采用柔性复合载体桩对已有建筑物地基加固的评析和应用

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摘要：通过庆阳某住宅楼地基加固工程实践，阐述了采用柔性复合载体桩对已有建筑物的设计方案、施工工艺和应用效果。实践证明，采用柔性复合载体桩对已有建筑物地基进行加固是行之有效的。

关键词：柔性复合载体桩湿陷性黄土地基加固

中图分类号： TU4文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况

庆阳地区一住宅小区住宅楼长约116.82米，宽约10.87米，6层，砖混结构，建筑面积为7619㎡；建于1988年，“一”形布置。3#住宅楼原设计为6个单元，1单元及8号楼于89年续建完成，现7个单元，每个单元为一梯三户。最大横墙间距3.60m，最大纵墙间距5.40m，1～5层层高为2.80m，顶层层高为3.05m，檐口标高为17.05m。西侧为一长约131.12米的土坡，高度3.10米，坡度75°，已修建挡土墙。2007年墙体发生较严重的裂缝，方向较有规律，墙皮脱落，局部过梁、圈梁有压裂现象，门窗不能正常关闭，外墙裂缝在1、2单元伸缩缝处呈八字形分布；在西侧边坡坡肩发现沿走向分布的裂缝，宽度较小；一单元靠山墙、二单元靠伸缩缝1～6层的二户墙体、门窗处均出现开裂现象，一单元靠山墙的墙面、二单元靠伸缩缝的墙面既有水平裂缝也有竖直裂缝存在，水平裂缝存在贯通裂缝，门窗洞口出现裂缝，沿45°线斜向发展，纵墙裂缝均为斜向裂缝，多为贯通裂缝，在横墙处向上发展。裂缝最宽为7mm。检查发现顶层墙体与楼盖存在水平裂缝，且墙体有向外倾斜现象，此裂缝宽度最大为2mm。2004年已经对2单元进行加固，采用灰土桩处理地基，处理深度4.5米。建筑物所在地区抗震设防烈度为6°，依据《工业与民用建筑抗震设计规范》TJ11-78进行设防。

2、场地工程地质条件

根据地质勘察报告，该场地土层自上而下为：

①、填土层（Q4ml）：厚度1.2-2.0米。黄褐色－褐色，土质不均匀，以三七灰土为主，含砖块等，其中0.0-0.1米为砼散水。稍湿，稍密。

②、黄土状粉土层（Q4al+pl）：埋深1.2-2.0米，层面高程917.11-918.07米。厚度0.5-13.6米。褐黄色，土质较均匀，孔隙发育，具虫孔及大孔隙，稍湿-湿，稍密-中密。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性较差。

3、场地土层试验数据分析

①、根据室内土工试验结果，场地黄土状粉土层具湿陷性，湿陷带分布深度大于15.0米，湿陷性系数δs＝0.001～0.101，自重湿陷性系数δzs＝0.002～0.059。计算总湿陷量28.79-105.33cm，自重湿陷量21.48-66.30cm，在楼1、2单元区域为II－III级自重湿陷性土层。在DB1号孔区域为IV级自重湿陷性土层。边坡坡脚7号、9号孔区域黄土状粉土层具湿陷性，湿陷带分布深度大于9.0～13.25米，湿陷性系数δs＝0.006～0.126，自重湿陷性系数δzs＝0.002～0.076。计算总湿陷量86.65-91.53cm，自重湿陷量36.48-50.40cm，属IV级自重湿陷性土层。

②、根据室内土工试验结果，场地土层孔隙比e=0.6138-1.272，压缩系数a1-2=0.10～1.21 MPa-1，属中等－高压缩性土。

③、根据室内土工试验结果，绘制了楼勘探孔含水量、深度变化曲线图，见附图1。从附图1中可以看出，楼勘探孔各深度含水量均比对比孔DB1有不同程度的增加。孔区域在深度1.5米处土层呈饱和状态。

附图1

4、建筑物变形观测

由建筑物变形观测可以看出，楼1单元、2单元均发生不同程度的不均匀下沉，特别在1单元、2单元伸缩缝处更为明显，相对最大下沉量大298mm;楼1单元、2单元西侧沉降均大于东侧沉降。

5、建筑物不均匀沉降原因分析

根据场地勘探取样试验结果，对场地基础沉降及墙体裂缝原因分析如下：

①、场地黄土状粉土层分布很厚，具中等～强烈湿陷性，湿陷性等级为IV级自重湿陷性，局部地基处理浸水后仍具有II－III级自重湿陷性，场地未处理土层目前状态总体呈中等-高压缩性，具IV级自重湿陷性。雨水、生活用水、管道水下渗时，该土层仍将产生严重湿陷沉降。

②、根据室内土工试验结果，楼勘探孔含水量均比对比孔DB1有不同程度的增加，可推断发生过漏水、跑水等情况。孔区域在深度1.5米以下土层呈饱和状态，也是发生漏水所至。由于漏水产生湿陷附加沉降，土体浸水程度降低产生不均匀沉降。

③、西侧边坡基本稳定，但坡角未做排水沟及地面硬化处理，坡顶砼地面有顺坡向裂缝。

综上所述，该场地楼房墙体、圈梁裂缝原因主要是地基土黄土状粉土层具湿陷性，且地基处理深度不够，场地雨水下渗、管道、生活用水下渗造成地基土湿陷沉降，引起地基不均匀下沉所致。

6、建筑物加固建议

1）、主体结构加固建议：

楼1、2单元主体变形及构件破损主要是地基不均匀沉降产生的。建议应尽快对该楼的一、二单元进行主体结构的加固处理。

2）、地基加固处理建议

1、对该楼的整个地下管沟系统进行检查，对有隐患的管沟及上、下水和暖气管道及时更换处理，保证管沟为严格防水捡漏管沟。

3）、对楼1、2单元基础以下黄土状粉土层进行地基处理，可采用部分消除湿陷性，严格防水措施。地基处理应根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002、《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002的规定，建议采用灰土挤密桩或复合载体桩等方法进行托换处理，处理深度不小于基底下6.0米，目前地基土的最优含水量和最大干密度为16.6%和17.1KN/m3。

4）、边坡加固处理措施建议

该边坡高度3.10，土质较好，坡顶距6层建筑物约5.0米，坡体基本稳定，但由于坡体土层具IV级自重湿陷性，建议对地面进行砼硬化处理，做好防水、排水措施等。坡面应清除覆盖植物，鉴定墙体是否有变形破坏现象，若没有变形、破坏现象，墙体可不进行处理，否则应进行加固处理。

7、地基加固设计

1）、楼1、2单元地基加固采用柔性复合载体桩进行地基处理，成桩直径800-1000mm，中心距1000.0mm，长度7.8米，压实系数不小于0.93。要求复合材料载体桩填料配合比：1.0m3填料主要为三七灰土，其中掺入水泥用量50kg，彭润土50kg，彭胀土10kg，水玻璃5kg及少量骨料、生石灰等。

2）、原条形基础底面用C25砼梁进行基础托换处理，地基加固砼梁尺寸、配筋见附图2。

附图2

3）、灰土桩及砼梁应间隔进行施工，间隔距离不小于1500mm，保证已有建筑物的安全。

4）、地面开挖部分待砼梁施工完成后上部用素土进行夯实回填，压实系数不小于0.90。

5）、施工过程应注意安全，遇见异常情况应及时与设计单位联系，共同协商解决。

6）、施工质量应按相关规范进行质量检验。

8、上部结构加固设计

根据目前现场勘察及鉴定的情况，由于各种原因造成的地基不均匀沉降，引起了上部结构不同程度的墙体裂缝及其它部分构件的破坏，因此在上部结构加固前，首先进行地基加固处理，并对该楼进行沉降观测，在确认地基沉降已趋于稳定的前提下，再进行上部结构的加固。