既有建筑物不均匀沉降的加固

2013-08-23张瑛

山西建筑 2013年15期

张瑛

(山西省第三地质工程勘察院，山西晋中 030620)

0 引言

吕梁地区某教学楼建筑场地位于护城河、护城墙软硬不一的地基土之上，由于缺乏建筑经验，再加上勘察工程不详细，设计上考虑不周到，以及施工方法和工艺使用不当等原因，导致建筑物倾斜，引起建筑物的不均匀沉降。这不仅严重影响了建筑物的正常使用，而且危及了人们生命财产的安全，必须对其进行纠偏加固处理，结合本次工程的要求和处理地基的目的，首先考虑到采用注浆法进行地基加固［1］。

1 工程事故概况

吕梁地区某教学楼场地位于孝义市西北部黄土台塬区，属典型的黄土地貌，土层分布及主要物理力学性质指标见表1。拟建场地为非湿陷性黄土场地，勘探深度内未见地下水。

表1 地基土主要物理力学性质指标

发生不均匀沉降的教学楼平面形状呈矩形，东西长51.74 m，南北宽10.22 m，占地面积528.78 m2。教学楼总高16 m，为4层砖混结构，砂卵石垫层基础，基础形式采用条形基础，埋深1.5 m，中间承重部分以圈梁连接。

该建筑物于1997年修建，1998年开始使用，1999年后半年开始发现教学楼西侧山墙上有了细小裂纹，呈斜向延伸，之后其他边墙、承重墙上也相继出现了不同程度的裂纹，尤其以西墙为重，至2004年6月时有的已扩展成裂缝，最大宽度超过2 mm，贯穿了整个墙体，已严重影响到了建筑物的使用。为安全起见，学校已停用，并在裂缝处经常糊贴麻纸进行观察裂缝的发展情况。经连续观测后发现该楼仍在继续下沉。

2 事故原因分析

1997年基坑开挖后，建设方曾组织设计单位和施工单位进行了基坑验槽。当时基坑开挖深度为2.8 m，开挖后发现地基土软硬不一，存在护城河和护城墙(见图1)，护城河处含水量大，土湿，软;而护城墙处含水量小，土干，较硬。考虑到地基土的不均匀情况，在护城河(湿)处采用人工往下又掏了800 mm的灰土桩，桩径400 mm，桩距1 200 mm，呈梅花形布置。打完灰土桩后又铺设了1 000 mm厚的砂卵石垫层，在砂卵石垫层的基础上又做了600 mm的灰土垫层。

图1 事故原因分析平面图（单位：m）

分析造成事故的主要原因，建筑场地砂卵石垫层基础持力层位于第①2层，地基土存在护城墙和护城河，一软一硬反差过大，为严重不均匀地基。虽有垫层起调节作用，仍阻止不了建筑物在软基处下沉，位移过大，而建筑物在硬基处相对位移小，从而导致建筑物产生剪应力，使建筑墙体长期处于受剪状态，累计变形所产生的剪应力超过了墙体材料的抗剪强度，墙体就出现了裂缝，若变形(或下沉)仍未达到稳定状态，就会出现原有裂缝继续扩张的现象。

3 注浆加固

1)注浆孔的布置与设计。

本次加固采用双管双液压力注浆法，即在注浆孔内插入2根注浆管，在注浆的同时注入水泥浆和水玻璃。

共设注浆孔196个，外围注浆孔斜向基础，角度80°，孔位均离开外墙1 200 mm以1 500 mm间距均匀布设;室内注浆孔为垂直孔，孔位均以教室、走廊、楼梯间开间尺寸离开内墙1 000 mm～1 200 mm均匀布设(见图2)。

图2 注浆孔平面布置图

注浆孔采用干钻成孔，孔径73 mm，孔深4.5 m～6.0 m，以穿越砂卵石垫层1.5 m ～2.0 m 为准，封孔位置3.0 m～3.1 m，其目的在于将水泥浆同水玻璃注入第①2层土内，通过水泥浆、水玻璃及土的固结，提高土的承载力，消除不均匀沉降，从而消除或减少教学楼主体由于不均匀沉降长期受剪状态下产生的裂缝，使教学楼安全地投入正常使用。

注浆用料采用P.O32.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1∶0.8～1∶1;外加剂为水玻璃(40Be)，用量与水泥用量比例为0.3∶1。注浆压力强度不小于0.5 MPa。

2)注浆孔的施工。

施工中采用YX-1A型油压百米钻机及XY-75G型坑道钻机，外围注浆孔为斜孔(78°～80°)，室内注浆孔为垂直钻孔。先施工外围孔，采用跳打法，第二轮完成后再施工室内孔;注浆顺序亦为间隔灌注。

注浆孔成孔后，进行插管、封孔施工，插管采用PVC塑料管，端部1.5m～2.0m打眼后，双管插入孔内，然后用0.5 cm的细石子填至打眼部位，上部用中砂封孔至距孔口0.2 m，以确保浆液注入基础底部。

封孔完成后，开始注浆工作，注浆前按比例(1∶1)将水泥浆拌合均匀后，同水玻璃依次从两根管内均匀注入，水玻璃的注入量为水泥注入量的30%，注浆过程中由专人从事压力表控制及浆液泵送工作，并做好准确记录，注浆压力控制在0.5 MPa～1.0 MPa，防止浆液出现跑、冒、滴、漏现象，确保了浆液及水玻璃的注入量，满足了注浆加固的施工要求。

a.先用小压力试送，看有无跑、冒、滴、漏现象;b.正常后可用中压力注浆，压力表上压力宜控制在0.5 MPa～1.0 MPa;c.正常后同时注送水玻璃;d.单孔注浆量必须控制，如发现注浆量过大，泵压降低时，及时分析原因，检查浆液是否进入地下管沟等。注浆完毕，用C20混凝土将注浆孔填充抹平，其深度不小于0.2 m。