既有老舊建筑地基不均勻沉降的危害及處理案例

黃珊

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院 四川德陽(yáng) 618300）

1　項(xiàng)目概況

筆者所在學(xué)校的宿舍多為90年代所建的五層或六層的磚混結(jié)構(gòu)。2017年6月，一棟五層磚混結(jié)構(gòu)的宿舍一樓陽(yáng)臺(tái)和幕墻發(fā)生了比較嚴(yán)重的變形：一樓陽(yáng)臺(tái)與樓房主體之間產(chǎn)生了裂縫，裂縫最寬處可達(dá)3cm，其間可見(jiàn)拉接鋼筋，已確定裸露在空氣中，并已開始銹蝕；幕墻處的金屬制品已發(fā)生不同程度的變形，圍合不平整，并導(dǎo)致幕墻玻璃破壞。

根據(jù)當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)圖紙記錄，該結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目概況為：抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，工程基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)，持力層為含鈣質(zhì)結(jié)核粘土，fk=250kPa。含鈣質(zhì)結(jié)核粘土屬弱膨脹土，弱膨脹土有以下工程特點(diǎn)：該類土屬于中偏低-低壓縮土[1]，其抗剪強(qiáng)度大，當(dāng)土體遇水膨脹，其結(jié)構(gòu)被破壞后，強(qiáng)度衰減的幅度很大。膨脹土屬于非飽和土，其飽和度是土體強(qiáng)度的控制因素。因此，在該類土體上修建的建筑應(yīng)嚴(yán)格限制土體或場(chǎng)地含水量的變化。

2　原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)一樓陽(yáng)臺(tái)的破壞情況，陽(yáng)臺(tái)整體向外傾向，并與主樓之間已形成裂縫，連接兩者的內(nèi)部鋼筋裸露在空氣中，部分鋼筋與主體的連接已斷開，出現(xiàn)了不同程度的銹蝕；幕墻的金屬構(gòu)件的變形形態(tài)由矩形變?yōu)榱庑?，鑲嵌的玻璃已出現(xiàn)大量裂縫，幕墻下的散水出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)破壞情況，通過(guò)分析得出此次陽(yáng)臺(tái)和幕墻的變形根本原因?yàn)椋和馏w本身為弱膨脹土，在南方的夏季，因氣候原因?qū)е路磸?fù)的吸水和失水，陽(yáng)臺(tái)及幕墻下的土體發(fā)生了不均勻沉降。因不均勻沉降造成陽(yáng)臺(tái)與主體之間的拉接斷裂，形成裂縫；而幕墻則受不均勻作用力，造成變形。

經(jīng)分析，導(dǎo)致發(fā)生不均勻沉降的原因，可能為以下幾方面：

（1）考慮該建筑物下土體的特殊性，應(yīng)嚴(yán)格限制土體或場(chǎng)地含水量。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，建筑物的散水與建筑主體之間的連接不牢固，與主體之間產(chǎn)生了裂縫。因而，雨水或其它積水等通過(guò)縫隙直接滲入到土體中，直接導(dǎo)致土體含水量變化。

（2）該建筑在使用期間，因處于一樓，考慮堆積荷載可能超過(guò)設(shè)計(jì)荷載造成地基破壞。

（3）基礎(chǔ)施工時(shí)，地基未完全夯實(shí)。

（4）因?qū)W生宿舍區(qū)樓間距相對(duì)較密，考慮新建筑對(duì)既有建筑地基的影響，也可能導(dǎo)致該棟宿舍樓地基的不均勻沉降。

（5）考慮勘測(cè)不符合實(shí)際土體強(qiáng)度的原因。

（6）因四川在2008年遭受過(guò)嚴(yán)重的地震災(zāi)害，新版建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中，該建筑所在地的抗震設(shè)防烈度由Ⅵ度修正為Ⅶ度，比設(shè)計(jì)時(shí)的抗震設(shè)防烈度已提高一度。因此原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是不能滿足現(xiàn)行抗震要求的。

（7）施工過(guò)程中，基礎(chǔ)未按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行修建，導(dǎo)致地基受力不均勻。

通過(guò)以上分析，并結(jié)合該項(xiàng)目的情況，可對(duì)此次結(jié)構(gòu)破壞原因歸類：

①設(shè)計(jì)原因；

②施工原因；

③養(yǎng)護(hù)原因；

④其它原因。

3　處理措施

針對(duì)該項(xiàng)目的具體情況，最基本的解決目標(biāo)是防止地基再次發(fā)生不均勻沉降。因此，除了對(duì)土體用砂夾卵石等滿足地基承載要求的材料換填外，還應(yīng)做好地基防水工作，包括重新修建散水、修建排水溝防止積水、控制該區(qū)域的荷載大小。針對(duì)陽(yáng)臺(tái)位置，可在處理好地基問(wèn)題后，重新修建陽(yáng)臺(tái)，并通過(guò)植筋方式，完成對(duì)陽(yáng)臺(tái)與主體之間拉結(jié)鋼筋的加固；針對(duì)幕墻位置，考慮到幕墻的整體性，并且為避免在施工中對(duì)原有完好位置的二次干擾，可采取在已變形的幕墻金屬結(jié)構(gòu)下方進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件支撐加固的方法解決，以防止幕墻進(jìn)一步的變形破壞。

4　結(jié)論

不均勻沉降，一般是指同一結(jié)構(gòu)體中，相鄰的兩個(gè)基礎(chǔ)沉降量的差值[2]。根據(jù)不均勻沉降發(fā)生的程度，會(huì)引起建筑物上部結(jié)構(gòu)的額外應(yīng)力以及裂縫、傾斜，甚至倒塌等不同程度的破壞。

既有老舊建筑有以下特點(diǎn)：①抗震設(shè)防烈度可能發(fā)生過(guò)變化，其抗震構(gòu)造措施可能不滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求；②因其是既有建筑，只能通過(guò)加固或者改造等措施對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的損傷進(jìn)行修復(fù)；③在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，建筑內(nèi)部可能進(jìn)行過(guò)改造等，荷載的分布也可能與設(shè)計(jì)初期不符合，這會(huì)使得地基受到的作用力發(fā)生變化；④針對(duì)已經(jīng)施工的部分，無(wú)法對(duì)質(zhì)量進(jìn)行把控。

通過(guò)該案例的分析，并結(jié)合既有老舊建筑的特點(diǎn)，為防止不均勻沉降造成結(jié)構(gòu)的損害，可采取以下方式進(jìn)行處理：

（1）做好建筑定期沉降觀測(cè)工作，沉降觀測(cè)分為表層沉降觀測(cè)（包括幾何水準(zhǔn)觀測(cè)、靜力水準(zhǔn)觀測(cè)和不動(dòng)桿法）、深層（分層）沉降觀測(cè)（包括深標(biāo)點(diǎn)水準(zhǔn)儀法、磁環(huán)式沉降儀法和不動(dòng)桿法）和斷面沉降觀測(cè)（包括活動(dòng)式和固定式沉降儀法）[3]，及時(shí)搜集沉降數(shù)據(jù)，避免因沉降發(fā)現(xiàn)不及時(shí)而造成的結(jié)構(gòu)破壞。

（2）根據(jù)不均勻沉降情況，并結(jié)合本項(xiàng)目的地質(zhì)情況采用適宜的地基處理技術(shù)。我國(guó)主要的地基處理技術(shù)一般分為：置換法、排水固結(jié)法、灌入固化物法、托換法、振密擠密法、加筋法和糾傾與遷移法。

（3）若不均勻沉降造成的原因是上部結(jié)構(gòu)荷載變化，應(yīng)及時(shí)調(diào)整載荷情況，并需對(duì)建筑的基礎(chǔ)進(jìn)行加固，減小對(duì)地基的壓力。

（4）降低新建建筑對(duì)既有建筑地基的影響，做好前期設(shè)計(jì)控制。

[1]訾劍華，王偉.徐州地區(qū)上更新統(tǒng)含鈣結(jié)核粉質(zhì)粘土脹縮性研究[C].中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)第七次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集.西安：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2002（9）：174～177.

[2]葉志明.土木工程概論[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]葉國(guó)良.中國(guó)海灣建設(shè)[J].天津，2003（6）：18～21.