某住宅沉降事故分析及加固处理

郭杰标 唐利飞 董胜华

1 工程事故概况

湖南长沙某 7层底框住宅楼(底层为架空层)，采用φ 350夯扩沉管灌注桩基础，持力层为泥质粉砂岩，单桩承载力设计值为300 kN;除一层楼面及厨房、卫生间、阳台处为现浇板外，其余各层楼面均采用预应力空心板。主体结构于2008年11月通过竣工验收并交付使用，2009年5月初，发现房屋墙(柱)基处的散水、室外地面以及多处墙体存在一定的裂缝反应，尤其以沉降缝两侧四、五单元较严重。此后每天都有新的裂缝产生，原裂缝长、宽均增加较快，建筑局部产生较大沉降。为保障居民生命财产安全，需对该事故原因进行全面分析并做出相应加固处理。

2 现场调查及检测

2.1 工程地质条件

本工程建筑场地土类别为Ⅱ类，根据工程地质勘测报告，各土层由上至下分布情况见表1。在事故发生后的补勘过程中，发现四、五单元处有土洞，洞中充填淤泥、地下水等，呈流塑状态，以不规则状的形态存在。

表1 土层分布情况 m

2.2 结构布置和施工质量调查

现场调查发现房屋的承重纵、横墙处均设有圈梁，但构造柱偏少，各房客厅中部承重大梁两端未设置构造柱，也没有设置梁垫。此外，原设计高度为2.1 m的架空层实测高度达3.3 m。

通过对该住宅的混凝土构件和砌体的强度进行检测，结果表明，部分圈梁的混凝土强度不满足设计要求;砖墙砌体中砖强度在MU7.5～M U10之间，部分低于设计要求，而砂浆强度均达不到设计要求。

2.3 变形观测

因原有沉降观测点已不存在，故需重新布置沉降监测点，在12个观测周期内，最大沉降速度达1.0 mm/d～1.8 mm/d(其中四单元和五单元的沉降最大)，说明沉降缝两侧的沉降还处于不稳定阶段[1]。结构垂直偏差最大处在四单元北侧[41]交角，向南倾斜约35 mm(含施工误差)。

2.4 裂缝观测

因该住宅楼发生了明显的不均匀沉降变形，使得该房屋部分墙体存在较严重的裂缝反应，裂缝主要分布情况有:承重横墙、纵墙斜向开裂，门窗洞口角部斜向开裂，裂缝向沉降较大的方向倾斜，且部分轴线处墙体自下而上各层均出现类似的裂缝，裂缝最宽达8 mm左右。在调查中还发现，大部分墙体裂缝扩展非常明显，还处于不稳定状态，且有新的裂缝出现，如图1所示。此外，5月16日对房屋现浇混凝土构件进行裂缝普查时，仅个别梁存在轻微的裂缝反应，至5月22日已有1根地梁、5根一层楼面梁、2个柱的柱脚或梁柱相交处以及部分阳台板出现裂缝反应，裂缝宽度0.1 mm～0.2 mm。

3 事故原因分析

1)地质勘探不够细致，对地基土的分布构造缺乏足够的了解。2)房屋砖混部分的砂浆强度偏低，不满足设计要求，会造成墙体易于松动开裂。3)该房屋体系较复杂，设计时不仅没有相应的加强措施，相反构造柱的设置还很不合理且明显偏少，梁下也没有相应的构造措施，这些都对裂缝的产生与发展有较大影响。

4 处理方案

本工程采用注浆加固法对基础进行处理，具体方案如下:

1)本工程加固用花管注浆点有两种形式:一种是在地梁周边布设的单排垂直注浆管;另一种是在承台四周布设的双排倾斜注浆管。两种管的直径为50 mm，按1 m×1 m梅花状布置。注浆深度应穿过填土层且不小于7 m。

2)考虑到软土层较密实，注浆时采用“围、挤、压”的原则，先将灌浆区围住，再在中间插管灌浆以保证质量。同时采用分序灌浆的办法。

3)注浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.8～1.5，以稀浆开始，采用逐步加稠的方法;注浆压力控制在0.2 M Pa～0.3 MPa。

4)注浆施工时，采用自动流量和压力记录仪，并及时对资料进行整理分析。同时，继续对房屋裂缝发展、变形情况进行监测，发现异常情况及时通知相关部门。

经过以上地基加固处理，该房屋的变形和裂缝在一个月后已基本稳定，可以对墙体、混凝土构件等采取相应的加固措施。

1)对于建筑物的开裂内墙均采用钢筋网抗裂复合砂浆进行加固修复[4-6]。先将墙面粉刷层凿除，设置φ 6@490×490“S”形穿墙拉结筋，在墙体两侧面布置双向φ 6钢筋网，间距为 240 mm，再外抹35 mm厚M10复合砂浆。对于外墙内侧，墙面处理后设φ 6@490×490“L”形锚固筋，锚固筋必须锚入砌体砖块上，其他处理同内墙。加固详图见图2。2)对开裂稍轻微但对结构承载力有削弱的梁，采用钢筋网抗裂复合砂浆加固;其余开裂的混凝土梁，可将裂缝封闭后结合装饰层施工进行处理;各房客厅中部承重大梁两端增设梁垫。3)对已产生结构裂缝的混凝土柱，采用自密实改性混凝土加大截面处理[7];对已产生结构裂缝的阳台板，先对裂缝灌胶封闭处理，再采用双向150 mm宽、净距200 mm的单层碳纤维条外粘加固，其余裂缝仅做注浆封闭处理。

5 注意事项

1)因为该加固工程的特殊性，加固前应撤离所有住户，对原结构尽量卸载，施工时不得对原有结构进行破坏性扰动。2)施工过程中要确保房屋四周排水设施通畅，对已损坏的明沟、散水及室外地面进行修复，及时对室外地坪进行硬化处理，防止雨水及施工用水等渗入房屋地基基础及周边土体。3)随时做好房屋的沉降观测，同时密切注意墙体及梁、柱裂缝的变化情况。

6 结语

1)通过本工程事故的原因分析，对土体复杂、起伏较大的施工场地，地质勘测时应该倍加仔细，尤其要弄清楚基岩的形态特征、岩溶土洞发育情况、周边地质环境及覆土层结构与厚度等，防止在后续施工和使用过程中出现沉降事故。2)按照上述处理方案施工，该住宅的基础整体稳定，加固后的墙体、梁、柱一切正常。通过对沉降观测点5个多月的观测表明，事故处理的效果良好，满足结构安全、适用要求，现已投入正常使用。

[1] JGJ 8-2007，建筑变形测量规程[S].

[2] JGJ 123-2000，既有建筑地基基础加固技术规范[S].

[3] 江见鲸，王元清，龚晓南，等.建筑工程事故分析与处理[M].北京:中国建筑工业出版社，2006.

[4] CECS 242∶2008，水泥复合砂浆钢筋网加固混凝土技术规程[S].

[5] 尚守平，曾令宏，彭 晖，等.复合砂浆钢丝网加固 RC受弯构件的试验研究[J].建筑结构学报，2006，24(6):31-32.

[6] 陈大川，胡海波.某近代建筑检测与加固修复设计[J].工业建筑，2007，37(7):15-17.

[7] GB 50367-2006，混凝土结构加固设计规范[S].