山區(qū)地基處理失敗的案例分析

朱殿明 陳國慶

1 工程概況

某房地產(chǎn)開發(fā)小區(qū)3號樓,2006年12月竣工。2007年3月份,西側(cè)部位(主要是5單元)從地下室到頂層的墻體出現(xiàn)了裂縫。該樓為主體6層(層高2.9 m),地下室1層(高2.4 m)的磚混結(jié)構(gòu),樓長81.8 m,寬13.25 m,共 5個單元。在 2單元和3單元間(由西至東在48.85 m處)設(shè)有溫度伸縮縫一道?；A(chǔ)為混凝土條形基礎(chǔ),底板厚0.4m,基礎(chǔ)底寬1.8 m～2.0 m;地基處理采用級配砂卵石柱錘沖擴(kuò)樁法,樁直徑0.45 m,間距1.04 m,長3 m～6 m。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土勘察報告中土層形成的情況,3號樓3,4,5單元坐落于人工土(未分層壓密)填埋的沖洪溝部位,屬于工程地質(zhì)Ⅱ區(qū),1,2單元坐落于角礫土層埋藏淺的沖洪積扇臺地部位,屬于工程地質(zhì)Ⅰ區(qū)。Ⅱ區(qū)沖洪溝底坡度變化大,最深處達(dá)12 m,淺處不足5 m,且人工土填埋時間只有4年～5年,該填土屬于欠固結(jié)土,且具有Ⅳ級自重濕陷性,顯示了地基的復(fù)雜性。

3 裂縫分布情況及特征

5單元墻體出現(xiàn)裂縫的部位:北外縱墻斜裂縫主要發(fā)生在廚房窗下角,裂縫向東傾斜;廚房側(cè)面的墻有稍向南傾斜的裂縫;北臥室窗下角均有豎向或略向東傾斜的裂縫;南、北臥室門洞口上部的墻體裂縫。從裂縫寬度看,廚房窗下角裂縫最寬處約為3.5 mm,裂縫較嚴(yán)重的住戶是5單元101戶～601戶北部及其對應(yīng)的地下室外縱墻,且各戶裂縫較寬的部位及裂縫傾斜的方向一致,說明地基發(fā)生沉降較大的部位比較明確,主要是5單元101戶～601戶(廚房東側(cè)墻)偏東偏南的部位沉降大。

4 小區(qū)規(guī)劃方面的不足

小區(qū)原規(guī)劃的建筑平面布置圖中,3號樓的位置是兩幢獨(dú)立的樓,為提高土地使用率,后期變?yōu)?1.8 m長的1幢樓(長高比4.4),使3號樓大部分坐落在人工土填埋的沖洪溝地質(zhì)Ⅱ區(qū),東部的兩個單元坐落在沖溝臺地的Ⅰ區(qū),可以看出,要解決好如此大范圍地基的不均勻,欠固結(jié)性,濕陷性問題,技術(shù)難度大。

5 建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的不足

1)該樓如果設(shè)寬度較大的沉降縫而不是一條伸縮縫,就可針對土層的變化采取兩種不同的基礎(chǔ)形式或不同的地基處理方案去解決地基的大部分不均勻變形問題。2)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范關(guān)于軟弱地基的7.1.3和7.4中的規(guī)定,結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)和地基的共同作用,如設(shè)計時適當(dāng)減小部分基底壓力,同時加強(qiáng)基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)剛度,如加大底板高度和圈梁配筋,就可以提高房屋結(jié)構(gòu)的抗裂性和調(diào)節(jié)地基的部分不均勻變形。

6 地基處理設(shè)計方面分析

根據(jù)地基土的不均勻性和特殊性,采用級配砂卵石柱錘沖擴(kuò)樁地基處理方案不妥。

6.1 違背了建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范

規(guī)范中關(guān)于軟弱地基7.2.7的強(qiáng)制性規(guī)定,“復(fù)合地基設(shè)計應(yīng)滿足建筑物承載力和變形要求。對于地基土為欠固結(jié)土、膨脹土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土?xí)r,設(shè)計時要綜合考慮土體的特殊性質(zhì),選用適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)體和施工工藝”。本工程地質(zhì)Ⅱ區(qū)的條件既是欠固結(jié)土,又具有高壓縮性和濕陷性,選用砂卵石填料作為增強(qiáng)體和柱錘沖擴(kuò)樁工法應(yīng)當(dāng)認(rèn)真研究其對地基的適用性和處理效果。目前柱錘沖擴(kuò)樁方法還是一種半理論半經(jīng)驗(yàn)的方法,是近年被地基處理技術(shù)規(guī)范納入的一種方法,其復(fù)合地基的承載力和變形與卵石樁體長度、樁間土的情況關(guān)系密切。在沖溝部位的三個單元砂卵石樁長大于6 m,而東部兩個單元樁長大部分只有3 m,要保證擠密效果和受力層變形的均勻性難度很大。

6.2 違背了地基處理技術(shù)規(guī)范的兩個“不宜”

地基處理技術(shù)規(guī)范關(guān)于柱錘沖擴(kuò)樁方法規(guī)定,“地基處理深度不宜超過6 m,復(fù)合地基承載力特征值不宜超過160 kPa”。而實(shí)際上卵石樁要進(jìn)入沖洪溝底部的角礫層時,樁的長度需要約8 m,且復(fù)合地基承載力特征值需要達(dá)到180 k Pa。

6.3 違背了濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范

規(guī)范在地基處理的擠密法6.4.5條中的規(guī)定,“孔內(nèi)填料宜用素土或灰土,必要時可用強(qiáng)度高的填料如水泥土等”。就本工程的濕陷性、不均勻性和要求較高的承載力看,選用灰土擠密樁或夯實(shí)水泥土擠密樁比砂卵樁更適宜。不僅樁體材料自身的穩(wěn)定性好,而且8 m的樁長也易滿足,施工質(zhì)量也比砂卵樁宜控制。

7 地基處理施工方面分析

1)砂卵樁長度不足。在沖溝部位的大部分砂卵樁未能按設(shè)計要求進(jìn)入溝底角礫層。施工時實(shí)際沖擊樁孔頂標(biāo)高為641.5 m(相對標(biāo)高-2.9 m),勘察報告中住宅樓西南角19號鉆孔的角礫層頂標(biāo)高是633.71 m,該處的沖擊孔深應(yīng)當(dāng)是641.5-633.71=7.79 m;由西至東約21 m處的17號鉆孔中角礫層的頂標(biāo)高是633.55 m,該處的沖擊孔深應(yīng)當(dāng)是641.5-633.55=7.95 m。根據(jù)地基施工記錄的數(shù)據(jù)顯示,樁孔深度大部分小于6 m,小部分只有6 m,說明沖孔底部至少還有1.8 m～2.0 m厚(按6 m長樁計算)的填土未得到很好的擠密而形成了軟弱下臥層。

2)質(zhì)量自檢方面控制不夠。根據(jù)現(xiàn)行地基處理技術(shù)規(guī)范,在施工過程和結(jié)束后的適當(dāng)時間應(yīng)對樁身及樁間土進(jìn)行檢驗(yàn),作為自檢質(zhì)量的評定依據(jù)。但在施工組織方案中只強(qiáng)調(diào)孔位和孔深的偏差,對施工過程中單樁沖擊砂卵石密實(shí)度的檢驗(yàn),對施工后樁間土的擠密和消除濕陷性的效果檢驗(yàn)只字未提,實(shí)際上也沒進(jìn)行檢驗(yàn)。雖然在驗(yàn)收資料中有檢測單位提供的凈載荷試驗(yàn)檢測合格報告,但我們知道,報告中的凈載荷試驗(yàn)是抽查性的檢測,具有局限性;另外復(fù)合地基凈載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù),只能反映承壓板下主要受力影響范圍內(nèi)復(fù)合土層的承載力和變形參數(shù)。本工程承壓板直徑為1.0 m,主要受力影響深度按1.5倍的承壓板直徑計算僅有1.5 m,也就是說,1.5 m以下的樁土承載力和變形參數(shù)基本上難以反映,也就不能反映出實(shí)際地基受力層全部的情況,因此,施工單位的自檢數(shù)據(jù)更為重要。鑒于復(fù)合地基凈載荷試驗(yàn)檢測的局限性和影響深度的有限性,建議今后修訂相關(guān)的國標(biāo)規(guī)范時,要特別強(qiáng)調(diào)施工自檢及檢驗(yàn)項目,確保施工質(zhì)量。

8 裂縫原因綜合分析和評價

通過對上述各方面存在的問題分析看出,造成墻體裂縫的原因是地基不均勻沉降所致。而造成地基的不均勻沉降,涉及到了規(guī)劃、設(shè)計、施工幾個方面。小區(qū)規(guī)劃僅考慮土地利用率而不考慮地質(zhì)條件問題可謂不周;建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計不考慮地基的復(fù)雜性而按均勻地基設(shè)計可謂不精心;地基處理方案選擇的適宜性可謂不妥;地基處理施工中樁長度不足,缺乏有效的自檢控制可謂錯誤。

9 結(jié)語

1)住宅小區(qū)、廠區(qū)的總體規(guī)劃,應(yīng)當(dāng)考慮場地的工程地質(zhì)條件,做好宏觀性控制工作。2)建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮地基土的軟弱性和特殊性,不能將地基問題全部推給專業(yè)地基公司解決,應(yīng)從結(jié)構(gòu)和地基共同作用的角度出發(fā),采取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計措施,提高結(jié)構(gòu)的整體性和剛度。3)確定地基處理方案,需對地基的適宜性、處理效果、可靠程度及結(jié)構(gòu)情況綜合考慮,認(rèn)真分析,確保實(shí)現(xiàn)地基處理目的。4)地基處理施工,除按設(shè)計要求嚴(yán)格施工外,施工單位進(jìn)行全面有效的檢驗(yàn)(自檢)非常重要,不能將處理效果完全依賴于抽查性的地基驗(yàn)收檢測。也建議今后修訂相關(guān)規(guī)范時要特別強(qiáng)調(diào)施工自檢及檢驗(yàn)項目,確保施工質(zhì)量。

[1] GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] JGJ 79-2002,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50025-2004,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[4] 崔 健,馮靈芝.軟土地基的土方施工案例分析[J].山西建筑,2008,34(27):154-155.