譚敬輝

（中山市神灣鎮(zhèn)住房和城鄉(xiāng)建設局，廣東 中山 528400）

0 前言

對于房屋建筑來說，工程基礎非常重要，如果不能更好地處理樁基礎，很容易出現(xiàn)二次返工的現(xiàn)象。在房屋建筑施工建設過程中，根據(jù)房屋建筑工程項目的實際情況，考慮房屋建筑工程項目的樁基礎沉降情況，一旦樁基礎的沉降現(xiàn)象不在規(guī)定的范圍之內，就會嚴重影響整個房屋建筑工程項目的施工質量。對此，相關施工人員應該分析樁基礎沉降的原因，制定科學合理的預控對策，提高房屋建筑單位的經濟效益。

1 房屋建筑樁基礎沉降的相關概述分析

1.1 樁基礎的概念分析

什么是樁基礎？樁基礎是由基樁和連接于樁頂?shù)某信_共同組成，如果樁身在土中全部深埋，承臺底面和土體之間接觸，稱為低承臺樁基；如果樁身上部露出地面而承臺低位于地面以上，稱之為高承臺樁基。建筑樁基一般都是低承臺樁基礎，主要應用于高鐵、道路橋梁、房屋建筑工程之中[1]。

1.2 房屋建筑樁基礎沉降分析

房屋建筑樁基礎沉降問題一般發(fā)生在軟土層，軟土層的自然濕度不能太大，密實度和硬度也比較低，土體很軟，在房屋建筑樁基礎進行施工建設過程中，土層內部的小空隙很容易受到來自外界的壓強，導致發(fā)生位移和變形，使房屋建筑樁基礎出現(xiàn)沉降的問題。除了在施工過程中存在的樁基礎沉降，在房屋建筑投入市場使用的過程中，樁基礎沉降問題也比較容易發(fā)生。因為房屋建筑樁基礎不同區(qū)域的承載力不同，因此出現(xiàn)的樁基礎沉降問題導致的結果也不同，輕則導致房屋建筑發(fā)生變形；嚴重導致人員死亡。

2 房屋建筑樁基礎沉降的危害分析

在房屋建筑工程項目的施工建設過程中，樁基礎沉降問題一般都會發(fā)生軟土層之中，軟土層的土體自然濕度不超過液限，密實度偏低、硬度較小、土體較軟。在房屋建筑樁基礎施工時，土層內部的空隙較小，容易到更大的壓力，導致土層變形、位移，使房屋建筑工程出現(xiàn)沉降的問題。房屋建筑樁基礎沉降問題除了在施工建設之中存在，在日后的維修之中也會表現(xiàn)出一定的沉降。結合相關調查研究表明，房屋建筑在使用過程中的沉降量是總沉降的30%，房屋建筑樁基礎沉降問題很容易影響房屋建筑的受力平衡，破壞房屋建筑的整體結構的穩(wěn)定性。另外，房屋建筑樁基礎在不同的施工區(qū)域，自身的承載能力不一樣，從而導致樁基礎出現(xiàn)不均勻的沉降問題，在一定程度上促使房屋建筑出現(xiàn)變形、傾斜、裂縫等質量問題，嚴重的情況下很容易出現(xiàn)房屋建筑坍塌的問題，進一步造成施工人員的傷亡，導致經濟損失慘重。

房屋建筑樁基礎沉降有很多的危害，對于整個房屋建筑的施工進度有嚴重的影響。如果房屋建筑的樁基礎圖紙設計的不太合理，房屋建筑單位就不能更好地控制施工進度，增加施工成本。為了追趕施工進度，不少房屋建筑單位就會使用質量不合格的建筑材料，進一步導致房屋建筑工程的施工質量較差，造成大量的施工安全事故頻發(fā)[2]。因此，房屋建筑樁基礎沉降問題會嚴重限制施工進度，也會限制房屋建筑工程的發(fā)展。

3 房屋建筑工程中地基發(fā)生沉降的原因

3.1 樁基礎的問題

首先，選擇樁基礎的形式有問題。對于房屋建筑工程來說，如果持力層在地面上，那么地基就會出現(xiàn)松動的問題，而且地基的土層的硬度也是不同的，有軟土、硬土，軟土和硬土二者之間硬度也是不一樣的，如果房屋建筑工程在軟土層建筑，就必須要處理好樁基礎問題，一旦處理方式不太合適，房屋建筑就會出現(xiàn)傾斜、倒塌的情況。

例如國外的比薩斜塔，比薩斜塔出現(xiàn)傾斜的原因就是樁基礎的硬土層和軟土層之間劃分太多，硬土層和軟土層之間得薄厚程度不同。

其次，樁基礎自身的穩(wěn)定性能不夠。一般情況之下，因為樁基礎有硬土和軟土之分，不同的土質，本身的穩(wěn)定性也存在一定的差異。那么硬土和軟土在受到外界條件的影響時，例如凍土、黃土，很容易導致房屋建筑工程發(fā)生坍塌[3]。凍土的變化是因為氣溫、降水條件之間的差異，主要體現(xiàn)在：夏季，地基土融化；到冬天時，地基土就會發(fā)生凍結，從而變成硬土；因為膨脹土本身的沁水能力很高，如果缺少水分的話，體積就會急劇增大，吸水性能也會逐漸迅速膨脹。

例如在黃土地基應用過程中，如果地基含水量比較合適，那么整體的強度就會上升，如果含水量增加的話，吸水性能會提高，導致樁基礎的強度降低。一旦強度較低的話，很容易導致地面出現(xiàn)塌陷，很容易影響房屋建筑工程自身的穩(wěn)定性。

3.2 上部結構的問題

3.2.1 設計本身的問題

例如某一個建筑單位投資建設的房屋建筑工程，一個房屋建筑項目的樓層高度已經達到了97m，有2 層地下室，本身的結構設計以承重臺和筏板為主。房屋建筑工程的設計人員為了追求美觀，忽視了對結構本身的承重力，使上部結構出現(xiàn)嚴重的坍塌問題，由于樁基礎的地基不太穩(wěn)定，因此出現(xiàn)不均勻的沉降問題。除此之外，因為本身結構的設計沒有符合實際建設情況，就會導致樁基礎出現(xiàn)嚴重的坍塌。

3.2.2 內部包裝建設

房屋建筑工程在日后竣工時，會有業(yè)主人員驗收入住，業(yè)主人員會按照自己的想法，從而對室內進行組裝，可能有一些組裝違背了最初施工建設原則，使上部結構不穩(wěn)定，重心有所偏移，導致地面產生沉降問題[4]。

3.2.3 施工順序的錯誤

在房屋建筑工程施工過程中，對于樁基礎的施工建設是有一定的施工順序的，如果相關施工人員不知道施工順序，很容易造成項目本身的荷載能力存在一定的偏差，導致房屋建筑工程的樁基礎沉降不均勻。

例如在對裙房進行施工建設的過程中，施工順序錯誤，先裙房后主體，導致裙房出現(xiàn)傾斜的問題。

4 工程案例分析

4.1 工程概況分析

例如在某個地區(qū)的房屋建筑工程項目，本身結構是利用承重墻+承臺進行組合的，樁基礎57 根，使整個建筑物高度已經達到了97m，經過現(xiàn)場勘察之后，發(fā)現(xiàn)樁基礎出現(xiàn)沉降問題，雖然沒有發(fā)生不均勻的沉降，但是會看到整個建筑物明顯變矮，對此，施工人員可以結合建筑物本身的受力情況、使用的建筑材料、自身的穩(wěn)定性能等方面進行分析，對于出現(xiàn)問題的樁基礎進行修復。部分建筑物有樁基礎，但是可能這一片區(qū)域的土地是硬土層，如果使用預制樁，效果較差，因此施工人員采用螺旋鉆孔的形式進行裝訂，完成施工建設之后，保證風化效果24h 以上。

4.2 沉降情況分析

通過建筑單位對房屋建筑工程進行沉降觀測，該建筑物的沉降觀測位置和旋轉軸始終處于一條直線，沉降速率和累積沉降量如圖1 和圖2 所示。觀測到的數(shù)據(jù)顯示：在3 月17 日時，該建筑物的沉降觀測點17—1#、17—5#、17—6#、17—7#累計沉降量和其他觀測位置相比較，沉降量比較大，之后到了3 月30 日，該建筑物的平均沉降量是50mm，17—2#、17—3#、17—4#、17—5#、17—6#、17—8#、17—7#累計沉降速率全部都不小于0.04mm·d-1。根據(jù)相關規(guī)定，如果最后在100d 的最大沉降速率在0.01mm·d-1～0.04mm·d-1，就可以說明該建筑物的樁基礎處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)，工作人員就能判定這些觀測位置的沉降沒有進行相應變化，并且沉降速率沒有明顯的降低趨勢，足以見得，這個高層建筑物的樁基礎沉降問題比較嚴重，雖然沒有表現(xiàn)出不均勻的沉降問題，但是相關施工人員可以結合地質資料、重心偏移情況、荷載承重力、沉降速率等，對此高層房屋建筑物進行地基加固處理。

圖1 沉降速率

圖2 累計沉降量

4.3 沉降和不均勻沉降產生的原因分析

通過對上述房屋建筑工程的結構形式、地質條件、周邊環(huán)境、樁基礎檢測進行全方位、多角度地調查可以了解到：在成此項房屋建筑工程項目發(fā)生沉降以及不均勻沉降的原因有以下幾個方面。

首先，因為該高層建筑物的基礎是一樁一承臺+剪力墻的結構形式，由檢測單位對樁承載力和完整性進行檢測分析，可以了解到在該高層建筑物的西北方向的樁基礎沒有穩(wěn)定的持力層，樁底含夾層的持力層發(fā)生變形，樁底沉渣普遍比較厚，端承樁實際上轉變?yōu)槟Σ翗?，導致該高層建筑物本身的承載力不能滿足基本的建筑要求。

其次，結合地質勘測報告可以得出這樣的結論：因為該高層建筑物的壓縮層厚度不太均勻，并且物理性質差別較大，所以會導致原本該高層建筑物發(fā)生不均勻的沉降問題，在沉降較大一側的壓縮性土層厚度很大。與此同時，勘探還發(fā)現(xiàn)沉降較大的一側，也就是西北側和東北側存在明顯的溶隙、溶孔發(fā)育問題，局部位置溶孔較為明顯，樁端承載力不符合設計圖紙的施工要求。除此之外，因為部分樁承載力較低，所以樁基反力中心和上部結構質量中心存在一定的偏移性。具有明顯的偏心效應，在一定程度上就增加了建筑物的沉降問題和傾斜問題的發(fā)生概率。

最后，從整個房屋建筑工程項目的地質資料來分析，該高層建筑物的壓縮層厚度范圍之內都是一些土質很差的中壓縮性土，而且壓縮性很厚。根據(jù)目前該高層建筑物的荷載能力來看，樁基底下層土的應力水平已經超過自身的允許承載能力，局部區(qū)域可能已經發(fā)展成為塑性區(qū)域，因此，該高層建筑物發(fā)生沉降和不均勻沉降的速率較大，沉降不容易進行收斂也是符合目前趨勢的。

4.4 糾傾加固設計

結合該高層建筑物發(fā)生的沉降問題和不均勻沉降問題，按照該高層建筑物結構特征以及相應的地質條件，為了能夠縮減壓縮量，進一步提高該高層建筑物樁基礎的整體剛度，以此來抵抗樁基礎沉降問題，從而提出“加固基礎剛度、樁基礎沉降調平”的糾傾加固設計，也就是將該高層建筑物獨立樁基礎改變成“筏板+樁基礎”的結構形式，只有這樣，才可以提高該高層建筑物整體質量和樁基礎的承載能力。并且通過靜壓樁使補樁之后的樁基礎反力中心和上部結構質量的中心重合。

結合房屋建筑工程項目的地質勘查資料可以得出，取素填土極限側阻力標準值是20kPa，次生紅黏土極限側阻力標準值是63kPa，紅黏土極限側阻力標準值是50kPa，根據(jù)公式Quki=u∑qsikLi+qpkAp對每個樁的單樁承載力特征值進行計算，求得樁基總承載力是3012458kN。因為目前該高層建筑物還是處于持續(xù)沉降的狀態(tài)，所以，樁基礎的承載力取值應該在該基礎上折減使用，樁基礎總承載力乘以0.8，從而得到241166kN，比高層建筑物的總體重量293000kN 還要小，所以，基樁豎向承載力不能滿足糾偏加固設計的基本要求。

與此同時，按照公式

最終求得原樁基的反力中心是（17896.3，10672.4），相比較上部結構質量中心（15016.9，11863.5），明顯發(fā)生了偏移。在上述公式之中，Quki是第i根的單樁極限承載力，u是樁身周長，qsik是樁側第i層土的極限摩擦阻力標準值，Li是第i層土的中樁身長度，qpk是極限端阻力標準值，Ap是樁端面積，X、Y是反力中心在平面直角坐標系中的坐標值，Xi、Yi分別是第i根樁的坐標值，n是基樁的數(shù)量。

4.5 解決方法

第一，在建筑物的里面安裝筏板。在開始施工之前，要對周圍地形、地勢、環(huán)境進行全方位、多角度地考察，例如2 層的地下室，施工人員要將底板的表面進行處理，保證表面的光滑度，在底板上設置1 個500mm×500mm間距的抗剪鋼筋，將400mm×400mm 間距的抗剪鋼筋穿過剪力墻之后，需要澆筑700mm厚度的混凝土，要注意一點的是，筏板和500mm×500mm 間距的抗剪鋼筋的接頭一定要進行錯位處理。

這一步驟完成之后，就到了支座，在支座位置，將筏板安裝上，并配備500mm×500mm間距的上部縱筋，以及跨徑為200mm～300mm的下部縱筋。這一步驟結束之后，在筏板位置的500mm×500mm 間距的上部縱筋和跨徑為200mm～300mm 的下部縱筋之間，使用12mm 螺紋鋼筋和抗剪植筋進行固定，保證結筋的穩(wěn)定性。

第二，對外部筏板進行延伸。因為地下室是2層，所以，需要給地下室的筏板進行適當?shù)难由?，?40cm 距離為適中，留出靜壓樁的位置，在進行延伸之后，筏板的厚度保證不低于130cm，同時筏板上的鋼筋網片不能少于3 層，進一步保證樁基礎自身的穩(wěn)定性。

第三，加設錨桿靜壓樁。如果筏板的強度和設計圖紙要求的強度基本吻合，那么在壓樁器械的作用下，加設錨桿靜壓樁。在加設過程中，保證錨桿靜壓樁的壓力和長度控制在一定范圍內。安裝靜壓樁之后，需要將錨桿靜壓樁和待壓孔軸線、施工靜壓樁和千斤頂處于同一水平線上，保證靜壓樁長度在2m 以上。之后，對錨桿靜壓樁進行焊接、拼接，拼接完成之后，檢查錨桿靜壓樁的本身性能，如果沒有問題，就可以開始下一步施工。

第四，對建筑物本身樁基礎的傾斜速率和沉降速率進行分析，如果錨桿靜壓樁的沉降較大，要對封裝鋼筋進行交叉焊接，保證錨桿靜壓樁的穩(wěn)定性；如果錨桿靜壓樁沉降較小，不斷壓縮地基土，提高錨桿靜壓樁的荷載性能。最后加固靜壓樁，保證沉降慢慢趨于穩(wěn)定，那么在該過程中，提高了原本房屋建筑工程的地基穩(wěn)定性，也完美控制了錨桿靜壓樁，進一步保證房屋建筑工程的樁基礎的施工規(guī)范合理。

最后，加固成果。這一房屋建筑工程時間——沉降量曲線如圖3 所示。

圖3 沉降量曲線圖

從圖3 的時間——沉降量曲線可以了解到：樁基礎沉降量得到了有效的控制。在對房屋建筑工程的樁基礎進行封樁控制時，錨桿靜壓樁沉降較小，需要繼續(xù)沉降，直至得到最后沉降較大，基本上保持穩(wěn)定的狀態(tài)，那么這一階段的房屋建筑工程的樁基礎就會慢慢恢復到回傾階段，那么就說明房屋建筑工程的樁基礎沉降問題基本上已經得到有效的控制。

5 結語

綜上所述，樁基礎是房屋建筑施工建設中最重要的環(huán)節(jié)，只有解決樁基礎的沉降問題，才能有效保證房屋建筑的施工安全。作為房屋建筑的施工人員，要認識到樁基礎沉降的原因，針對其中存在的問題，要具體問題進行具體分析，以此來提出相應的解決措施、預控對策。在分析樁基礎沉降原因的過程中，施工人員應該將現(xiàn)代化的信息技術有效的運用到房屋建筑的施工建設之中，保證房屋建筑工程項目的施工質量，促使房屋建筑工程項目能夠持續(xù)運行。