某职工医院楼地基调查和加固及治理

方向明

1 工程概况

某职工医院楼为4层,东西向展布,砖混结构,长约为40 m,最宽处为12 m,采用条形基础,天然地基,基础宽度为1.20 m～1.40 m,最宽处为1.93 m,基础埋深为 1.5 m(室外地坪以下),建成后正常使用16年以后,发现建筑物东半部墙体、楼梯、挑梁等处产生较多裂缝,且发展速度较快,严重影响正常使用。

为了准确了解建筑物产生裂缝的原因,针对性采用了钻探及探井相配合、室内土工试验结果和现场地质调查相结合的工作方法确定地基现状。

场地表层均分布松散的填土,以素填土为主,一般厚度小于1.5 m,局部地段厚度为 3.3 m。

其下为作为基础持力层的②黄土状粉质黏土夹粉土,黄褐色,含炭末,植物根,褐色土块,虫孔虫屎,针状孔隙,为湿陷性黄土,为新近堆积黄土,由于受浸水影响,含水量差异大,粉土湿～饱和,稍密,粉质黏土可塑～软塑,层厚为2.50 m～4.90 m。

该层下部的③,④黄土状粉质黏土夹粉土,黄褐色～浅棕红色,粉土稍湿～湿,稍密～中密,粉质黏土可塑～硬塑,为湿陷性黄土,受渗水影响较小,层厚各约为3.0 m和5.0 m。

为了解各地基土层的物理力学性质指标,取土做常规土工试验,将各地基土层的物理力学性质指标进行分层统计,其主要统计指标平均值见表1。

表1 地基土主要物理力学性质统计表

2 建筑物墙体开裂原因分析

根据现状调查,建筑物东山墙外侧,作为主要排水管道的几个下水井已经堵塞,楼内的生活用水无法及时排泄出去,同时根据东侧开挖情况,此处建筑物主要的排水管已破裂,流出的水均已渗流入地基土中,使地基土含水量增高,建筑物东山墙外侧的探井附近主要基础持力层②层土的最大含水量为30%,比其他地段同层土含水量平均值高约7个百分点,承载力标准值较低,与其原设计值相差较多,承载力严重不足。由于受水浸泡,不仅使地基土产生湿陷性变形,同时地基土压缩性增高,压缩模量变低,该处探井附近的②层土压缩模量平均值仅为3.0 MPa左右。

综上所述,造成建筑物墙体开裂的主要原因为：建筑物东侧下水管道堵塞,生产、生活用水浸泡地基,使得地基强度降低,产生较大的湿陷变形及压缩变形,建筑物纵、横方向上产生了较大的不均匀沉降所致。

3 加固处理方案

根据地基现状调查及墙体开裂原因分析,采取的加固处理措施如下：1)立即切断上下水,及时疏通各排水管道及下水井,断绝各生产、生活用水继续渗漏浸泡地基的途径,并及时将东侧下水井及排水管道中的水排放到建筑物范围之外的下水道中。2)在建筑物外围贴近基础处,施工两排双灰桩,形成隔水帷幕,杜绝上下水及雨雪水再次渗入并浸泡地基,同时在房间内沿基础边缘布置双灰桩及灰土桩,一方面对地基土进行补强,提高其承载力;另一方面靠石灰吸取地基土中的水,并膨胀挤密地基土,限制地基土的侧向变形,以达到增加地基土强度,减少地基的不均匀变形并尽快使地基变形趋于稳定,以确保建筑物的安全及稳定。3)对建筑物进行加固治理,加强建筑物的上部结构。

4 地基处理及建筑物加固治理

4.1 地基处理

将楼内人员和设备搬出后,切断上下水,采用双灰桩和三七灰土桩进行地基处理,减少其含水量,提高地基土体强度。灰土桩的灰土体积配合比为3∶7,双灰桩材料为生石灰块、粉煤灰及土,体积比为6∶2∶2,双灰桩上面采用1.5 m～2.0 m 长的灰土桩进行封盖。双灰桩和灰土桩在外围及走廊桩长为10 m,在室内桩长为8 m,沿墙两侧布置。墙内侧按一字形布桩,墙外侧采用等边三角形布桩,桩心距一般为0.8 m左右。楼东部损坏严重均采用双灰桩,西半部损坏较轻采用灰土桩。成桩直径小于0.3 m,采用不小于1 200 kg的重锤夯扩,总桩数为587根。

对于外围及走廊的双灰桩,1.5 m以上为三七灰土桩,其下为双灰桩。对于室内的双灰桩,2 m以上为三七灰土桩,其下为双灰桩。

桩体夯实采用夯实机,夯锤重量不小于1 200 kg,正式填料前,先对孔底进行空夯,落距3 m～5 m,夯击次数6击。然后分层填料夯实,每次填料0.5 m高,夯击 6锤,提升高度5 m。

施工顺序为先施工楼东半部双灰桩,后施工楼西半部灰土桩,打桩采用隔排跳打,间隔施工。

4.2 建筑物加固治理

建筑物加固治理主要对建筑物的上下水管道重新改造,对已出现的裂缝进行挂网、注浆填缝处理。对出现裂缝的楼梯、挑梁采用粘钢加固,并进行内外粉刷工作。

4.3 沉降观测

采用双灰桩和灰土桩进行地基处理和建筑物加固治理以后,对该楼进行了沉降观测,所使用的仪器为S05级的蔡司Ni002水准仪,水准尺为与其配套的3 m铟瓦水准尺。

沉降观测点沿建筑物四周布设,共布设 11个点(见表 2)。沉降观测共进行了三个半月,观测截止日期为各个沉降点停止沉降时止。基本上为每星期观测一次,共观测了12次。

表2 沉降观测成果表

建筑物沉降分两个阶段：第一阶段为地基处理阶段(一个半月)平均每天的沉降量0.13 mm;第二阶段为地基处理后阶段(约两个月),平均每天的沉降量0.007 mm＜0.01 mm,说明建筑物已经趋于稳定,符合洛阳地区房屋沉降稳定性指标(日均沉降量小于0.01 mm),结合后期最后三周的观测结果来看,各沉降观测点的沉降都已基本停止。

5 结语

1)建筑物基础持力层为新近堆积黄土,沉积时间较短,含水量较低时强度较高,建成后,在外部条件没有改变的情况下正常使用了16年。一旦疏于管理,建筑物东侧下水管道堵塞损坏,使得生产、生活用水浸泡地基,使地基土强度急剧降低,压缩性增高,产生较大的湿陷变形及压缩变形,引起建筑物不均匀沉降,无法正常使用。2)采用了灰土桩和双灰桩进行地基处理是合适的方法,降低了土层的含水量,提高了土体强度,减少并遏止了建筑物的不均匀沉降。对建筑物的上下水管道重新改造,切断了渗漏来源。对已出现的裂缝进行挂网、注浆填缝处理,对出现裂缝的楼梯、挑梁采用粘钢加固,加强了建筑物的上部结构。

建筑物在经过地基处理和建筑物加固治理后,建筑物的沉降得到了很好地控制,整个建筑物又进入稳定阶段。该建筑物到目前为止又正常使用7年之久,避免了拆除重建,为甲方节约了较多的资金,取得了良好的社会经济效果。

注：该职工医院楼的地基调查、地基处理设计、施工和建筑物加固治理工作由我分院刘景言总工担任总负责,娄荣祥高工担任项目经理,在此一并表示感谢。

[1] 翟育林.注浆混凝土桩加固软土地基设计与施工[J].山西建筑,2008,34(25)：120-121.