既有老旧建筑地基不均匀沉降的危害及处理案例

黄珊

（中国民用航空飞行学院 四川德阳 618300）

1　项目概况

笔者所在学校的宿舍多为90年代所建的五层或六层的砖混结构。2017年6月，一栋五层砖混结构的宿舍一楼阳台和幕墙发生了比较严重的变形：一楼阳台与楼房主体之间产生了裂缝，裂缝最宽处可达3cm，其间可见拉接钢筋，已确定裸露在空气中，并已开始锈蚀；幕墙处的金属制品已发生不同程度的变形，围合不平整，并导致幕墙玻璃破坏。

根据当时的设计图纸记录，该结构的项目概况为：抗震设防烈度为Ⅵ度，工程基础形式为条形基础，持力层为含钙质结核粘土，fk=250kPa。含钙质结核粘土属弱膨胀土，弱膨胀土有以下工程特点：该类土属于中偏低-低压缩土[1]，其抗剪强度大，当土体遇水膨胀，其结构被破坏后，强度衰减的幅度很大。膨胀土属于非饱和土，其饱和度是土体强度的控制因素。因此，在该类土体上修建的建筑应严格限制土体或场地含水量的变化。

2　原因分析

根据现场观测一楼阳台的破坏情况，阳台整体向外倾向，并与主楼之间已形成裂缝，连接两者的内部钢筋裸露在空气中，部分钢筋与主体的连接已断开，出现了不同程度的锈蚀；幕墙的金属构件的变形形态由矩形变为菱形，镶嵌的玻璃已出现大量裂缝，幕墙下的散水出现下沉现象。结合现场破坏情况，通过分析得出此次阳台和幕墙的变形根本原因为：土体本身为弱膨胀土，在南方的夏季，因气候原因导致反复的吸水和失水，阳台及幕墙下的土体发生了不均匀沉降。因不均匀沉降造成阳台与主体之间的拉接断裂，形成裂缝；而幕墙则受不均匀作用力，造成变形。

经分析，导致发生不均匀沉降的原因，可能为以下几方面：

（1）考虑该建筑物下土体的特殊性，应严格限制土体或场地含水量。经现场观测发现，建筑物的散水与建筑主体之间的连接不牢固，与主体之间产生了裂缝。因而，雨水或其它积水等通过缝隙直接渗入到土体中，直接导致土体含水量变化。

（2）该建筑在使用期间，因处于一楼，考虑堆积荷载可能超过设计荷载造成地基破坏。

（3）基础施工时，地基未完全夯实。

（4）因学生宿舍区楼间距相对较密，考虑新建筑对既有建筑地基的影响，也可能导致该栋宿舍楼地基的不均匀沉降。

（5）考虑勘测不符合实际土体强度的原因。

（6）因四川在2008年遭受过严重的地震灾害，新版建筑抗震设计规范中，该建筑所在地的抗震设防烈度由Ⅵ度修正为Ⅶ度，比设计时的抗震设防烈度已提高一度。因此原设计的结构强度是不能满足现行抗震要求的。

（7）施工过程中，基础未按照设计要求进行修建，导致地基受力不均匀。

通过以上分析，并结合该项目的情况，可对此次结构破坏原因归类：

①设计原因；

②施工原因；

③养护原因；

④其它原因。

3　处理措施

针对该项目的具体情况，最基本的解决目标是防止地基再次发生不均匀沉降。因此，除了对土体用砂夹卵石等满足地基承载要求的材料换填外，还应做好地基防水工作，包括重新修建散水、修建排水沟防止积水、控制该区域的荷载大小。针对阳台位置，可在处理好地基问题后，重新修建阳台，并通过植筋方式，完成对阳台与主体之间拉结钢筋的加固；针对幕墙位置，考虑到幕墙的整体性，并且为避免在施工中对原有完好位置的二次干扰，可采取在已变形的幕墙金属结构下方进行钢结构构件支撑加固的方法解决，以防止幕墙进一步的变形破坏。

4　结论

不均匀沉降，一般是指同一结构体中，相邻的两个基础沉降量的差值[2]。根据不均匀沉降发生的程度，会引起建筑物上部结构的额外应力以及裂缝、倾斜，甚至倒塌等不同程度的破坏。

既有老旧建筑有以下特点：①抗震设防烈度可能发生过变化，其抗震构造措施可能不满足现行规范的要求；②因其是既有建筑，只能通过加固或者改造等措施对已经出现的损伤进行修复；③在长期的使用过程中，建筑内部可能进行过改造等，荷载的分布也可能与设计初期不符合，这会使得地基受到的作用力发生变化；④针对已经施工的部分，无法对质量进行把控。

通过该案例的分析，并结合既有老旧建筑的特点，为防止不均匀沉降造成结构的损害，可采取以下方式进行处理：

（1）做好建筑定期沉降观测工作，沉降观测分为表层沉降观测（包括几何水准观测、静力水准观测和不动杆法）、深层（分层）沉降观测（包括深标点水准仪法、磁环式沉降仪法和不动杆法）和断面沉降观测（包括活动式和固定式沉降仪法）[3]，及时搜集沉降数据，避免因沉降发现不及时而造成的结构破坏。

（2）根据不均匀沉降情况，并结合本项目的地质情况采用适宜的地基处理技术。我国主要的地基处理技术一般分为：置换法、排水固结法、灌入固化物法、托换法、振密挤密法、加筋法和纠倾与迁移法。

（3）若不均匀沉降造成的原因是上部结构荷载变化，应及时调整载荷情况，并需对建筑的基础进行加固，减小对地基的压力。

（4）降低新建建筑对既有建筑地基的影响，做好前期设计控制。

[1]訾剑华，王伟.徐州地区上更新统含钙结核粉质粘土胀缩性研究[C].中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集.西安：中国科学技术出版社，2002（9）：174～177.

[2]叶志明.土木工程概论[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]叶国良.中国海湾建设[J].天津，2003（6）：18～21.