本站原创摘 要：为研究基坑开挖导致建筑物异常的原因及加固处理,以重庆市某综合楼工程为例,重点检测该建筑筏板、地基土密实及富水情况等；从力学角度分析了结裂缝形成及建筑物倾斜原因.自身平面刚度变化不均匀是导致建筑物开裂破坏的内因,临近基坑开挖及降水,致使地基不均匀沉降是外因,针对出现的异常进行了加固处理.
关 键 词 ：基坑工程；综合楼；裂缝；地基不均匀沉降；检测加固
随着高层建筑的快速发展,基坑工程愈来愈复杂,开挖面积及深度越来越大,如福州的新世纪大厦,其基坑开挖深度达24m,上海的港汇广场,开挖面积约50000m2[1]；但是,基坑工程导致周边建筑物异常的事故时有发生；基坑开挖,导致周围土体应力状态发生改变,临近建筑物地基基础产生不均匀沉降,致使其发生倾斜,构件开裂破坏,影响安全使用[2].本文以重庆市某工程实例为背景,研究了基坑开挖及降水对临近建筑物的影响,分析了房屋异常的内因与外因,对该工程提出了加固方案.
一、工程地质概况
1.1 工程概况
重庆市某综合楼属于混合结构,底部三层框架,上部为八层砌体住宅结构,如图1.1所示.地基持力层采用粉质粘土层,建筑基础为两阶交叉肋梁筏板基础.
临近拟建项目的基坑与综合楼的平面关系如图1.2所示.该项目基础采用人工挖孔灌注桩,该区域地质结构较为复杂,地下水位较高,进行大面积基坑开挖后,抽取了大量地下水.基坑开挖后,毗邻房屋墙体、楼面出现不同程度的开裂,且裂缝在不断的加宽和出现新裂缝.
1.2 工程地质条件
根据勘察资料得知,建设场区的岩土层由上至下为：
杂填土（Q4ml）：杂色.由灰渣碎块石、建筑垃圾等物混填而成,稍湿.
粉质粘土（Q4al）：土层中含粉细砂粒及岩屑碎片,系冲积成因,呈可塑状态.
该区上覆土层为杂填土与粉质粘土,其厚度很大（26.00m～28.00m）而强度不是很高,用粉质粘土层作基础持力层[3].
二、建筑物的异常现象及原因分析
2.1 构件裂缝
2.1.1 车库地面裂缝
检测记录该综合楼地下车库地面裂缝（如图 2.1所示）,发现裂缝均呈横向分布特征,朝向基坑区域裂缝较为密集,裂缝分布区域地基有较为严重的欠密实现象,裂缝由地基塌陷拉裂而成.
2.1.2 混凝土墙体、砌体结构砖墙裂缝
在理论上,框架结构填充墙不受力,当框架填充墙上产生裂缝时,究其原因是由框架梁、柱产生整体变形导致框架节点区域出现塑性铰,填充墙受到挤压引起开裂破坏.墙面上一般产生“之”字型裂缝和分叉形树枝状裂缝[4],从力学角度分析,由主拉应力大于抵抗开裂的墙体强度所致,框架填充墙裂缝如图 2.4所示.
支撑整栋房屋的下部地基会发生压缩变形,当地基中部地基坚硬而端部软弱,建筑物端部沉降大于中部时,会形成负弯矩,就会引起地基的不均匀沉降产生附加应力.当这些附加应力超过砌体的抗拉强度时,墙体就会出现裂缝.
2.2 地基探测
本次雷达波法检测采用美国地球物理公司（GSSI）的SIR-2000型地质雷达,对该综合楼的地下室及其地基进行检测.重点检测该建筑筏板及地基梁受损情况,地基土密实、挡墙后填土脱空、富水情况等.
结论为：地基欠密实,部分充水严重[5].
2.3 倾斜现象
根据该建筑的裂缝规律等情况,推测该建筑可能有倾斜情况发生,故使用全站仪（蔡司C20A型）对该建筑的部分外墙角点进行了垂直度检测.
检测发现,靠近基坑一侧外墙转角上部砖砌体26m高度范围的墙体倾斜量最大为54mm,见表 2.1.
自身建筑物地基存在软弱层,局部充水较为严重外,临近项目大面积基坑开挖、人工挖孔桩大量抽取地下水,改变了周边建筑地基的土体应力、含水状态,导致土体重新固结沉降,从而使得该综合楼的地基基础产生不均匀沉降,房屋发生倾斜.
三、加固方案
在分析各种裂缝产生的成因的基础上,提出了该综合楼加固设计思路.对该综合楼进行加固时,首先加固地基基础,增强基础抵抗变形的能力,提高整体刚度；然后,针对综合楼底部框架空间刚度变化不均匀,加固框架结构；对于上部砌体结构,依据裂缝出现位置及严重程度,采用圈梁及构造柱加固,加强砌体结构整体稳定性.
3.1 地基加固
地基采用高压喷射灌浆悬孔桩加固方法[6],由于筏板下部地基土富水,上阶筏板下地基土的部密实现象对上部建筑的影响更大,故主要对该建筑两个端部上阶筏板下部的地基进行加固处理,以增强其密实度,减小端部基础不均匀沉降的可能性.
3.2 框架加固
由于综合楼底部框架结构的刚度不均匀性,适当增设剪力墙[7],对部分纵向框架增设腹杆,把框架变为桁架,以增强框架结构的抗震性能和纵向整体性.
3.3 砌体加固[8]
对上部砌体结构,部分增设构造柱和纵向水平拉梁,特别是原有拉裂现象区域和薄弱区域,以增强上部建筑的纵向整体性；对砌体结构部分预制板支座有错动的增加支座宽度.
四、结论
本文以重庆市某既有综合楼工程为例,对其房屋进行了异常检测鉴定,分析了裂缝及房屋倾斜的成因,得到以下几点结论：
1）该综合楼平面刚度变化不均匀,抵抗不均匀沉降的能力差,检测出地基欠密实,部分充水严重,虽然采取筏板基础处理,但主次地基梁交界区域欠密实.
2）临近拟建新项目工程大面积基坑开挖,大量抽取地下水,改变了地基的土体应力状态,导致土体重新固结沉降,筏板基础的整体性优点未能充分发挥.
3）通过对底部框架结构、上部砌体结构及地基基础加固处理,投入使用至今三年,尚未发现房屋裂缝和倾斜等异常现象,说明加固处理效果佳.