摘 要:為研究基坑開挖導(dǎo)致建筑物異常的原因及加固處理,以重慶市某綜合樓工程為例,重點檢測該建筑筏板、地基土密實及富水情況等;從力學(xué)角度分析了結(jié)裂縫形成及建筑物傾斜原因。自身平面剛度變化不均勻是導(dǎo)致建筑物開裂破壞的內(nèi)因,臨近基坑開挖及降水,致使地基不均勻沉降是外因,針對出現(xiàn)的異常進(jìn)行了加固處理。
關(guān)鍵詞:基坑工程;綜合樓;裂縫;地基不均勻沉降;檢測加固
隨著高層建筑的快速發(fā)展,基坑工程愈來愈復(fù)雜,開挖面積及深度越來越大,如福州的新世紀(jì)大廈,其基坑開挖深度達(dá)24m,上海的港匯廣場,開挖面積約50000m2[1];但是,基坑工程導(dǎo)致周邊建筑物異常的事故時有發(fā)生;基坑開挖,導(dǎo)致周圍土體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變,臨近建筑物地基基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降,致使其發(fā)生傾斜,構(gòu)件開裂破壞,影響安全使用[2]。本文以重慶市某工程實例為背景,研究了基坑開挖及降水對臨近建筑物的影響,分析了房屋異常的內(nèi)因與外因,對該工程提出了加固方案。
一 工程地質(zhì)概況
1.1 工程概況
重慶市某綜合樓屬于混合結(jié)構(gòu),底部三層框架,上部為八層砌體住宅結(jié)構(gòu),如圖1.1所示。地基持力層采用粉質(zhì)粘土層,建筑基礎(chǔ)為兩階交叉肋梁筏板基礎(chǔ)。
臨近擬建項目的基坑與綜合樓的平面關(guān)系如圖1.2所示。該項目基礎(chǔ)采用人工挖孔灌注樁,該區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,地下水位較高,進(jìn)行大面積基坑開挖后,抽取了大量地下水;娱_挖后,毗鄰房屋墻體、樓面出現(xiàn)不同程度的開裂,且裂縫在不斷的加寬和出現(xiàn)新裂縫。
1.2 工程地質(zhì)條件
根據(jù)勘察資料得知,建設(shè)場區(qū)的巖土層由上至下為:
雜填土(Q4ml):雜色。由灰渣碎塊石、建筑垃圾等物混填而成,稍濕。
粉質(zhì)粘土(Q4al):土層中含粉細(xì)砂粒及巖屑碎片,系沖積成因,呈可塑狀態(tài)。
該區(qū)上覆土層為雜填土與粉質(zhì)粘土,其厚度很大(26.00m~28.00m)而強(qiáng)度不是很高,用粉質(zhì)粘土層作基礎(chǔ)持力層[3]。
二 建筑物的異,F(xiàn)象及原因分析
2.1 構(gòu)件裂縫
2.1.1 車庫地面裂縫
檢測記錄該綜合樓地下車庫地面裂縫(如圖 2.1所示),發(fā)現(xiàn)裂縫均呈橫向分布特征,朝向基坑區(qū)域裂縫較為密集,裂縫分布區(qū)域地基有較為嚴(yán)重的欠密實現(xiàn)象,裂縫由地基塌陷拉裂而成。
2.1.2 混凝土墻體、砌體結(jié)構(gòu)磚墻裂縫
在理論上,框架結(jié)構(gòu)填充墻不受力,當(dāng)框架填充墻上產(chǎn)生裂縫時,究其原因是由框架梁、柱產(chǎn)生整體變形導(dǎo)致框架節(jié)點區(qū)域出現(xiàn)塑性鉸,填充墻受到擠壓引起開裂破壞。墻面上一般產(chǎn)生“之”字型裂縫和分叉形樹枝狀裂縫[4],從力學(xué)角度分析,由主拉應(yīng)力大于抵抗開裂的墻體強(qiáng)度所致,框架填充墻裂縫如圖 2.4所示。
支撐整棟房屋的下部地基會發(fā)生壓縮變形,當(dāng)?shù)鼗胁康鼗鶊杂捕瞬寇浫,建筑物端部沉降大于中部時,會形成負(fù)彎矩,就會引起地基的不均勻沉降產(chǎn)生附加應(yīng)力。當(dāng)這些附加應(yīng)力超過砌體的抗拉強(qiáng)度時,墻體就會出現(xiàn)裂縫。
2.2 地基探測
本次雷達(dá)波法檢測采用美國地球物理公司(GSSI)的SIR-2000型地質(zhì)雷達(dá),對該綜合樓的地下室及其地基進(jìn)行檢測。重點檢測該建筑筏板及地基梁受損情況,地基土密實、擋墻后填土脫空、富水情況等。
結(jié)論為:地基欠密實,部分充水嚴(yán)重[5]。
2.3 傾斜現(xiàn)象
根據(jù)該建筑的裂縫規(guī)律等情況,推測該建筑可能有傾斜情況發(fā)生,故使用全站儀(蔡司C20A型)對該建筑的部分外墻角點進(jìn)行了垂直度檢測。
檢測發(fā)現(xiàn),靠近基坑一側(cè)外墻轉(zhuǎn)角上部磚砌體26m高度范圍的墻體傾斜量最大為54mm,見表 2.1。
自身建筑物地基存在軟弱層,局部充水較為嚴(yán)重外,臨近項目大面積基坑開挖、人工挖孔樁大量抽取地下水,改變了周邊建筑地基的土體應(yīng)力、含水狀態(tài),導(dǎo)致土體重新固結(jié)沉降,從而使得該綜合樓的地基基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降,房屋發(fā)生傾斜。
三 加固方案
在分析各種裂縫產(chǎn)生的成因的基礎(chǔ)上,提出了該綜合樓加固設(shè)計思路。對該綜合樓進(jìn)行加固時,首先加固地基基礎(chǔ),增強(qiáng)基礎(chǔ)抵抗變形的能力,提高整體剛度;然后,針對綜合樓底部框架空間剛度變化不均勻,加固框架結(jié)構(gòu);對于上部砌體結(jié)構(gòu),依據(jù)裂縫出現(xiàn)位置及嚴(yán)重程度,采用圈梁及構(gòu)造柱加固,加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。
3.1 地基加固
地基采用高壓噴射灌漿懸孔樁加固方法[6],由于筏板下部地基土富水,上階筏板下地基土的部密實現(xiàn)象對上部建筑的影響更大,故主要對該建筑兩個端部上階筏板下部的地基進(jìn)行加固處理,以增強(qiáng)其密實度,減小端部基礎(chǔ)不均勻沉降的可能性。
3.2 框架加固
由于綜合樓底部框架結(jié)構(gòu)的剛度不均勻性,適當(dāng)增設(shè)剪力墻[7],對部分縱向框架增設(shè)腹桿,把框架變?yōu)殍旒,以增?qiáng)框架結(jié)構(gòu)的抗震性能和縱向整體性。
3.3 砌體加固[8]
對上部砌體結(jié)構(gòu),部分增設(shè)構(gòu)造柱和縱向水平拉梁,特別是原有拉裂現(xiàn)象區(qū)域和薄弱區(qū)域,以增強(qiáng)上部建筑的縱向整體性;對砌體結(jié)構(gòu)部分預(yù)制板支座有錯動的增加支座寬度。
四 結(jié)論
本文以重慶市某既有綜合樓工程為例,對其房屋進(jìn)行了異常檢測鑒定,分析了裂縫及房屋傾斜的成因,得到以下幾點結(jié)論:
1)該綜合樓平面剛度變化不均勻,抵抗不均勻沉降的能力差,檢測出地基欠密實,部分充水嚴(yán)重,雖然采取筏板基礎(chǔ)處理,但主次地基梁交界區(qū)域欠密實。
2)臨近擬建新項目工程大面積基坑開挖,大量抽取地下水,改變了地基的土體應(yīng)力狀態(tài),導(dǎo)致土體重新固結(jié)沉降,筏板基礎(chǔ)的整體性優(yōu)點未能充分發(fā)揮。
3)通過對底部框架結(jié)構(gòu)、上部砌體結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)加固處理,投入使用至今三年,尚未發(fā)現(xiàn)房屋裂縫和傾斜等異,F(xiàn)象,說明加固處理效果佳。
參考文獻(xiàn)
[1]敖斌.基坑開挖對鄰近建筑物的影響[D],碩士學(xué)位論文,合肥工業(yè)大學(xué),2009.
[2]李進(jìn)軍,王衛(wèi)東,邸國恩等.基坑工程對鄰近建筑物附加變形影響的分析[J],巖土力學(xué),2007(28):623-629.
[3]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007-2002)[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社,2002.
[4]胡春英.黏土地基膨脹導(dǎo)致樁身傾斜引起結(jié)構(gòu)裂縫分析[J],山西建筑,2011(4):84-85.
[5]建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 50344-2004)[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出 版社,2004.
[6]劉峰夫.高壓噴射灌漿技術(shù)在公路防滲處理工程的應(yīng)用研究[D],碩士學(xué)位論文,揚州大學(xué),2010.