摘要:进入21世纪以来,住宅建设取得了较好的业绩。但是当前地基不均匀沉降、墙体渗水、屋面渗水、管道漏水、下水道堵塞不畅等质量通病仍然存在。文章分析了某大楼地基产生不均匀沉降的原因,并提出采用静压注浆法加固处理措施对其进行加固。关键词:地基沉降;静压灌浆;加固处理中图分类号:TU472 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2010)09-0167-02一、工程概况某工程,占地面积1074m2,平面尺寸为60m×17.9m,总建筑面积5370m2,钢筋混凝土框架结构,混凝土独立柱天然基础,埋深2.4m。根据现场调查和地质勘察报告,建筑物场地内原有一口池塘(其位置如图1所示),该范围土层地质状况见表1,可见其基底持力层土质很差。设计单位对该部分独立柱基础采用下设7∶3砂石换土垫层的方法处理,垫层厚1m,换土后的砂石垫层承载力特征值按160kPa计算,基底尺寸为边柱3.0m×2.5m,中柱3.6m×3.0m。根据地质勘察报告,池塘以外的土层地质状况见表1:二、地基沉降现象及其原因分析本工程验收并交付使用3个月后业主就发现位于 轴(原池塘位置)范围的12条柱周边的混凝土地面出现断续裂缝,并在相应位置上的各层外墙砖砌体窗台角下呈现45°斜裂缝,部分混凝土梁板出现因地基不均匀沉降而引起微裂缝的迹象。经对原池塘位置的柱与其它柱进行现场实测,结果其沉降差最大值为13mm,超出规范规定的0.002L=8mm的沉降差。为了掌握准确的相关资料和数据,经每月一次连续3个月的沉降观测,其结果显示:沉降速度为15mm 90d=0.17,超出了规范规定的0.01～0.04mmd的沉降速度,说明沉降在逐日增大,已严重影响到楼房的正常使用,必须对地基及时进行加固处理。经重新观测现场地基基础沉降和对建筑物实体进行观察,根据裂缝走向及其特点,对其产生的原因分析如下:1.原池塘底(砂石换土垫层底)的持力层粉质粘土层承载力太低,仅100kPa,原设计采用砂石换土垫层,承载力特征值不可能达到160kPa,这应是设计失误造成12条柱基础大幅度沉降的主要原因。2.原池塘底砂石换土垫层底持力土层(第②层)承载力特征值仅100kPa,而其它位置基础底持力土层(第③层)承载力特征值达160kPa,两者相差太悬殊,在荷载作用下各自土层的压缩变形差异大,而产生较大的沉降差,使相邻柱之间的墙体、梁板出现裂缝。3.砂石换土垫层的施工质量也存在一定的问题,经调查,换土垫层施工期间质量监控不严,施工操作过程未能完全按规范和设计要求分层振捣密实,这也是造成沉降差大的原因之一。由于上述3种原因,致使其沉降差和沉降速度大幅超出规范值,造成 相邻轴柱之间的砖墙砌体开裂,部分梁板出现裂缝。三、加固方案本工程为钢筋混凝土框架结构,其开间和跨度不大,柱距较密,纵横向刚度较大,根据现有沉降核算和实体观测,暂时的沉降差对上部框架结构影响不大,基础加固稳定后,只需对梁板、砖墙砌体、地面的裂缝进行补强修复,还可继续安全使用。经多个加固方案的比较分析,针对该工程地基土层的特点,决定采用静压灌浆法进行加固处理,与其它加固方法相比,它具有以下优点:1.可对本工程较厚的填土层进行注浆加固,消除回填土层中的间隙、水分和空气,使其密实度得到较大提高。2.对基础底的持力土层有良好的加固效果,可大幅提高原地基承载力,有效阻止基础的沉降,节省加固费用。3.可直接在独立基础下形成灌注桩,承担上部传来的荷载,所形成的灌注桩在该工程地质条件下成桩质量可靠,钻孔口径较小,对基础和地面影响也很小。四、静压灌浆加固的设计1.灌浆孔的分布。为了提高基础下部地基土的密实度,有效地控制变形,灌浆孔直径为100mm,采用斜孔,倾斜度1∶0.2～1∶0.4,边柱和中柱基础灌浆孔布置如图2所示:2.灌浆深度的确定。为了达到加固后地基设计强度和变形控制要求,灌浆深度必须满足以下两点:(1)灌浆孔必须穿越软弱土层,到达设计要求的持力层;(2)灌浆深度应不小于地基变形的计算深度。现行规范规定地基计算变形深度按下式计算:Zn=b(2.5-0.41nb),Zn=8.75m,深度取9m。3.灌浆段的选择。本次灌浆分为3段,第1段为回填土范围,厚度2.8～3.7m;第2段为粉质粘土层,厚3.8～5.4m;第3段为细砂层范围,厚度为2.2～2.3m。4.灌浆压力设计。灌浆压力与土的重度、强度、初始应力、孔深、位置及灌浆的次序等因素有关,而这些因素又难以准确确定,故本次灌浆压力通过灌浆试验及下式计算而综合确定。[Pe]=Cb(0.75T+klh)式中:[Pe]为容许灌浆压力,取105Pa;Cb为与灌浆期次有关的系数;k为土的渗透系数;l为与地层性质有关的系数;h为地面至灌浆段的深度。经计算,[Pe]=0.1～0.4MPa。灌浆分层深度和灌浆压力见表2:5.灌浆标准。灌浆后粉土层的fk值达到160kPa,满足承载力要求,可控制沉降量的进一步发展。6.灌浆材料的配合比设计。根据第③层土质的孔隙比、静压力和扩散半径,灌浆体采用3种不同水泥浆的水灰比。水泥为42.5R硅酸盐水泥,根据经验数据和现场试验测定,第1～3段分别采用0.65,0.8,0.55。7.浆体扩散半径。对于成分均一的土层,扩散半径可按下式确定:式中:t为灌浆时间;n为孔隙率;k为土的渗透系数;r0为灌浆管的半径;u为浆液的运动粘系数;h1为灌浆压力;d0为被灌土体的有效粒径。经计算,第②、③层的土质和灌浆体扩散半径分别为0.6、0.9m。对于杂填土由于其均匀性较差,孔隙率、渗透系数变化大,用上述公式计算浆液在杂填土中的扩散半径显然不甚合理,根据经验数据,可暂定为1.5m,在现场进行灌浆试验后进一步确定。8.灌浆结束标准。在规定的灌浆压力下,孔段吸浆量少于0.6L/min且延续30min时,即可结束灌浆。五、处理结果分析经对试验孔及完工的灌浆孔进行抽样检测,结果显示取得了预期效果,检查方法是采用标准贯入法和抽芯检测,地基土承载力均有大幅提高,达到了设计要求。加固结束后连续6个月每月进行一次沉降观测,结果表明180d内最大沉降量为1.3mm,施工结束半年后基础完全稳定。该综合楼经过一年多的使用,情况良好,达到了加固的目的。六、结论对于框架结构、混凝土独立柱、天然地基基础的局部沉降,可采用静压注浆法进行加固,具有成本低、适用性好、凝结时间可调节、填充率高、收缩率小等优点。参考文献[1]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-002)[S].[2]顾晓鲁,钱鸿缙,刘惠珊,等.地基及基础(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.[3]陈骁,张凤祥.土建注浆施工与检测[M].上海:同济大学出版社,1998.[4]建筑变形测量规程(JGJT8-97)[S].作者简介:李爱飞(1971-),女,湖南益阳人,工程师,研究方向:建筑结构设计。}