某房建项目地基沉降因素及加固方案探讨

谭亚伟（湖北省工业建筑集团有限公司，湖北 武汉 430073）

近年来，随着我国城市化进程的加快，建设用地愈加紧张，人们开始通过人工造地的方式来解决建设用地不足的现状，尽管在一定程度上缓解了建设用地紧张的情况，但随之也出现了一系列问题，比如湿陷性黄土变形，因沉积物堆积时间、环境条件以及回填土成分等各方面存在显著不同，造成地基填土的性质极不稳定[1-4]。在水分渗透或土体遭受扰动的状况下，填土土体便会在一定程度上产生湿陷性变形，进而造成地基产生不均匀沉降。鉴于此，文章针对湿陷性黄土地区的地基挖填进行了全方位探讨，并结合实际工程案例，制定出了切实可行的地基加固处理措施。

1 工程概况

某房建工程于2012年建成并交付使用，基础形式为条形基础，主体结构为框架结构，共有10栋单体建筑，地下1层，地上8层～22层不等。2019年5月4号，在住宅楼第2单元西侧外墙发现裂缝，裂缝沿墙体纵向发展，缝宽5mm左右。进一步对该住宅楼楼面及周边区域勘查发现，西南侧区域房屋散水部位距离墙根1m左右存在局部沉陷，其南侧区域部分地面产生了较为严重的下沉，技术人员在2019年5月8日对该住宅楼及周边区域开展沉降观测。

2 地质环境条件

2.1 地形地貌

勘查数据显示，该工程项目整体地势呈现西北高、东南低。该区域原始土层为黄土地层，东南及中心部位为冲沟；北部和南部区域为山地，通过人工造地的方式对该区域进行土方填挖使其形成缓坡地带。该项目7单元楼南部位置为填方厚度较小部位，而北部大部分范围则为填方厚度较大区域。

2.2 地层岩性

（1）中风化砂岩层：主要包括长石、石英、红棕色矿物、石膏等成分，厚度范围为1.46m～9.81m，称为超大厚度区域；

（2）高风化砂岩层：主要包含长石、石英、红棕色矿物、石膏等成分，层次清晰，其厚度在1.46m～3.61m范围内；

（3）素填土层：填土为棕黄色，土质杂乱不均，主要包含碎石、粉土等，其密实度和湿度稍高，主要分布在2.95m～27.12m厚度范围。

2.3 地下水

勘测数据显示，回填土表层及其与原沟接触部位的含水量相对较高，有较多的岩石裂隙水存在，严重影响回填土及原地层土体的稳定。尽管未出现地下水渗透现象，但也必须进行全面监测及分析，进而确定地下水对地基土体的影响程度。

3 地基沉降原因分析

3.1 地基沉降变形特征

（1）住宅楼主体结构产生的变形与其地基沉降和偶然荷载作用密不可分，在这些因素的联合作用下，其地基不同部位产生的沉降存在显著差异，在一定程度上对建筑主体结构造成破坏，使主体结构的楼体、屋面产生沉陷及开裂（图1），同时会造成室内门窗及墙体产生不同程度的裂缝和变形，如图2所示为墙体开裂示意图。

图1 房屋散水开裂下沉

图2 墙体开裂

（2）住宅楼因其各部位设计指标存在差异，其主体结构所产生的变形程度也存在显著不同；在地基不均匀沉降作用下，其结构内部会出现不同程度和不同形式的裂缝，其中第一、二层产生的裂缝较小，第三、四、五层裂缝逐渐增大。7单元楼的第三层及8单元楼的第四层最大墙体裂缝依次达到1.8mm和6.3mm。

（3）7单元楼沿西北方向偏移2.6‰，8单元楼东部楼体出现倾斜并产生裂缝。基础梁底部土层出现坍塌并形成约1.5m～2m的深坑，使基础梁处于悬空状态，导致住宅楼整体向东北方向偏移2.89‰（图3）。通过多方调查和分析确定，是由于基础回填土施工质量不符合规范及设计要求，采用粉土及碎石进行回填施工，经雨水及地下水的渗透从而造成地基大规模沉降。通过调查和分析住宅楼实际沉降情况可以得出，住宅楼所产生的沉降及变形是无规则、不均匀的，且产生的部位无规律可循，如7单元楼沉降部位存在地下水渗透现象，且存在一定的湿陷性，但造成的实际变形程度却明显轻于8单元楼。

图3 建筑物倾斜监测结果示意图

3.2 地基沉降变形原因

7单元、8单元住宅楼地基分布区域地层较为复杂，其中大部分处于大厚度回填区和排水沟区域，小部分处于小厚度回填区域。在项目建成后，由于地基土质不均、排水管道渗漏等原因的共同作用，填土位置产生固结现象，并相继造成地基沉陷等较为严重的问题。该房建工程采用桩基施工，其桩身大面积处于填土土层中，填土由于水体渗透引发湿陷，造成桩身四周摩擦阻力增大，进而使桩基产生不均匀沉降，最终导致住宅楼上部结构开裂、变形，严重影响结构安全，甚至导致建筑物不能继续使用。引发地基沉降的原因具体涉及以下几个方面[5-11]：

（1）该工程地基处理时，所回填的粉土具有较强的持水性能，在地基整平并碾压密实后，其原来的排水结构被破坏，导致下部土体含水量急剧增大，进而造成桩基底部土体承载能力显著下降，无法满足施工及规范要求，导致地基沉降产生。

（2）桩基设计及施工不合理。通过对7单元楼7号桩基开挖检测，测得的实际桩长和桩身入土情况能够看出，尽管桩身底部已到达持力层，但通过对比低应变检测数据能够发现原地层已遭到严重扰动，土体出现了较为明显的整体下沉，地基表层存在突出的起伏现象，部分地区甚至出现了地形突变的情况，造成桩身无法达到持力层。

（3）地基填土问题。该工程地基处理时，采用的土体具有较强的可压缩性，质地不均，回填土层较厚且具有较强的湿陷性。7、8单元楼所在位置地基填土湿陷等级为IV级，由于水体的渗透作用，大大增加了地基填土的湿陷性，使承载性能显著降低，从而导致地基产生沉降。同时，湿陷性土体也会在一定程度上增大桩身摩擦阻力，再加上填土底部存在较大起伏，一旦产生沉降，桩身便会受到较大剪力作用，从而产生较大沉降变形，造成主体结构开裂。

3.3 地基沉降变形发展趋势

若地基填土的湿陷性增大，会严重降低土体的密实度，造成地基产生不均匀沉降，进而导致建筑主体结构发生偏移，若偏移程度低于4‰，则不需要进行加固处理。若地基填土自然压实，会有效增大桩身负摩擦阻力和桩身下拉荷载，进而造成建筑结构沉降加快。

4 地基加固措施

通过对该小区实际沉降观测结果分析，需进行加固处理的区域涉及7号、8号单元楼，需对该区域的桩基实施加固补强处理。处理措施主要有上部结构加固、桩基加固、筏板加固，具体通过增加钢管桩和筏板来对桩基周边实施加固[12]。

4.1 上部结构加固

地基不均匀沉降势必会改变主体结构上部的梁、柱、墙等结构的受力性能，造成部分构件产生变形和开裂。所以，要对建筑主体结构上部构件的受力情况进行严格控制，若发现梁、柱、墙等结构出现变形开裂现象，需等裂缝不再发生变化时用环氧树脂进行修复处理，并采用碳纤维进行补强加固，如图4所示为碳纤维补强加固效果图。若墙体砂浆层出现裂缝，需根据具体情况采取合适的方式进行裂缝修补。

图4 碳纤维布修补开裂效果图

4.2 桩基础

根据地质勘查报告可知，应用微型桩加固方案，桩长选择23m～25m，桩身深入土体1.5m～2.5m，桩径0.16m，桩身采用C25混凝土，桩身钢筋笼直径为125mm，配筋为3Φ14，单根承载力为180kN。根据回填土方量进行反向推算，能够得出地基承载力约为120kPa，远远达不到设计要求的160kPa，整栋楼需要通过微型桩来分担20.32×103kN的荷载，经详细计算，决定增加115根微型桩，使其与地基、碎石桩形成新的复合地基，共同实现受力平衡。

4.3 微型钢管桩

通过增加115根微型桩来强化桩基承载力，主要设置部位为7、8单元楼地基，应用桩径168mm，壁厚不小于5mm的闭合无缝钢管，桩身进入中风化层2m，位于岩层上方的钢管桩应设置6m长的注浆管，然后采用1MPa的压力进行间歇式注浆。

4.4 筏板

在7、8单元楼1层楼板下分别设置厚度为550mm和厚度650mm的C35钢混筏板，使原始桩基础和新增加的钢管桩通过筏板连接成整体的受力体系，具体施工时先对原始混凝土界面进行凿毛处理，然后植筋、涂刷界面胶，最后浇筑筏板混凝土。

4.5 施工阶段质量控制措施

做好施工材料质量检测工作。严格控制原材料质量，选择质量好、实力足的材料生产厂家合作。材料进场前，查看有无合格证，了解所需规格与设计要求是否相符，采取抽样检查法，查验材料材质，一旦发现质量不合格的，严禁入场使用。

构建质量控制体系，组内强化协调，发现问题及时解决。优化技术交底工作程序，提升技术交底的针对性、实效性；专业质监人员需尽职尽责，发现质量不合格的应及时上报，限期整改，严格考核质量职责，实际工作中应加强质量工作履职考核，对切实发挥作用的管理人员应给予奖励，对履职尽责不佳或未履职尽责的，应给予惩处。通过考核措施，提升各人员质量管控的积极性和主动性。

5 结语

7、8单元楼主要坐落于大厚度填方区域，因主体结构上部荷载、土质情况共同影响，使填土区域湿陷性显著增加，产生了明显的固结沉降，增大了桩身所承受的剪力和负摩擦阻力，导致桩基产生不均匀沉降变形，进而引发楼体上部结构产生裂缝。桩基底部承载性能由于回填土含水量的增大而显著降低，不足以抵抗上部结构荷载。所以，通过增加桩基、筏板、钢管桩的方式对7、8单元范围内的桩基实施补强处理。