既有老舊建筑地基不均勻沉降的危害及處理案例

黃珊

（中國民用航空飛行學院 四川德陽 618300）

1　項目概況

筆者所在學校的宿舍多為90年代所建的五層或六層的磚混結構。2017年6月，一棟五層磚混結構的宿舍一樓陽臺和幕墻發生了比較嚴重的變形：一樓陽臺與樓房主體之間產生了裂縫，裂縫最寬處可達3cm，其間可見拉接鋼筋，已確定裸露在空氣中，并已開始銹蝕；幕墻處的金屬制品已發生不同程度的變形，圍合不平整，并導致幕墻玻璃破壞。

根據當時的設計圖紙記錄，該結構的項目概況為：抗震設防烈度為Ⅵ度，工程基礎形式為條形基礎，持力層為含鈣質結核粘土，fk=250kPa。含鈣質結核粘土屬弱膨脹土，弱膨脹土有以下工程特點：該類土屬于中偏低-低壓縮土[1]，其抗剪強度大，當土體遇水膨脹，其結構被破壞后，強度衰減的幅度很大。膨脹土屬于非飽和土，其飽和度是土體強度的控制因素。因此，在該類土體上修建的建筑應嚴格限制土體或場地含水量的變化。

2　原因分析

根據現場觀測一樓陽臺的破壞情況，陽臺整體向外傾向，并與主樓之間已形成裂縫，連接兩者的內部鋼筋裸露在空氣中，部分鋼筋與主體的連接已斷開，出現了不同程度的銹蝕；幕墻的金屬構件的變形形態由矩形變為菱形，鑲嵌的玻璃已出現大量裂縫，幕墻下的散水出現下沉現象。結合現場破壞情況，通過分析得出此次陽臺和幕墻的變形根本原因為：土體本身為弱膨脹土，在南方的夏季，因氣候原因導致反復的吸水和失水，陽臺及幕墻下的土體發生了不均勻沉降。因不均勻沉降造成陽臺與主體之間的拉接斷裂，形成裂縫；而幕墻則受不均勻作用力，造成變形。

經分析，導致發生不均勻沉降的原因，可能為以下幾方面：

（1）考慮該建筑物下土體的特殊性，應嚴格限制土體或場地含水量。經現場觀測發現，建筑物的散水與建筑主體之間的連接不牢固，與主體之間產生了裂縫。因而，雨水或其它積水等通過縫隙直接滲入到土體中，直接導致土體含水量變化。

（2）該建筑在使用期間，因處于一樓，考慮堆積荷載可能超過設計荷載造成地基破壞。

（3）基礎施工時，地基未完全夯實。

（4）因學生宿舍區樓間距相對較密，考慮新建筑對既有建筑地基的影響，也可能導致該棟宿舍樓地基的不均勻沉降。

（5）考慮勘測不符合實際土體強度的原因。

（6）因四川在2008年遭受過嚴重的地震災害，新版建筑抗震設計規范中，該建筑所在地的抗震設防烈度由Ⅵ度修正為Ⅶ度，比設計時的抗震設防烈度已提高一度。因此原設計的結構強度是不能滿足現行抗震要求的。

（7）施工過程中，基礎未按照設計要求進行修建，導致地基受力不均勻。

通過以上分析，并結合該項目的情況，可對此次結構破壞原因歸類：

①設計原因；

②施工原因；

③養護原因；

④其它原因。

3　處理措施

針對該項目的具體情況，最基本的解決目標是防止地基再次發生不均勻沉降。因此，除了對土體用砂夾卵石等滿足地基承載要求的材料換填外，還應做好地基防水工作，包括重新修建散水、修建排水溝防止積水、控制該區域的荷載大小。針對陽臺位置，可在處理好地基問題后，重新修建陽臺，并通過植筋方式，完成對陽臺與主體之間拉結鋼筋的加固；針對幕墻位置，考慮到幕墻的整體性，并且為避免在施工中對原有完好位置的二次干擾，可采取在已變形的幕墻金屬結構下方進行鋼結構構件支撐加固的方法解決，以防止幕墻進一步的變形破壞。

4　結論

不均勻沉降，一般是指同一結構體中，相鄰的兩個基礎沉降量的差值[2]。根據不均勻沉降發生的程度，會引起建筑物上部結構的額外應力以及裂縫、傾斜，甚至倒塌等不同程度的破壞。

既有老舊建筑有以下特點：①抗震設防烈度可能發生過變化，其抗震構造措施可能不滿足現行規范的要求；②因其是既有建筑，只能通過加固或者改造等措施對已經出現的損傷進行修復；③在長期的使用過程中，建筑內部可能進行過改造等，荷載的分布也可能與設計初期不符合，這會使得地基受到的作用力發生變化；④針對已經施工的部分，無法對質量進行把控。

通過該案例的分析，并結合既有老舊建筑的特點，為防止不均勻沉降造成結構的損害，可采取以下方式進行處理：

（1）做好建筑定期沉降觀測工作，沉降觀測分為表層沉降觀測（包括幾何水準觀測、靜力水準觀測和不動桿法）、深層（分層）沉降觀測（包括深標點水準儀法、磁環式沉降儀法和不動桿法）和斷面沉降觀測（包括活動式和固定式沉降儀法）[3]，及時搜集沉降數據，避免因沉降發現不及時而造成的結構破壞。

（2）根據不均勻沉降情況，并結合本項目的地質情況采用適宜的地基處理技術。我國主要的地基處理技術一般分為：置換法、排水固結法、灌入固化物法、托換法、振密擠密法、加筋法和糾傾與遷移法。

（3）若不均勻沉降造成的原因是上部結構荷載變化，應及時調整載荷情況，并需對建筑的基礎進行加固，減小對地基的壓力。

（4）降低新建建筑對既有建筑地基的影響，做好前期設計控制。

[1]訾劍華，王偉.徐州地區上更新統含鈣結核粉質粘土脹縮性研究[C].中國巖石力學與工程學會第七次學術大會論文集.西安：中國科學技術出版社，2002（9）：174～177.

[2]葉志明.土木工程概論[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]葉國良.中國海灣建設[J].天津，2003（6）：18～21.