房建工程軟土地基不均勻沉降的全程防治措施

林心斌

（平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)城市發(fā)展集團(tuán)有限公司，福建 平潭 350400）

0 引言

房建工程中軟土地基不均勻沉降問題已成為設(shè)計(jì)者、建設(shè)者關(guān)注的熱點(diǎn)。在房建工程中導(dǎo)致軟土地基出現(xiàn)不均勻沉降的因素較多，其中任何一種因素都會(huì)對(duì)房建工程造成損害，若未及時(shí)防治軟土地基不均勻沉降問題，輕則導(dǎo)致一系列功能使用問題，重則引發(fā)重大安全事故[1]。因此，針對(duì)房建工程中軟土地基不均勻沉降問題，各方責(zé)任單位必須給予足夠的重視，在技術(shù)、施工、管理等方面進(jìn)行完善，避免房建工程中軟土地基不均勻沉降問題的出現(xiàn)，以保證建筑安全。本文將對(duì)軟土地基不均勻沉降建筑的表現(xiàn)形式及成因、房建壽命周期全過程中各責(zé)任單位預(yù)防措施及軟土地基不均勻沉降的治理進(jìn)行探討，為提高房建工程的質(zhì)量、使用壽命提供科學(xué)參考。

1 軟土地基不均勻沉降的表現(xiàn)形式

在房建工程中軟土地基不均勻沉降，其建筑的主要表現(xiàn)形式為墻體開裂、管道斷裂、建筑主體傾斜等[2]。

1.1 墻體開裂

墻體開裂是房建工程中軟土地基不均勻沉降的主要表現(xiàn)形式。軟土地基不均勻沉降可造成建筑的拉應(yīng)力、剪應(yīng)力等內(nèi)力的重新分配，從而導(dǎo)致墻體出現(xiàn)各類裂縫。當(dāng)軟土土層分布均勻，由于建筑中間部位較周邊部位承重構(gòu)件承擔(dān)更多的豎向荷載，導(dǎo)致地基沉降呈凹形，此時(shí)墻體的裂縫從兩邊向中間沉降幅度大的地方呈正八字形出現(xiàn)，且裂縫下大上??；當(dāng)軟土土層分布不均勻時(shí)，上部建筑在土層分界處出現(xiàn)墻體裂縫，此時(shí)裂縫向土質(zhì)壓縮性較大的方向傾斜，且裂縫下小上大。因此，軟土地基不均勻沉降導(dǎo)致的墻體開裂直接威脅建筑的正常使用及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

1.2 管道斷裂

管道斷裂是房建工程中軟土地基不均勻沉降必然出現(xiàn)的結(jié)果。當(dāng)軟土地基不均勻沉降時(shí)，勢(shì)必造成室內(nèi)外出現(xiàn)沉降高差，導(dǎo)致埋在建筑底部的管道拉裂或斷開。因此，軟土地基不均勻沉降可導(dǎo)致排污管道被拉裂漏水、消防管道無水可用、線路損壞出現(xiàn)斷電斷網(wǎng)等情況，直接對(duì)建筑的使用功能造成影響。

1.3 建筑主體傾斜

軟土地基上主體建筑出現(xiàn)傾斜主要由于軟土地基比較深厚，承受壓力能力差，導(dǎo)致主體建筑的重心與基礎(chǔ)底板的形心重合發(fā)生偏離，引發(fā)軟土地基產(chǎn)生不均勻沉降，最終使主體建筑傾斜。當(dāng)軟土地基上主體建筑傾斜后，輕則導(dǎo)致內(nèi)部門窗破裂、電梯故障等問題，影響建筑正常使用功能，重則導(dǎo)致梁柱構(gòu)件被拉裂或壓碎，甚至出現(xiàn)建筑傾覆倒塌風(fēng)險(xiǎn)。因此，主體建筑傾斜為房建工程中軟土地基不均勻沉降的重大危害。

2 房建工程壽命周期全過程各責(zé)任單位的預(yù)防措施

2.1 建設(shè)單位的預(yù)防措施

作為項(xiàng)目的牽頭單位，建設(shè)單位主要從以下方面采取措施：（1）如果項(xiàng)目選址存在軟土地基，在項(xiàng)目招投標(biāo)階段，要設(shè)定要求投標(biāo)企業(yè)必須具備承接過軟土地基項(xiàng)目的業(yè)績(jī)，選定更專業(yè)的設(shè)計(jì)、施工單位承接項(xiàng)目，保證質(zhì)量。（2）項(xiàng)目前期方案確定時(shí)向資深專家請(qǐng)教，不片面追求視覺效果、美學(xué)藝術(shù)或一些奇形怪狀的造型要求，造成后期建筑不均稱，軟土地基不均勻沉降問題突出。

2.2 勘察單位的預(yù)防措施

勘察報(bào)告作為設(shè)計(jì)單位基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)，需從以下幾方面采取措施保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性：

（1）勘察人員必須有足夠的職業(yè)素養(yǎng)以及責(zé)任感，勘察過程不隨意、不作假，不隨意減少勘探孔數(shù)、不復(fù)制隔壁孔位或者采用相鄰場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)來代替。

（2）勘探孔位數(shù)量、間距必須依據(jù)規(guī)范設(shè)置，且應(yīng)結(jié)合建筑外形以及土層變化情況，在建筑異型、轉(zhuǎn)角、土層突變區(qū)域等位置加密孔數(shù)。

（3）勘察單位必須通過土工試驗(yàn)，準(zhǔn)確提供軟土土層的各項(xiàng)參數(shù)，確保承載力特征值、濕陷等級(jí)、土體含水率、壓縮性等影響設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)準(zhǔn)確，為設(shè)計(jì)單位提供依據(jù)。

2.3 設(shè)計(jì)單位的預(yù)防措施

設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的靈魂，設(shè)計(jì)單位預(yù)防軟土地基不均勻沉降須從建筑和結(jié)構(gòu)兩個(gè)專業(yè)角度采取措施。

2.3.1 建筑專業(yè)

（1）相鄰建筑退距問題。當(dāng)原有建筑地基在新建建筑基底應(yīng)力影響范圍內(nèi)時(shí)，新建建筑地基土層的壓縮變形以及基底應(yīng)力擴(kuò)散會(huì)使原有建筑的基底土層發(fā)生壓縮變形及土層擾動(dòng)，從而導(dǎo)致不均勻沉降。

（2）應(yīng)力平面、立體規(guī)則簡(jiǎn)單，建筑物長高比控制在2.5~3.0之間[3]。平面盡量少凹凸、少折角，立面上盡量減少造型突變，層數(shù)突變。若一定要平面、立面復(fù)雜的效果，應(yīng)考慮在平面折角、凹凸，立面層數(shù)突變部位設(shè)置沉降縫，將建筑劃分為多個(gè)獨(dú)立、較為規(guī)則的單體，這樣各單體相對(duì)規(guī)則、簡(jiǎn)單，不但有利于控制單體基底壓力均勻，減少沉降，而且后期若發(fā)生沉降，有利于將危害程度減輕到最??；建筑長高比過大如同懸臂構(gòu)件的懸挑長度大而構(gòu)件高度小，剛度低，使其抵抗、調(diào)整地基不均勻沉降能力變?nèi)?，因此，建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將長高比控制在適宜范圍內(nèi)。

（3）建筑設(shè)計(jì)時(shí)可針對(duì)不均勻沉降產(chǎn)生的房屋功能使用問題提前考慮并采用相應(yīng)的措施，例如，預(yù)估沉降量，提高首層地坪標(biāo)高；為從基底穿過的管道、管線預(yù)留沉降空間，避免被壓斷或拉裂；與墻體相連的管道，采用柔性接頭或留足變形洞口。

2.3.2 結(jié)構(gòu)專業(yè)

（1）減少、調(diào)整基底附加應(yīng)力。首先，減少基底壓應(yīng)力，可以采用多孔磚、加氣磚、空心樓板輕質(zhì)材料，基礎(chǔ)可選用少量覆土，或設(shè)置地下室等措施減少上部建筑自重應(yīng)力，或是增加基礎(chǔ)面積或者增加樁基數(shù)量以降低基底壓力。其次，調(diào)整基底附加應(yīng)力，可在建筑重量差距較大、土層變化較大、平面不規(guī)則變化處設(shè)置沉降縫，使得單體內(nèi)基礎(chǔ)壓力均勻，從而減少不均勻沉降。高層建筑中通常采用變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)法，調(diào)整樁基布置，使得基底反力分布模式與上部荷載分布一致，從而減少沉降差異[4]。

（2）適當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)及上部剛度。軟土地區(qū)基礎(chǔ)應(yīng)選用樁基礎(chǔ)，以穿過軟土土層后的堅(jiān)硬土層作為持力層，若軟土層較厚，則應(yīng)選用剛度更大的灌注樁，必要時(shí)加大基礎(chǔ)梁尺寸，或采用樁筏基礎(chǔ)以有效應(yīng)對(duì)不均勻沉降。主體建筑應(yīng)均衡，間距合理、盡量對(duì)稱布置縱橫墻，使整體剛度較為均勻，避免因剛度、承重集中而加劇軟土上建筑不均勻沉降。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)縱橫墻的連接，以達(dá)到豎向構(gòu)件“手拉手”緊密連接，形成整體剛度，抵抗不均勻沉降。

（3）嚴(yán)格計(jì)算沉降變形?；A(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，通過專業(yè)軟件準(zhǔn)確輸入地勘報(bào)告土層參數(shù)，進(jìn)行沉降變形計(jì)算，將沉降值控制在《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求內(nèi)。

2.4 施工單位的預(yù)防措施

作為項(xiàng)目的實(shí)施單位，針對(duì)軟土地基不均勻沉降問題應(yīng)從工藝、工序等方面保證質(zhì)量。

（1）采取適當(dāng)措施進(jìn)行軟土地基處理。目前，施工單位針對(duì)軟土地基處理主要方法有水泥攪拌樁法、置換法、強(qiáng)夯法、排水固結(jié)法等，幾種方法原理不同，適用條件也有差別。水泥攪拌樁法需要水泥作為固化劑，適用情況廣，加固深度大，但施工質(zhì)量不易保證，且目前尚無較好的檢測(cè)措施；置換法主要通過碎石等將軟土置換出來，適用于軟土層較薄，上部建筑層數(shù)較少的情況，但通常還需要進(jìn)行軟弱下臥層驗(yàn)算；強(qiáng)夯法是通過重錘對(duì)軟土進(jìn)行夯實(shí)，以壓縮軟土，提高承載力，該方法施工速度快，成本低，但噪聲、振動(dòng)影響大，城區(qū)不適合采用；排水固結(jié)法利用重載排出軟土中的孔隙水，提高承載力，雖然方法簡(jiǎn)單、成本低，但工期長的缺點(diǎn)限制了該方法的普及。施工單位應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)單位要求，理清各種軟土地基處理方法的適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)項(xiàng)目采取合適的處理方法，并加強(qiáng)處理效果驗(yàn)證。

（2）確?；A(chǔ)施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求。基礎(chǔ)開挖時(shí)，不擾動(dòng)持力層土質(zhì)，應(yīng)預(yù)留200~300mm由人工開挖，否則擾動(dòng)后造成持力層承載力不足，需通過砂土、碎石回填等措施，保證承載力；基底下土層如含有腐殖質(zhì)等需清理徹底，否則后期腐殖質(zhì)分解后會(huì)造成局部下沉引起不均勻沉降；基礎(chǔ)開挖至持力層后，應(yīng)注重驗(yàn)槽工序，檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)是否符合勘察報(bào)告及設(shè)計(jì)要求，避免承載力不足導(dǎo)致不均勻沉降問題。

（3）注重施工先后順序，減少軟土地基不均勻沉降。例如建筑物為高層帶裙房模式，或是荷載輕重差別較大時(shí)，應(yīng)先施工高層或荷載較大部分，再施工裙房或荷載較輕部分，可減少沉降差，減弱軟土地基不均勻沉降。

（4）加強(qiáng)施工工藝，確保施工質(zhì)量，減弱軟土地基不均勻沉降的危害。施工單位不偷工減料，保證砂漿強(qiáng)度，灰縫飽滿，按規(guī)定設(shè)置拉結(jié)筋、圈梁；墻體按照規(guī)定的一順一丁工藝，上下錯(cuò)縫；設(shè)置馬牙槎構(gòu)造柱，避免直搓陰搓。

（5）加強(qiáng)沉降觀測(cè)。施工單位需按照規(guī)范要求，做到施工期間每個(gè)結(jié)構(gòu)層不少于1次，主體封頂后兩個(gè)月不少于1次的沉降觀測(cè)[5]，有利于軟土地基不均勻沉降早發(fā)現(xiàn)、早處理，避免更大損失。

2.5 使用單位的預(yù)防措施

（1）在使用過程需要加強(qiáng)管理，避免因使用或管理不當(dāng)造成建筑物出現(xiàn)不均勻沉降。

（2）使用時(shí)不隨意改變建筑物用途，增加荷載，不隨意破壞建筑構(gòu)件，危害結(jié)構(gòu)體系。

（3）加強(qiáng)管理，避免周邊長期積水，浸泡基底軟土。

（4）避免周邊堆載重物，加大建筑物基底附加應(yīng)力，導(dǎo)致軟土地基不均勻沉降。

3 軟土地基不均勻沉降的治理

目前，軟土地基不均勻沉降的加固方式常用錨桿靜壓樁法、基底注漿加固法、樹根樁、坑式靜壓樁法、基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)注漿加固、加深加大基礎(chǔ)法等[6]，每種方法都有適用條件，例如基底注漿加固法是將漿液注入基底土孔隙中，改善土體力學(xué)性能，提高承載力，該方法施工簡(jiǎn)單，工期短，不影響建筑正常使用，但是要注意控制漿液的注入量以及漿液流失問題；坑式靜壓樁法是在已開挖好的基礎(chǔ)托換坑內(nèi)，以建筑自重為反力將預(yù)制樁壓入地基中，同時(shí)抬升上部結(jié)構(gòu)，該方法對(duì)基礎(chǔ)剛度要求高，施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)高，工期長[7]；加深加寬基礎(chǔ)法是通過在淺基礎(chǔ)底下設(shè)置墩基礎(chǔ)方式提高地基承載力，或者通過加寬基礎(chǔ)尺寸方式減少基底應(yīng)力，主要適用于持力層較好、地下水位較低的情況。實(shí)際運(yùn)用時(shí)，需結(jié)合建筑基礎(chǔ)形式、上部結(jié)構(gòu)形式、場(chǎng)地周邊情況等多種因素進(jìn)行綜合考慮，選擇最為合適的加固方式。

4 軟土地基不均勻沉降實(shí)例分析

平潭海峽大橋二線通道工程入?yún)^(qū)服務(wù)樓項(xiàng)目，該項(xiàng)目主體建筑基礎(chǔ)采用筏板+CFG樁復(fù)合地基，由于基底下方存在較厚的軟土，在使用過程出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻沉降，建設(shè)單位于2015年委托原設(shè)計(jì)單位進(jìn)行加固，加固后該建筑不均勻沉降仍未穩(wěn)定，上部墻體出現(xiàn)大面積裂縫。2020年建設(shè)單位重新委托加固該建筑。此次采用錨桿靜壓樁法增設(shè)型鋼樁對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固，同時(shí)考慮建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)、施工和使用五方主體單位責(zé)任，提前加強(qiáng)管理，確保加固效果：

（1）作為業(yè)主單位，選擇好設(shè)計(jì)及施工單位，招投標(biāo)時(shí)限定資質(zhì)、限定有軟土地基加固業(yè)績(jī)，以此來選擇設(shè)計(jì)、施工單位。

（2）進(jìn)行關(guān)鍵位置補(bǔ)勘，由于項(xiàng)目建成后使用年限較久，且首次加固效果不佳，所以有必要進(jìn)行關(guān)鍵位置補(bǔ)勘。通過分析補(bǔ)勘結(jié)果數(shù)據(jù)，對(duì)比首次加固圖，發(fā)現(xiàn)原加固的型鋼混凝土樁部分未到達(dá)下部強(qiáng)風(fēng)化持力層。

（3）科學(xué)設(shè)計(jì)加固方案，依據(jù)沉降觀測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果以及結(jié)合原加固圖進(jìn)行承重柱周邊補(bǔ)樁，補(bǔ)樁時(shí)考慮變剛度調(diào)平原則，在沉降較大處多補(bǔ)樁，沉降較小處少補(bǔ)樁進(jìn)行沉降調(diào)節(jié)。同時(shí)，在柱上板帶范圍鑿開原有承臺(tái)300mm厚，拖過植筋、雙面焊接增設(shè)柱上板帶，使補(bǔ)樁反力能夠均勻分散到筏板上。

（4）施工時(shí)加強(qiáng)管理。加固方案樁基施工以樁長及壓樁力雙控，壓樁力為主，施工時(shí)確保每根樁的壓樁力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)復(fù)核樁長，如此雙控措施可確保設(shè)計(jì)效果如實(shí)落地。

（5）交付使用時(shí)，組織檢查上部是否有不符合原設(shè)計(jì)使用功能的房間，避免超重；場(chǎng)地周邊排水溝重新梳理，避免積水，同時(shí)利用粗砂回灌由于沉降導(dǎo)致的基底脫空部分。

加固前后，委托第三方進(jìn)行房屋建筑物的主體沉降監(jiān)測(cè)工作，監(jiān)測(cè)工作自2020年5月16日至2021年6月30日，歷時(shí)410d，在加固實(shí)施后的監(jiān)測(cè)過程中未發(fā)現(xiàn)超過預(yù)警值，最后100d沉降速率小于《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ 8-2016）規(guī)范要求，截止2021年6月30日該樓已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)束語

綜上所述，軟土地基不均勻沉降問題在房建工程中影響大、危害深，要改善這一問題必須堅(jiān)持全過程防治，單靠任何一方的力量是無法保證的，因此需要項(xiàng)目參與的五方主體從項(xiàng)目開始至交付運(yùn)營使用階段，加強(qiáng)每個(gè)階段各方主體的職責(zé)管理，科學(xué)防治，以此保證最終施工質(zhì)量，從而減少不均勻沉降問題，促進(jìn)軟土地基上房建工程進(jìn)一步發(fā)展。