某淤泥软土地基建筑基础加固设计

陈李锋

(福建福永工程技术有限公司 福建福州 350012)

某淤泥软土地基建筑基础加固设计

陈李锋

(福建福永工程技术有限公司 福建福州 350012)

主要探讨了淤泥软土地基建筑物不均匀沉降的加固方法，并对某火电厂食堂不均匀沉降造成的建筑结构裂损进行了加固设计。

软弱地基；加固设计；筏形基础

0 引言

我国的沿海地区海陆相互作用剧烈，是自然地质环境较为脆弱的区域。近三四十年来，我国沿海地区经历了快速的城市化过程。人口剧增、工业、金融业及互联网等企业快速发展，城市不断向外扩展，甚至填海造城已不是新鲜事，因此，沿海建筑的地质灾害也愈发明显，对社会经济的发展构成了严重的威胁[1]。

软土主要是全新世(少数晚更新世)海相淤泥及淤泥质黏土，由于其具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低和稳定性差的特点，所以对软土地基处理不当，可能致使建筑物歪斜或沉陷。

在东南沿海和华南沿海，特别是珠江三角洲和广东其他河口地区软土分布比较广，是一个较为重要的问题。如珠江三角洲、潮汕平原，软土分布面积达9 300km2，厚度一般在5m～36m[2]，几乎每年都有多起软土地基事故发生，经济损失动辄达数千万元。

本文针对该问题的特定建筑进行了探讨，提出了针对特定建筑物较为经济合理的加固设计方案。

1 工程概况

某电厂食堂为单层现浇框架结构，设计采用钢筋混凝土柱下条形基础，层高4.2m，餐厅部分柱顶标高为6.6m，总建筑面积为720m2，于2006年开工，2007年建成并投入使用。使用过程中房屋出现倾斜、墙体开裂、室内外地面沉陷等现象，现已严重影响房屋正常使用，如图1所示。

图1 房屋全貌

该建筑物地基土层面层有5m～9m的回填土，中间软弱土层为厚层淤泥(淤泥质土)，介于15m～80m之间，局部有夹杂薄层(1m～5m不等)粘土或碎石层，底层为全风化至中风化花岗岩，场地类别为Ⅲ类。

2 检查鉴定结论

2.1 建筑结构布置

该工程为单层现浇钢筋砼框架结构，经现场调查、勘测，现状房屋建筑及结构布置与设计基本相符。该楼平面结构布置合理，框架均双向拉通，构件选型准确，形成完整的系统，结构传力路线清晰。

2.2 地基基础检查

该工程设计采用钢筋砼柱下条形基础，现场检查发现房屋存在室外地面沉陷、散水及台阶与外墙脱裂、室内瓷砖地面沿灰缝开裂等现象，现场开挖两处柱下条形基础进行检查，其中(1)-(B-C)轴基础梁(C)轴端出现剪切裂缝，(B)轴端砼表面局部存在孔洞、钢筋外露锈蚀，基础局部裂损；上部结构出现因基础不均匀沉降引起的明显变形和开裂现象。

2.3 上部结构及构件的工作状态检查

(1)钢筋混凝土结构构件

剥除房屋四周部分框架柱、梁粉刷面层进行检查，(1)-(1/A)轴柱梁节点沿柱、梁交接处开裂严重，砼酥松起鼓，(1)-(A)轴框架柱下端出现水平裂缝、上端节点处出现斜向裂缝，个别钢筋砼构件出现钢筋锈蚀外露、砼开裂现象。

该工程系食堂，现尚在使用，受卫生条件限制等原因，委托单位未拆除室内吊顶及构件粉刷层，现场检测时未能对室内构件及其连接节点的裂损状况进行检查；加固施工时，应对室内构件及其连接节点的工作状态逐一进行检查，并将检查结果及时反馈给加固设计单位，以采取相应的处理措施。

(2)建筑物侧向位移检测

根据现场条件布置14个测点量测结构侧向位移，量测结果如表1所示，示意图如图2所示，“→”表示结构侧移方向，如图3所示。

图2 测点布置示意图

测点号侧向位移量测值s(mm)量测高度H(mm)比值s/H规范限值测点119.026141/138测点243.025821/60测点337.025531/69测点411.025201/229测点514.024711/176测点635.025081/72测点73.023351/778测点835.023621/67测点96.023271/388测点1021.023651/113测点1125.023721/95测点1218.023901/133测点1346.023841/52测点1430.023721/79《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999)规定的单层砼结构房屋不适于继续承载的侧向位移限值为H/400

数据表明，绝大多数测点侧向位移超过《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999)规定的钢筋砼框架结构不适于继续承载的侧向位移限值H/400，且结构整体向(A)轴一侧倾斜，其中最大测点侧向位移为H/52，大大超过规范限值。

(3)建筑物沉降观测

根据委托方提供的由某岩土工程勘察研究院出具的从2007年7月至2009年12月对食堂基础的变形监测数据进行分析，在此期间所测9个测点的累积沉降量为130mm～452mm，各测点均存在较大沉降，且相邻测点存在较大差异沉降；2009年6月至2009年12月的变形监测数据表明，测点连续6个月平均地基沉降速度为每月0.8mm～22.5mm，日均沉降速率为0.03mm/d～0.75mm/d，所测9个测点中有6个测点近期连续6个月平均地基沉降速度大于每月2mm，日均沉降速率大于0.04mm/d。基础沉降尚未稳定，有继续发展的趋势。测点沉降监测曲线如图3所示。

图3 测点沉降监测曲线

3 常用淤泥软土地基处理方法

3.1 桩基法

桩基础技术多种多样，早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩，目前采用较多的是预制桩[3-4]。该工程软弱土层为15m～80m之间，显然桩基础不管技术上还是加固成本上考虑，都是无法适用于该工程加固处理。

3.2 改变或增强软土力学性能

改变或增强软土力学性能的方法主要有：①换土法;②灌浆法；③排水固结法；④加筋法。该工程软弱土层较厚(平均40m左右)，采用上述方法处理软弱土层进行加固将是个非常浩大的工程，无法适用于该工程加固。

4 该工程加固设计

4.1 建筑物存在的质量问题

根据结构安全性鉴定报告，该建筑物主要存在以下问题：

(1)建筑物位于滨海滩涂区，其软弱土层为厚层淤泥(淤泥质土)，介于15m～80m之间；场地类别为Ⅲ类；并且有5m～9m的回填土。现使用过程中，基础存在较大沉降，且基础沉降尚未稳定，有继续发展的趋势；

(2)受基础不均匀沉降影响框架梁、柱开裂严重，且部分框架梁、柱节点处出现多道较大斜裂缝；

(3)建筑物整体倾斜，大部分测点所测的倾斜值超过限制；

(4)上部墙体开裂严重，且部分墙体已错位、倾斜；

(5)部分梁、柱箍筋加密区长度不足，加密区间距偏大；

(6)部分建筑物的基础梁局部开裂，残损；

(7)部分建筑物的围护结构与墙体脱裂。

4.2 加固方案

根据建筑物现状及安全性鉴定报告，需对该建筑物的基础与上部结构进行加固处理，采用以下两个方案。

4.2.1 地基基础加固

该建筑物位于滨海滩涂区，其软弱土层为厚层淤泥(淤泥质土)，介于15m～80m之间；场地类别为Ⅲ类，并且有5m～9m的回填土。根据吕希祥在《某厂房大面积填土荷载引起不均匀沉降分析》[5]的结论，填土会造成基础附加沉降，而该工程填土及地基软弱土层厚且厚度差异较大，会造成基础存在较大的不均匀沉降；根据丁士君等在《填海地区淤泥定向流动对单桩的影响》[6]的分析及该工程沉降观测，该工程由于填土(堆载)和地基淤泥层均较厚且各点厚度差异较大，淤泥在固结过程中可能存在水平向的流动现象；该工程存在基础剩余沉降，虽然理论上可计算剩余沉降，但由于淤泥的流动性造成剩余沉降的不确定性大。

上文已分析过，常用淤泥软土地基处理方法已不适用于该工程，因此只能着手加大基础刚度，以允许基础沉降，但加固后基础有足够的刚度抵抗不均匀沉降为原则，保证结构的安全使用。因此，该工程最终决定采用改原条形基础为筏板基础加固，具体设计图如图4～图5所示。

图4 基础加固平面及新增梁大样

4.2.2 上部结构加固

(1)对开裂的框架梁、柱，根据计算且考虑不均匀沉降附加应力影响，采用灌注改性环氧树脂并粘贴钢板或碳纤维布等措施进行加固处理；

(2)对于上部开裂墙体采用灌浆加固处理，部分变形严重的墙体拆除重砌；

(3)对箍筋不足的框架梁、柱采用粘贴扁钢箍或碳纤维布进行加固处理；

(4)对开裂、残损的基础梁采用扩大截面进行加固处理；

(5)对脱裂的围护结构拆除重新砌筑或采用增设钢拉杆进行加固处理。

5 结论

图5 基础加固剖面及大样图

由于该工程建筑物位于滨海滩涂区，其软弱土层厚层淤泥(淤泥质土)平均厚度达到约40m，综合上述常用的淤泥软土地基处理方法仅桩基法较为适合，但由于淤泥(淤泥质土)厚度过大，采用桩基法加固代价太高，不够经济合理。由于地基无法加固处理，只能从加强基础的整体刚度入手，最终从经济合理及建筑正常使用功能两方面综合考虑，采用改钢筋混凝土条形基础为筏板基础进行加固。

该工程为单层钢筋混凝土框架结构食堂，采用钢筋混凝土筏板基础加固能有效地调整建筑物的不均匀沉降，保证了上部结构不因基础的不均匀沉降而产生破坏。

采用本方法加固的缺点是加固后建筑物仍会沉降，但对于类似食堂等厂区附属建筑物，均匀的整体沉降基本不会影响建筑物的正常使用，并能保证上部结构的安全，所以这种加固方法是可取的。该工程目前已竣工，效果良好。

[1] 闫满存，王光谦，李保生.广东沿海陆地地质灾害及其防治对策[J]．地理学与国土研究，2001(04)．

[2] 李相然，张绍河.滨海城市环境工程地质问题成灾特点分析[J]．灾害学，1998(4):62-66．

[3] 张柏友.浅谈既有建筑地基基础加固施工[J]．建筑设计管理，2009(06)．

[4] 左平强.复合地基在某住宅楼地基加固处理中的应用[J]．工程建设，2005(06).

[5] 吕希祥.某厂房大面积填土荷载引起不均匀沉降分析[J]．低温建筑技术，2009(06)．

[6] 丁士君，程永锋，刘华清.填海地区淤泥定向流动对单桩的影响[J]．武汉大学学报(工学版)，2007(10)．

The Strengthening Design for Silt Soft Foundation Building

CHENLifeng

(Fujian Fuyong Engineering Technology Ltd , Fuzhou 350012)

How to strengthen the milt soft foundation is discussed in this paper, and the strengthening design for an uneven settlement restaurant building in a thermal power plant is carried out for your reference.

Soft foundation; Strengthening design; Raft foundation

陈李锋(1984.10- )，男，工程师。

E-mail:154157152@qq.com

2016-12-22

TU472

B

1004-6135(2017)03-0072-04