譚亞偉（湖北省工業(yè)建筑集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430073）

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建設(shè)用地愈加緊張，人們開(kāi)始通過(guò)人工造地的方式來(lái)解決建設(shè)用地不足的現(xiàn)狀，盡管在一定程度上緩解了建設(shè)用地緊張的情況，但隨之也出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，比如濕陷性黃土變形，因沉積物堆積時(shí)間、環(huán)境條件以及回填土成分等各方面存在顯著不同，造成地基填土的性質(zhì)極不穩(wěn)定[1-4]。在水分滲透或土體遭受擾動(dòng)的狀況下，填土土體便會(huì)在一定程度上產(chǎn)生濕陷性變形，進(jìn)而造成地基產(chǎn)生不均勻沉降。鑒于此，文章針對(duì)濕陷性黃土地區(qū)的地基挖填進(jìn)行了全方位探討，并結(jié)合實(shí)際工程案例，制定出了切實(shí)可行的地基加固處理措施。

1 工程概況

某房建工程于2012年建成并交付使用，基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，共有10棟單體建筑，地下1層，地上8層～22層不等。2019年5月4號(hào)，在住宅樓第2單元西側(cè)外墻發(fā)現(xiàn)裂縫，裂縫沿墻體縱向發(fā)展，縫寬5mm左右。進(jìn)一步對(duì)該住宅樓樓面及周邊區(qū)域勘查發(fā)現(xiàn)，西南側(cè)區(qū)域房屋散水部位距離墻根1m左右存在局部沉陷，其南側(cè)區(qū)域部分地面產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的下沉，技術(shù)人員在2019年5月8日對(duì)該住宅樓及周邊區(qū)域開(kāi)展沉降觀測(cè)。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

勘查數(shù)據(jù)顯示，該工程項(xiàng)目整體地勢(shì)呈現(xiàn)西北高、東南低。該區(qū)域原始土層為黃土地層，東南及中心部位為沖溝；北部和南部區(qū)域?yàn)樯降?，通過(guò)人工造地的方式對(duì)該區(qū)域進(jìn)行土方填挖使其形成緩坡地帶。該項(xiàng)目7單元樓南部位置為填方厚度較小部位，而北部大部分范圍則為填方厚度較大區(qū)域。

2.2 地層巖性

（1）中風(fēng)化砂巖層：主要包括長(zhǎng)石、石英、紅棕色礦物、石膏等成分，厚度范圍為1.46m～9.81m，稱(chēng)為超大厚度區(qū)域；

（2）高風(fēng)化砂巖層：主要包含長(zhǎng)石、石英、紅棕色礦物、石膏等成分，層次清晰，其厚度在1.46m～3.61m范圍內(nèi)；

（3）素填土層：填土為棕黃色，土質(zhì)雜亂不均，主要包含碎石、粉土等，其密實(shí)度和濕度稍高，主要分布在2.95m～27.12m厚度范圍。

2.3 地下水

勘測(cè)數(shù)據(jù)顯示，回填土表層及其與原溝接觸部位的含水量相對(duì)較高，有較多的巖石裂隙水存在，嚴(yán)重影響回填土及原地層土體的穩(wěn)定。盡管未出現(xiàn)地下水滲透現(xiàn)象，但也必須進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)及分析，進(jìn)而確定地下水對(duì)地基土體的影響程度。

3 地基沉降原因分析

3.1 地基沉降變形特征

（1）住宅樓主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形與其地基沉降和偶然荷載作用密不可分，在這些因素的聯(lián)合作用下，其地基不同部位產(chǎn)生的沉降存在顯著差異，在一定程度上對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)造成破壞，使主體結(jié)構(gòu)的樓體、屋面產(chǎn)生沉陷及開(kāi)裂（圖1），同時(shí)會(huì)造成室內(nèi)門(mén)窗及墻體產(chǎn)生不同程度的裂縫和變形，如圖2所示為墻體開(kāi)裂示意圖。

圖1 房屋散水開(kāi)裂下沉

圖2 墻體開(kāi)裂

（2）住宅樓因其各部位設(shè)計(jì)指標(biāo)存在差異，其主體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的變形程度也存在顯著不同；在地基不均勻沉降作用下，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)不同程度和不同形式的裂縫，其中第一、二層產(chǎn)生的裂縫較小，第三、四、五層裂縫逐漸增大。7單元樓的第三層及8單元樓的第四層最大墻體裂縫依次達(dá)到1.8mm和6.3mm。

（3）7單元樓沿西北方向偏移2.6‰，8單元樓東部樓體出現(xiàn)傾斜并產(chǎn)生裂縫?；A(chǔ)梁底部土層出現(xiàn)坍塌并形成約1.5m～2m的深坑，使基礎(chǔ)梁處于懸空狀態(tài)，導(dǎo)致住宅樓整體向東北方向偏移2.89‰（圖3）。通過(guò)多方調(diào)查和分析確定，是由于基礎(chǔ)回填土施工質(zhì)量不符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，采用粉土及碎石進(jìn)行回填施工，經(jīng)雨水及地下水的滲透從而造成地基大規(guī)模沉降。通過(guò)調(diào)查和分析住宅樓實(shí)際沉降情況可以得出，住宅樓所產(chǎn)生的沉降及變形是無(wú)規(guī)則、不均勻的，且產(chǎn)生的部位無(wú)規(guī)律可循，如7單元樓沉降部位存在地下水滲透現(xiàn)象，且存在一定的濕陷性，但造成的實(shí)際變形程度卻明顯輕于8單元樓。

圖3 建筑物傾斜監(jiān)測(cè)結(jié)果示意圖

3.2 地基沉降變形原因

7單元、8單元住宅樓地基分布區(qū)域地層較為復(fù)雜，其中大部分處于大厚度回填區(qū)和排水溝區(qū)域，小部分處于小厚度回填區(qū)域。在項(xiàng)目建成后，由于地基土質(zhì)不均、排水管道滲漏等原因的共同作用，填土位置產(chǎn)生固結(jié)現(xiàn)象，并相繼造成地基沉陷等較為嚴(yán)重的問(wèn)題。該房建工程采用樁基施工，其樁身大面積處于填土土層中，填土由于水體滲透引發(fā)濕陷，造成樁身四周摩擦阻力增大，進(jìn)而使樁基產(chǎn)生不均勻沉降，最終導(dǎo)致住宅樓上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、變形，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全，甚至導(dǎo)致建筑物不能繼續(xù)使用。引發(fā)地基沉降的原因具體涉及以下幾個(gè)方面[5-11]：

（1）該工程地基處理時(shí)，所回填的粉土具有較強(qiáng)的持水性能，在地基整平并碾壓密實(shí)后，其原來(lái)的排水結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致下部土體含水量急劇增大，進(jìn)而造成樁基底部土體承載能力顯著下降，無(wú)法滿足施工及規(guī)范要求，導(dǎo)致地基沉降產(chǎn)生。

（2）樁基設(shè)計(jì)及施工不合理。通過(guò)對(duì)7單元樓7號(hào)樁基開(kāi)挖檢測(cè)，測(cè)得的實(shí)際樁長(zhǎng)和樁身入土情況能夠看出，盡管樁身底部已到達(dá)持力層，但通過(guò)對(duì)比低應(yīng)變檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)原地層已遭到嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，土體出現(xiàn)了較為明顯的整體下沉，地基表層存在突出的起伏現(xiàn)象，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)了地形突變的情況，造成樁身無(wú)法達(dá)到持力層。

（3）地基填土問(wèn)題。該工程地基處理時(shí)，采用的土體具有較強(qiáng)的可壓縮性，質(zhì)地不均，回填土層較厚且具有較強(qiáng)的濕陷性。7、8單元樓所在位置地基填土濕陷等級(jí)為IV級(jí)，由于水體的滲透作用，大大增加了地基填土的濕陷性，使承載性能顯著降低，從而導(dǎo)致地基產(chǎn)生沉降。同時(shí)，濕陷性土體也會(huì)在一定程度上增大樁身摩擦阻力，再加上填土底部存在較大起伏，一旦產(chǎn)生沉降，樁身便會(huì)受到較大剪力作用，從而產(chǎn)生較大沉降變形，造成主體結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

3.3 地基沉降變形發(fā)展趨勢(shì)

若地基填土的濕陷性增大，會(huì)嚴(yán)重降低土體的密實(shí)度，造成地基產(chǎn)生不均勻沉降，進(jìn)而導(dǎo)致建筑主體結(jié)構(gòu)發(fā)生偏移，若偏移程度低于4‰，則不需要進(jìn)行加固處理。若地基填土自然壓實(shí)，會(huì)有效增大樁身負(fù)摩擦阻力和樁身下拉荷載，進(jìn)而造成建筑結(jié)構(gòu)沉降加快。

4 地基加固措施

通過(guò)對(duì)該小區(qū)實(shí)際沉降觀測(cè)結(jié)果分析，需進(jìn)行加固處理的區(qū)域涉及7號(hào)、8號(hào)單元樓，需對(duì)該區(qū)域的樁基實(shí)施加固補(bǔ)強(qiáng)處理。處理措施主要有上部結(jié)構(gòu)加固、樁基加固、筏板加固，具體通過(guò)增加鋼管樁和筏板來(lái)對(duì)樁基周邊實(shí)施加固[12]。

4.1 上部結(jié)構(gòu)加固

地基不均勻沉降勢(shì)必會(huì)改變主體結(jié)構(gòu)上部的梁、柱、墻等結(jié)構(gòu)的受力性能，造成部分構(gòu)件產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。所以，要對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)上部構(gòu)件的受力情況進(jìn)行嚴(yán)格控制，若發(fā)現(xiàn)梁、柱、墻等結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形開(kāi)裂現(xiàn)象，需等裂縫不再發(fā)生變化時(shí)用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行修復(fù)處理，并采用碳纖維進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，如圖4所示為碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固效果圖。若墻體砂漿層出現(xiàn)裂縫，需根據(jù)具體情況采取合適的方式進(jìn)行裂縫修補(bǔ)。

圖4 碳纖維布修補(bǔ)開(kāi)裂效果圖

4.2 樁基礎(chǔ)

根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告可知，應(yīng)用微型樁加固方案，樁長(zhǎng)選擇23m～25m，樁身深入土體1.5m～2.5m，樁徑0.16m，樁身采用C25混凝土，樁身鋼筋籠直徑為125mm，配筋為3Φ14，單根承載力為180kN。根據(jù)回填土方量進(jìn)行反向推算，能夠得出地基承載力約為120kPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的160kPa，整棟樓需要通過(guò)微型樁來(lái)分擔(dān)20.32×103kN的荷載，經(jīng)詳細(xì)計(jì)算，決定增加115根微型樁，使其與地基、碎石樁形成新的復(fù)合地基，共同實(shí)現(xiàn)受力平衡。

4.3 微型鋼管樁

通過(guò)增加115根微型樁來(lái)強(qiáng)化樁基承載力，主要設(shè)置部位為7、8單元樓地基，應(yīng)用樁徑168mm，壁厚不小于5mm的閉合無(wú)縫鋼管，樁身進(jìn)入中風(fēng)化層2m，位于巖層上方的鋼管樁應(yīng)設(shè)置6m長(zhǎng)的注漿管，然后采用1MPa的壓力進(jìn)行間歇式注漿。

4.4 筏板

在7、8單元樓1層樓板下分別設(shè)置厚度為550mm和厚度650mm的C35鋼混筏板，使原始樁基礎(chǔ)和新增加的鋼管樁通過(guò)筏板連接成整體的受力體系，具體施工時(shí)先對(duì)原始混凝土界面進(jìn)行鑿毛處理，然后植筋、涂刷界面膠，最后澆筑筏板混凝土。

4.5 施工階段質(zhì)量控制措施

做好施工材料質(zhì)量檢測(cè)工作。嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，選擇質(zhì)量好、實(shí)力足的材料生產(chǎn)廠家合作。材料進(jìn)場(chǎng)前，查看有無(wú)合格證，了解所需規(guī)格與設(shè)計(jì)要求是否相符，采取抽樣檢查法，查驗(yàn)材料材質(zhì)，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的，嚴(yán)禁入場(chǎng)使用。

構(gòu)建質(zhì)量控制體系，組內(nèi)強(qiáng)化協(xié)調(diào)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。優(yōu)化技術(shù)交底工作程序，提升技術(shù)交底的針對(duì)性、實(shí)效性；專(zhuān)業(yè)質(zhì)監(jiān)人員需盡職盡責(zé)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的應(yīng)及時(shí)上報(bào)，限期整改，嚴(yán)格考核質(zhì)量職責(zé)，實(shí)際工作中應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量工作履職考核，對(duì)切實(shí)發(fā)揮作用的管理人員應(yīng)給予獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)履職盡責(zé)不佳或未履職盡責(zé)的，應(yīng)給予懲處。通過(guò)考核措施，提升各人員質(zhì)量管控的積極性和主動(dòng)性。

5 結(jié)語(yǔ)

7、8單元樓主要坐落于大厚度填方區(qū)域，因主體結(jié)構(gòu)上部荷載、土質(zhì)情況共同影響，使填土區(qū)域濕陷性顯著增加，產(chǎn)生了明顯的固結(jié)沉降，增大了樁身所承受的剪力和負(fù)摩擦阻力，導(dǎo)致樁基產(chǎn)生不均勻沉降變形，進(jìn)而引發(fā)樓體上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。樁基底部承載性能由于回填土含水量的增大而顯著降低，不足以抵抗上部結(jié)構(gòu)荷載。所以，通過(guò)增加樁基、筏板、鋼管樁的方式對(duì)7、8單元范圍內(nèi)的樁基實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)處理。