某大學舊理化實驗樓基礎下沉原因與加固初探

劉永行

延安大學基本建設處（716000）

某大學舊理化實驗樓基礎下沉原因與加固初探

劉永行

延安大學基本建設處（716000）

通過現場詳細踏勘、檢測分析，判斷該樓基礎下沉、外墻裂縫產生原因，制定切實可行有效加固方案。

舊樓；下沉；加固；大學

0 引言

某大學舊理化試驗樓位于老校區中心地段，前蘇聯建筑風格，始建于20世紀60年代中期，三層磚混結構，平面為“工”字形，青磚墻體，窗臺以下為當地剁斧石，外表古樸典雅，美觀大氣，為該大學標志性建筑，經歷了大學發展、建設、壯大。房屋使用已50年之久,進入老齡化和各種病害頻發階段?？辈煸O計資料完整，應及時維修更換管線，維護修繕，方可延續使用壽命。

該樓地基下沉，墻體裂縫，必須對進行全面檢測鑒定查清損傷病態、隱患和病因，為維修加固提供科學依據。否則，該樓會發生坍塌事故，師生員工心里產生恐懼之感。因此，必須予以加固補強，防止事故發生。

1 基礎墻體總體現狀

供熱管道老化破裂，大量熱水滲漏，地溝內積水嚴重，沿地溝的縱橫墻地基不均勻沉陷，內外縱墻產生多條正“八”字或倒“八”字斜裂縫，門窗開啟困難，門窗洞口處裂縫較嚴重，建筑物正立面、側立面有應力集中現象，地坪呈凹凸形狀，感觀明顯。

2 基礎墻體裂縫產生原因

2.1 外力因素

兩個采暖器，供熱管道破裂，大量熱水滲漏，地溝內積水嚴重；一層樓部分地面安裝試驗設備基礎時，位置選擇不當，破壞了地溝底面。

2.2 地基因素

建筑物建設在二級濕陷性黃土地區，屬新近堆積，壓縮變形大，工程性能差，對地基滲水比較敏感。當年地基處理沒有完全消除濕陷性，由于歷史條件所限和當時國家建設標準較低，試驗樓主要承重構件安全儲備偏小,所用建筑材料強度偏低，沒有抗震設防措施，隔層設置圈梁，使用功能要求為大空間，橫墻布置少，豎向剛度較小，主體部分為縱橫承重，基礎又采用剛性毛石砌體材料，地基壓力分布不均，地圈梁載荷很小，主筋6Φ8，箍筋6@300，高度150 mm。材質:混凝土標號150，墻身標號為75號青磚，混合砂漿標號25號以上標號沿用原設計標注方式。

3 加固方案

3.1 結構加固原則

本工程結構加固綜合考慮經濟性、安全型、使用性、耐久性、可靠性，以及盡量不損傷原結構為原則。首先，加固方案考慮總體效應。對房屋采取了可靠性鑒定，考慮房屋的總體效應，全面詳細分析整個房屋結構的受力狀況。其次，荷載取值及承載力驗算。復核原結構設計承載力，驗算實際承載力，加固計算新舊部分協同工作狀況及新增部分應力、應變的滯后特點，還應考慮原結構的損傷、缺陷、荷載偏心、加固結構的重量增大等。再次，本樓原設計時未考慮抗震設防,為了保證房屋結構的安全，加固時結合抗震規范的要求進行，統一考慮結構的承載力和耐久性。最后，加固設計時，對于因地基不均勻沉降、凍融等原因造成的結構墻體損壞，提出相應對策，與加固一并處理。

3.2 地基加固方案

3.2.1 理論技術原理

依據地質報告描述的地址剖面，采用預制混凝土靜壓樁加固地基，樁端置于微風化基巖0.5 m，100%對地基持力層，預計樁身10 m以上。施工方法，在現有條基下挖大小導坑，形成作業空間，用千斤頂將鋼管灌混凝土樁依次壓入地基土中，直至進入圓礫。單樁承載力特征值為300 kN，壓樁時，對地基土有一定的擠密作用，形成復合地基。托換完全后，房屋原地基持力層退出工作，全部荷載由靜壓樁承載，其變形逐漸趨于穩定。

施工嚴格控制壓樁至堅硬土層時，千斤頂壓力表讀數應達到單樁豎向承載力標準值的1.5倍，且持續時間不小于3 h。用專用傳力架頂升托換，壓樁動能不得釋放，樁頂與基礎翼緣板結合處梯形鋼板楔焊接牢固,然后拆除傳力架澆筑導坑內混凝土。導坑內鋼管樁撤除傳力架后，在基礎梁底安裝固定4根直徑200 mm管道,外露至地面以上10 cm并加工2個漏斗，注漿管與排氣管各2根間隔布置。導坑內混凝土強度達到設計要求85%以上時，注漿設計壓力3.5 MPa，反復注漿多次直至注滿為止，漿體為C30微膨脹早強混凝土。

3.2.2 壓樁工藝流程

首先，在被加固基礎一側挖工作導坑，并將基礎鑿一個缺口，在基坑內放入樁體，樁頂安置驅動千斤頂及測力傳感器。其次，按承載力設計要求驅動千斤頂壓樁。最后，當壓樁力和壓樁深度達到設計要求時取出千斤頂，用C30微膨脹早強混凝土將樁和基礎澆筑成整體即封樁。

3.2.3 壓樁順序

建筑物立面為正“八”字形裂縫時，先壓中間后壓兩端；為倒“八”字形裂縫時，先壓兩端后壓中間；若為數道大致平行的斜縫時，先從離地面最低點開始壓樁，最高點處結束；若斜縫無規律時，先從離地面最厲害處開始壓樁，最輕微處結束。

3.3.墻體裂縫修復

鑿除墻面粉刷層，露出內墻混凝土砌體，順裂縫走勢，沿高400～600 mm留孔Φ50 mm，清水浸潤透墻體，加入適量膨脹劑素水泥，高壓灌注后，用環氧膠泥填充已出現裂縫的灰縫，使灰縫密實。用環氧膠粘貼碳纖維布墻面修補平整，并在灰縫處纖鉚釘釘牢固，墻面清除粉塵后，分層粉刷。

4 結語

科學評估病害，加固全過程采用信息化監控門窗洞口裂縫寬度、觀測地基變化；對新老結構連接問題，從施工工藝和施工順序詳細考慮，本著加固恢復原狀的原則施工?，F該樓已加固施工三年，未發生任何變化，達到結構安全、經濟耐用、保護文物的效果。

[1]JGJ 29-2002,建筑地基處理技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[2]焦章保.房屋檢測、鑒定與加固[M].北京:化學工業出版社, 2010.

[3]唐岱新,文鳳來.土木工程結構檢測鑒定與加固改造新進展及工程實例[M].北京:中國建材工業出版社,2006.

[4]王鑫,劉永行.探析舊建筑加固[J].山西建筑,2011(1):31～32.