某住宅楼较厚填方地基沉降因素及加固措施

吴小文

中城建设有限责任公司

1 引言

随着大厚度填土地区不断增长的建设项目，出现了用地紧张的问题，在解决该问题的同时，人工造地、开山填洼等方式又引发了一系列新问题，比如湿陷性黄土变形与大厚度黄土填挖。填土性质不均匀是由于所填土地区为湿陷性黄土地区所导致，其场地较为复杂，且堆积时间与环境、大厚度填土成分等不同，导致其性质不均匀，要是遭受到浸水或振动，该土体即会发生湿陷变形的不良后果，基于此问题，本文通过对某些现场实际情况进行分析，从而探讨建筑物大厚度回填地基基础沉降技术问题及处理效果。

2 工程概况

通过对某小区进行研究，该住宅小区中第一期二区7号楼、13 号楼以及17 号楼的建筑物结构是无地下室全现浇钢筋混凝土框架结构，其 13 号商住楼为 8 层，7 号、17 号为地上 7 层，桩径900mm～1200mm，基础采用机械钻孔灌注桩，设计桩端持力层为中等风化砂岩层；预计使用年限为50 年，二级耐火等级，7 度抗震设计烈度；17 号住宅楼总高24.25m，总建筑面积5681.1m2；7号住宅楼总高21.75m，总建筑面积6830.32m2。此住宅小区出现了房屋门窗变形、墙面不同程度开裂的现象，三栋建筑都出现了不同程度的倾斜。

3 地质环境条件

3.1 地形地貌

经初步勘探得出该小区总体上东南低西北高，该场地地势呈现较大的高低变化，最初地貌为黄土冲沟，其中，东南部与中部为冲沟，南部与北部则为山地，后期经人为改造，利用人工填挖等方式使场地大致呈缓坡状。其中，原山梁小厚度填方区域位于第13 号楼南侧，原冲沟大厚度填方区域位于其北侧，7 号、17号楼则基本位于原冲沟大厚度填方区域。

3.2 地层岩性

（1）中风化砂岩层：半成岩，含少量暗色矿物，呈棕红色，含有石膏、长石、石英等矿物成分，构造为巨厚层状，厚1.35m～9.70m，中等风化状，岩体基本质量等级为Ⅳ级。

（2）强风化砂岩层：半成岩，含少量暗色矿物，呈棕红色，含有石膏、长石、石英等矿物成分，构造为层状，厚1.35m～3.50m，强风化状，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

（3）回填填土层：土质均匀性差，无规律，粉土及碎石土构成，碎石层及回填土层杂乱相间，稍密～密，稍湿～湿。层面厚5.90m～27.00m，高程1660.480m～1636.350m，颜色为褐黄色～棕黄色。

3.3 地下水

通过对施工现场进行观测，回填土表层土体与回填土接触带及原冲沟地表含水率较高，具有基岩裂隙水问题，这样会影响到回填下部土体和原冲沟地表土体，所以即便没有地下水渗出情况，也需充分考虑地下水是否会对地基造成影响。

4 分析地基沉降

4.1 地基沉降的特征

（1）上部结构产生额外的变形和应力，与建筑物的地基不均匀沉降以及荷载差异等因素导致地基各位置所发生的地基沉降的沉降量不一致，造成一系列破坏，如局部楼梯倾斜，房屋散水开裂下沉，房屋门窗变形开裂，墙面不同程度开裂。

（2）结构自身存在变形协调的问题，建筑物内部出现开裂问题，1、2层较轻，3、4、5层比较严重，17号缝隙宽度最大为1.7mm，7号楼的最大裂缝宽5.2mm。

（3）7号楼北偏西方向最大倾斜2.5‰，13号楼东面铺面台阶发生沉降形变导致破裂现象的发生，建筑物的地基基础梁下部发生湿陷沉降而产生的空洞大约高度为1.5m～2.0m，且13 号楼北偏东最大倾斜2.78‰，17号楼向北偏东最大倾斜2.25‰（见图1）。经探讨，应是碎石土和粉土回填杂乱，填土土质成分复杂，再加上地表水下渗的问题。综合考虑建筑的沉降形变特征可知：地基沉降变形不均匀且其变形区域无规律；另一区域没有地表水下渗问题，存在填土湿陷性问题，但是地基沉降变形问题较轻。

图1 建筑物倾斜监测结果示意图

4.2 发生沉降变形的原因

这三栋楼基本所处位置位于大厚度填方区及原冲沟的占较大部分，剩余小部分处在小厚度填方区。当该项目竣工验收后，因为给排水管道中的排水管渗漏现象的发生、建筑物上部结构产生的变形和应力及地基回填土导致沉降变形量加大及降雨等问题。本住宅区建筑物的基础皆为桩基础，欠固结填土为其大部分桩身所处位置，因此当填土湿陷发生后会导致桩周负摩阻力加大，引起桩基础发生不均匀沉降，从而导致建筑物的上部结构变形开裂，对建筑物非常不利，甚至无法正常投入使用。有哪些原因造成地基沉降变形，思考如下。

（1）施工场地进行了回填工作，所用粉土含水率较高，场地整平后，加上原冲沟内地表水排水条件发生了一定程度的变化，从而增加了基岩表层和回填土下部的含水量，桩端岩土体承载力下降，从而造成实际桩端承载力不达标。

（2）桩基础设计与施工间有一定误差。现场工作人员通过采用在7号楼7号桩基开挖探井的方式对桩身的自身参数检查，发现桩端虽然进入岩层但是与桩低应变动力检测的桩长和勘察地层进行比较，原地形冲蚀下切现象十分严重，地层起伏的幅度偏大，导致桩端进入岩层深度达不到规范数值的要求。

（3）填土问题，填土属高压缩性土，具有湿陷性强、不均匀且厚度大的问题；这三栋住宅楼所处场地湿陷级别最大为Ⅳ级，由于地表水的下渗以及地下水的浸湿二者的影响下，强度随压缩性的变大而产生沉降，导致地基发生下沉、桩基负摩阻力的增加。并且填土层底面的起伏性偏大，要是地基产生竖向的地基下沉，桩基会受到水平剪切力的影响，两者的共同作用造成桩基的变形和不均匀沉降，进而引发上部结构的开裂和形变。

4.3 发展趋势

现场在施工进行的过程中，若工程地质勘察报告显示该场地的地基土填土层在湿陷情况下为欠固结状态，要是建筑发生倾斜并且倾斜的角度不断地增大但仍处于规范要求4‰以内的，则无须展开纠偏工作，加固建筑物即可；若填土产生自然固结，在负摩阻力影响下桩基的下拉荷载会不断增强，会使房屋发生进一步变形。

5 地基加固措施

根据本文前段所分析可知，该项目需要对三栋住宅楼的桩基承载力采取相应补强措施进行地基加固，主要采用上部结构加固、桩基础、微型钢管桩及筏板的方式治理，基础补强则主要利用筏板和微型钢管桩增加到原有桩基周围的方法。

5.1 加固建筑物上部结构

上部结构由于地基发生地基不均匀沉降会导致其梁、柱、墙的受力状况会发生明显变化，进而使部分构件形成变形开裂，因此需要严格把控上部结构受力构件中的主要受力构件，要是楼梯沉降现象发生而导致产生裂缝，在进行裂缝处理时主要是通过采取环氧树脂封闭处理宽度超过规定的裂缝，使用外包碳纤维布的方式对影响建筑物正常使用的梁中间开裂部位进行加固处理。上部结构抹灰层发生开裂变形，应根据具体情况井形修补或铲除局部重做。

5.2 桩基础

增加13 号1 单元竖向刚度，沉降开裂柱子位子外，各要做4根间距1200mm，直径0.1m的钢筋混凝土灌注桩，桩体选取的混凝土强度等级为C30，施工工艺选取冲孔桩，孔的深度进入中风化岩层2m，进行桩基加固。

5.3 微型钢管桩

在补强时，现场工作人员可以通过选取190微型钢管桩加强建筑物的桩基承载力。冲孔的深度需进入中风化岩层2m，布设6m长螺旋式溢浆孔在中风化岩层以上的钢管桩壁，将浆体水灰比为1：0.75的水泥浆在1MPa压力下间歇性的注入桩内。

5.4 筏板

将60cm厚C35钢筋混凝土筏板设于13号楼一层楼板下，将0.5m厚的混凝土强度等级为C35的钢筋混凝土筏板设于7号和17 号楼一层楼板以下，原桩基和新增的钢管桩通过连接新增桩基和筏板的方式构成一个整体，便可共同受力。

6 结语

由于该项目中的三栋建筑物的地基位于原冲沟之上和大厚度填方区的部分占比较大，所以基础填土与上部结构荷载的二者作用下，从而基础填土固结沉降加大，导致其发生地基不均匀沉降现象的发生。建筑物桩基在地基水平剪切力和竖向负摩阻力的影响下形成变形和不均匀沉降，进而使上部结构开裂变形。桩端岩土体的承载力在基岩表层和回填土下部含水量增加的情况下呈下降趋势，实际桩端承载力并不达标。因此，需要采用上部结构加固、桩基础、微型钢管桩及筏板的方式对7号、13号、17号楼的现有桩基进行补强加固和综合治理。