(dǎo)致主樓的不均勻沉降加劇?？紤]北側(cè)地下車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)對(duì)主樓基礎(chǔ)外伸增加0，0.25，0.5，0.75m 和至后澆帶等5情況分別估算主樓地基附加應(yīng)力和地基沉降量，估算結(jié)果如表2，3所示。

表2 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)處附加應(yīng)力計(jì)算

主樓南北向監(jiān)測(cè)累計(jì)沉降差為30.2～43.6mm，平均值為37.18mm，最后1次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在主樓主體完工5個(gè)月后，裝修荷載已大部分添加，依據(jù)地區(qū)同類(lèi)場(chǎng)地沉降監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，此時(shí)主樓沉降量約為總沉降量的85%，反算在不進(jìn)行糾偏處理的前提下，主樓南北向最終沉降差約為43.74mm，稍大于基礎(chǔ)外伸增加0.75m時(shí)主樓沉降差估算值，相當(dāng)于該主樓北側(cè)地下車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)對(duì)主樓基礎(chǔ)有0.75m以上的外伸增加作用，導(dǎo)致主樓的偏心作用十分明顯，引起主樓南北向沉降差異顯著，傾斜超標(biāo)。

4 主樓糾偏處理

2015年12月建設(shè)單位委托某建筑加固單位對(duì)主樓進(jìn)行了糾偏處理，首先自主樓北側(cè)筏板邊緣處將地下車(chē)庫(kù)與主樓切割分離，并挖除主樓南側(cè)基坑肥槽填土，后期結(jié)合主樓沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果，北側(cè)局部采取了基礎(chǔ)下取土增沉措施，糾偏施工至2016年5月完工，主樓北側(cè)沉降增加50.71～63.42mm，平均值57.18mm，南側(cè)沉降增加15.61～33.42mm，平均26.58 mm，南北沉降差為5.43～12.15mm，2016年12月主樓沉降基本穩(wěn)定，對(duì)主樓北側(cè)地下車(chē)庫(kù)與主樓進(jìn)行了重新連接。2017年主樓投入使用，2018年4月沉降穩(wěn)定停止監(jiān)測(cè)，最終沉降量為107.65～133.42mm，最大沉降差16.57mm，最大傾斜值0.11%，滿(mǎn)足規(guī)范要求。

表3 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)處沉降量估算 mm

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)造成高層住宅樓傾斜超標(biāo)的原因分析以及后續(xù)糾偏處理，得出以下結(jié)論。

1)天然地基塔樓周邊地下結(jié)構(gòu)可有效分擔(dān)塔樓荷載，周邊地下結(jié)構(gòu)剛度越大分擔(dān)作用越明顯。

2)塔樓周邊地下室非對(duì)稱(chēng)分布，會(huì)導(dǎo)致地基附加荷載分布不均勻，甚至引起地基的不均勻沉降量過(guò)大，傾斜超標(biāo)，建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)設(shè)置地下室。

3)非對(duì)稱(chēng)布置地下室與塔樓間為減小建筑物不均勻沉降的后澆帶宜近塔樓基礎(chǔ)布置。

4)對(duì)于非對(duì)稱(chēng)地下室布置造成不均勻沉降的塔樓，分離非對(duì)稱(chēng)地下結(jié)構(gòu)與塔樓的連接是有效的糾偏方案，必要時(shí)可輔助掏土增沉措施。