论文部分内容阅读
[摘 要]地基基础工程对于建筑的安全及使用至关重要，科学合理地选择基础型式及相应的地基处理方式对于土木工程建设有着重要的意义。文章对某电站综合楼地面沉降及楼房墙体裂缝成因及其发展趋势进行了分析探讨，提出相应处理措施建议。
[关键词]地面沉降 裂缝成因 桩基加固 地基处理
中图分类号：TU228 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0132-01
1 工程概况
某电站综合办公楼为六层框架结构，长40.7m、宽19.1m、高23.4m。于2013年2～3月完成基础工程施工、同年4～7月完成框架浇筑及墙体砌筑、同年8～9月完成粉糊装饰工程。在墙体粉糊装饰工程施工过程中即相续发现⑤～⑧轴室内外一层～三层墙体及粉糊层开裂、墙体与框架柱、梁接触处开裂以及框架梁局部粉糊层脱落，同时发现整楼一层地坪及楼房周边地面发生深浅不等沉降及不连续裂缝。现场勘察，墙体裂缝多呈45°～50°锯齿状、宽0.1～2.5m m，裂缝性质为翦性及张拉性；墙体与框架柱、梁接触处裂宽0.2～6.5m m，裂缝性质为张开性；一层室内地坪沉降0.02～0.25m，裂缝走向近南北向、裂宽1.2～3.3m m，裂缝性质为张拉性。楼房周围地面沉降：东北面0.11～0.35m、西南面0.02～0.10m、东南面0.02～0.06m、西北面0.06～0.13m，裂缝走向近南北向：长3.6～18.3m、宽0.2～3.5cm、高差0.02～0.35m不等，裂缝性质为翦性及张拉性。根据2013年8月～15年1月观测记录，2013年11月～14年3月，墙体裂缝宽度增加至0.3～4.2m、墙体与框架柱、梁接触处裂缝宽度裂缝宽度增加至0.3～9.2m m，室内地坪沉降增加至0.05～0.36m，楼周地坪沉降增加至0.17～0.45 m。
2 地面沉降及墙体裂缝成因分析
2.1 楼房建筑结构及桩基工程
该楼房为C25钻孔钢筋混凝土灌注端承桩基础，C20钢筋混凝土框架结构，最大跨度7.2m、一层高4.2m、二～六层高3.6m、高22.2m、共10榀框架、毎榀框架间距4.5m。经有关部门专家检测验算，桩顶以上建筑构架合理、框架梁柱承载力及变形量满足相应规范要求，正常使用情况下不会导致墙体开裂变形。C25钻孔钢混凝土灌注桩基础，共40根桩、桩体直径0.9m、桩底扩大头直径1.2m、最浅桩长14.58m、最深桩长26.39m，单桩最小荷载132.3t、单桩最大荷载256.3t；桩基竣工验收抽样钻孔取芯检测试验28根、占总桩数的70%，抽检桩体无断裂、桩体混泥土标号合格率100%。
2.2 楼房建筑场地地质条件
楼房地处于西北～东南向谷地底部，地势较平缓，楼房北东面40～50m有一条雨源型小河流蜿蜒流过、河水总体流向由西向东。岩土工程勘探报告及现场勘测孔资料揭露建筑场区水文工程地质条件不良：⑴场区地下水水量丰富、汛枯期水位升降差达3.6～3.9m、动态变化较大；⑵楼房地基岩土类别多样、力学强度软硬悬殊、变形性相差巨大、空间分布极度不均：上覆第四系覆盖层为淤泥、建筑碎砖、混凝土碎块夹砂土及生活垃圾、碎块石夹粘土、粉砂质粘土、淤泥质粘土等乱填杂土，厚度11.23～23.39m不等、平面总体呈“凹”字形、四角及背部较浅、中前部较深，基岩面起伏大，例如ZD5与ZD6桩间岩面坡度达37.5°、ZD7与ZC7桩间岩面坡度达29.8°；⑶下伏基岩为石炭系大塘组中厚层泥质灰岩、泥灰岩不等厚夹薄至中厚层泥岩，岩层总体倾向北北东、倾角18°～35°，强风化厚度2.6～3.0m、裂隙发育，裂隙面具有光滑、泥膜粘附等水蚀痕迹、岩层岩溶较发育。
2.3 地面沉降及墙体裂缝成因分析
㈠由于楼房基础为钻孔钢混凝土灌注桩端承桩基础，桩基工程施工时场地地基土仅作整平处理外，未作其它地基方法处理。楼房场地地基土存在平面分布不均、厚度2.3～17.6m不等的生活垃圾土、流塑状淤泥、软塑状淤泥粘土，在上覆荷载及机械震动等作用下發生压缩及固结沉降，导致楼房室内地坪及周围地面发生不均匀沉降，并导致地面产生裂缝。在地面沉降过程中地基土对桩体产生负摩擦力，增加桩基竖向荷载：桩长越长、沉降量越大负摩擦力随之越大，桩基竖向荷载量增加越大。
㈡由于楼房天然地基土下伏基岩面起伏坡度大，地基土中的流塑状淤泥、软塑状淤泥粘土在地下水作用下由南西向北东产生蠕滑，导致地面变形的同时对桩基产生侧向压力。
㈢根据墙体裂缝平面分布位置初步分析判断：第⑥榀框架的ZA6～ZD6桩、第⑦榀框架的ZA7～ZD7桩这8根桩基可能出现质量问题，单桩最小荷载193.4t、单桩最大荷载256.3t。由于上覆地基土存在厚度2.3～17.6m不等的生活垃圾土、流塑状淤泥、软塑状淤泥粘土，下伏基岩裂隙及岩溶发育等不良地质体，根据钻孔灌注桩施工工序分析桩基可能出现的如下质量问题：
⑴由于钢筋笼下好后桩身混泥土灌注前对桩底是否有浮渣泥块等有害物未再次进行清测排除，桩底浮渣泥块等厚度超标导致桩基发生沉降，致使上部框架变形墙体产生裂缝。
⑵桩身混泥土灌注过程中，混泥土未振捣密实、孔壁护筒提升过快，导致桩身混泥土缩径，桩基缩径处承载力及抗弯刚度大幅下降，在软土侧压力作用下桩基发生弯曲变形，致使上部框架变形墙体产生裂缝。
⑶由于桩底基岩岩溶发育，导致桩底基岩或桩身侧面局部悬空，在软土侧压力作用下桩基发生位移，致使上部框架变形墙体产生裂缝。
⑷由于桩底基岩岩面坡度大，导致桩身侧面局部未嵌入基岩中，在软土侧压力作用下桩基发生位移，致使上部框架变形墙体产生裂缝。
3 地面沉降及墙体裂缝处理
3.1 桩基沉降处理
根据前述分析，墙体裂缝成因是由于第⑥榀框架的ZA6～ZD6桩、第⑦榀框架的ZA7～ZD7桩这8根桩基出现质量问题导致框架变形而产生，因此需对这8根桩进行加固处理。加固处理措施为：在桩基外围沿以桩轴心为圆点、半径0.62m圆线布置4～5根φ300mm钻孔钢筋混泥土灌注桩，桩身混泥土等级C25、Ⅱ级纵筋7φ16、Ⅰ级螺旋箍筋φ6.5@150并且每隔2m加设一道φ12焊接加劲箍筋，桩深入被加固桩基底以下1.2m完整基岩中，于是被加固桩承台底面加设断面尺寸=500×500、C25钢筋混泥土环形锁口梁、Ⅱ级纵筋6φ12、Ⅰ级箍筋φ6.5@150。
3.2 地面沉降处理
地面沉降处理在桩基加固处理完工28日后进行。由于建筑场区地下水水量丰富、汛枯期水位升降动态变化较大，淤泥、生活垃圾、淤泥质粘土等软土层厚度大、分布广，基岩岩溶较发育等不良地质条件，自然状态下楼房室内外地面沉降将长期延续。由于楼房建筑已建成，因此不宜选择强夯和强夯置换等对已有建筑影响大的方法促使地基土快速固结，可选择水泥粉煤灰碎石桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法等对已有建筑影响较小的方法促使地基土加速固结，待观测表明地面沉降基本稳定后，再对室内外地面进行填筑、整平、硬化、铺装。
[关键词]地面沉降 裂缝成因 桩基加固 地基处理
中图分类号：TU228 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0132-01
1 工程概况
某电站综合办公楼为六层框架结构，长40.7m、宽19.1m、高23.4m。于2013年2～3月完成基础工程施工、同年4～7月完成框架浇筑及墙体砌筑、同年8～9月完成粉糊装饰工程。在墙体粉糊装饰工程施工过程中即相续发现⑤～⑧轴室内外一层～三层墙体及粉糊层开裂、墙体与框架柱、梁接触处开裂以及框架梁局部粉糊层脱落，同时发现整楼一层地坪及楼房周边地面发生深浅不等沉降及不连续裂缝。现场勘察，墙体裂缝多呈45°～50°锯齿状、宽0.1～2.5m m，裂缝性质为翦性及张拉性；墙体与框架柱、梁接触处裂宽0.2～6.5m m，裂缝性质为张开性；一层室内地坪沉降0.02～0.25m，裂缝走向近南北向、裂宽1.2～3.3m m，裂缝性质为张拉性。楼房周围地面沉降：东北面0.11～0.35m、西南面0.02～0.10m、东南面0.02～0.06m、西北面0.06～0.13m，裂缝走向近南北向：长3.6～18.3m、宽0.2～3.5cm、高差0.02～0.35m不等，裂缝性质为翦性及张拉性。根据2013年8月～15年1月观测记录，2013年11月～14年3月，墙体裂缝宽度增加至0.3～4.2m、墙体与框架柱、梁接触处裂缝宽度裂缝宽度增加至0.3～9.2m m，室内地坪沉降增加至0.05～0.36m，楼周地坪沉降增加至0.17～0.45 m。
2 地面沉降及墙体裂缝成因分析
2.1 楼房建筑结构及桩基工程
该楼房为C25钻孔钢筋混凝土灌注端承桩基础，C20钢筋混凝土框架结构，最大跨度7.2m、一层高4.2m、二～六层高3.6m、高22.2m、共10榀框架、毎榀框架间距4.5m。经有关部门专家检测验算，桩顶以上建筑构架合理、框架梁柱承载力及变形量满足相应规范要求，正常使用情况下不会导致墙体开裂变形。C25钻孔钢混凝土灌注桩基础，共40根桩、桩体直径0.9m、桩底扩大头直径1.2m、最浅桩长14.58m、最深桩长26.39m，单桩最小荷载132.3t、单桩最大荷载256.3t；桩基竣工验收抽样钻孔取芯检测试验28根、占总桩数的70%，抽检桩体无断裂、桩体混泥土标号合格率100%。
2.2 楼房建筑场地地质条件
楼房地处于西北～东南向谷地底部，地势较平缓，楼房北东面40～50m有一条雨源型小河流蜿蜒流过、河水总体流向由西向东。岩土工程勘探报告及现场勘测孔资料揭露建筑场区水文工程地质条件不良：⑴场区地下水水量丰富、汛枯期水位升降差达3.6～3.9m、动态变化较大；⑵楼房地基岩土类别多样、力学强度软硬悬殊、变形性相差巨大、空间分布极度不均：上覆第四系覆盖层为淤泥、建筑碎砖、混凝土碎块夹砂土及生活垃圾、碎块石夹粘土、粉砂质粘土、淤泥质粘土等乱填杂土，厚度11.23～23.39m不等、平面总体呈“凹”字形、四角及背部较浅、中前部较深，基岩面起伏大，例如ZD5与ZD6桩间岩面坡度达37.5°、ZD7与ZC7桩间岩面坡度达29.8°；⑶下伏基岩为石炭系大塘组中厚层泥质灰岩、泥灰岩不等厚夹薄至中厚层泥岩，岩层总体倾向北北东、倾角18°～35°，强风化厚度2.6～3.0m、裂隙发育，裂隙面具有光滑、泥膜粘附等水蚀痕迹、岩层岩溶较发育。
2.3 地面沉降及墙体裂缝成因分析
㈠由于楼房基础为钻孔钢混凝土灌注桩端承桩基础，桩基工程施工时场地地基土仅作整平处理外，未作其它地基方法处理。楼房场地地基土存在平面分布不均、厚度2.3～17.6m不等的生活垃圾土、流塑状淤泥、软塑状淤泥粘土，在上覆荷载及机械震动等作用下發生压缩及固结沉降，导致楼房室内地坪及周围地面发生不均匀沉降，并导致地面产生裂缝。在地面沉降过程中地基土对桩体产生负摩擦力，增加桩基竖向荷载：桩长越长、沉降量越大负摩擦力随之越大，桩基竖向荷载量增加越大。
㈡由于楼房天然地基土下伏基岩面起伏坡度大，地基土中的流塑状淤泥、软塑状淤泥粘土在地下水作用下由南西向北东产生蠕滑，导致地面变形的同时对桩基产生侧向压力。
㈢根据墙体裂缝平面分布位置初步分析判断：第⑥榀框架的ZA6～ZD6桩、第⑦榀框架的ZA7～ZD7桩这8根桩基可能出现质量问题，单桩最小荷载193.4t、单桩最大荷载256.3t。由于上覆地基土存在厚度2.3～17.6m不等的生活垃圾土、流塑状淤泥、软塑状淤泥粘土，下伏基岩裂隙及岩溶发育等不良地质体，根据钻孔灌注桩施工工序分析桩基可能出现的如下质量问题：
⑴由于钢筋笼下好后桩身混泥土灌注前对桩底是否有浮渣泥块等有害物未再次进行清测排除，桩底浮渣泥块等厚度超标导致桩基发生沉降，致使上部框架变形墙体产生裂缝。
⑵桩身混泥土灌注过程中，混泥土未振捣密实、孔壁护筒提升过快，导致桩身混泥土缩径，桩基缩径处承载力及抗弯刚度大幅下降，在软土侧压力作用下桩基发生弯曲变形，致使上部框架变形墙体产生裂缝。
⑶由于桩底基岩岩溶发育，导致桩底基岩或桩身侧面局部悬空，在软土侧压力作用下桩基发生位移，致使上部框架变形墙体产生裂缝。
⑷由于桩底基岩岩面坡度大，导致桩身侧面局部未嵌入基岩中，在软土侧压力作用下桩基发生位移，致使上部框架变形墙体产生裂缝。
3 地面沉降及墙体裂缝处理
3.1 桩基沉降处理
根据前述分析，墙体裂缝成因是由于第⑥榀框架的ZA6～ZD6桩、第⑦榀框架的ZA7～ZD7桩这8根桩基出现质量问题导致框架变形而产生，因此需对这8根桩进行加固处理。加固处理措施为：在桩基外围沿以桩轴心为圆点、半径0.62m圆线布置4～5根φ300mm钻孔钢筋混泥土灌注桩，桩身混泥土等级C25、Ⅱ级纵筋7φ16、Ⅰ级螺旋箍筋φ6.5@150并且每隔2m加设一道φ12焊接加劲箍筋，桩深入被加固桩基底以下1.2m完整基岩中，于是被加固桩承台底面加设断面尺寸=500×500、C25钢筋混泥土环形锁口梁、Ⅱ级纵筋6φ12、Ⅰ级箍筋φ6.5@150。
3.2 地面沉降处理
地面沉降处理在桩基加固处理完工28日后进行。由于建筑场区地下水水量丰富、汛枯期水位升降动态变化较大，淤泥、生活垃圾、淤泥质粘土等软土层厚度大、分布广，基岩岩溶较发育等不良地质条件，自然状态下楼房室内外地面沉降将长期延续。由于楼房建筑已建成，因此不宜选择强夯和强夯置换等对已有建筑影响大的方法促使地基土快速固结，可选择水泥粉煤灰碎石桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法等对已有建筑影响较小的方法促使地基土加速固结，待观测表明地面沉降基本稳定后，再对室内外地面进行填筑、整平、硬化、铺装。