通过实际工程分析了车间地面沉降的原因,并针对性地提出了地基与地面的加固处理措施,验证了注浆法加固 地基的可靠性与实用性,以推广地基法在地基加固工程中的应用。
1.工程概况与测量结果
某电子秤车间为钢结构框架,长72 m,跨度为24 m,见图 1a)车间所处原为一片洼地,需大面积填方,场地表层有约3 m 厚的新近堆填未经压实的松散填土,且室内设计标高还要求再回 填0. 5 m;填土下有饱和的软?流塑状的淤泥约厚2 m;可塑?硬 塑状的粉质黏土约厚6 m。车间建于2005年6月,投入使用后, 发现车间地面出现大面积不均匀沉降,地面已呈漏斗状,钢柱基 础处出现多处裂缝,26根钢柱也出现不同程度的下沉与水平偏 移。业主于2006年8月对该车间地面沉降进行了观测,最大下 沉点位于车间中部,相对最大下沉量30多厘米。2007年3月底 和6月底两阶段对车间地面再次进行变形测量,观测结果显示: 车间地面3月份相对最大下沉量为41. 5 cm,而6月份相对最大 下沉量为44.2 cm,即两次绝对下沉变化量有2. 7 cm,见图1b) 1c)相当于地面下沉的速率约为0.3 mm/ d。
2.地面不均匀下沉的原因分析
2.1客观原因
1)主要原因是由于松散集合体(杂填土、饱和的淤泥、淤泥质 土)的变形不仅与荷载大小有关,而且还与时间、土的渗透性有着密切的关系。据统计,低压缩性土在施工期间完成的沉降量占最 终变形量的5080%,中压缩性土在施工期间完成的沉降量占 最终变形量的2050%,高压缩性土在施工期间完成的沉降量 占最终变形量的5% ~ 20经调查,由于回填土施工时恰逢多 雨季节,大量雨水侵入回填土中,使土体中含水量普遍增大,由于 地质和环境条件的限制,土中水分很难排除。随着工厂投入使 用,地面荷载加大,使回填土水分不断渗出,致使回填土在自重和 外荷载的作用下加速下沉。另一方面,土的渗透固结与土的渗透 性有关。黏性土的渗透性很小,空隙中的水分被完全排除需要很 长时间,完成渗透固结的时间也往往需要很久。由上述可知,土 的主要变形为固结沉降和次固结沉降,而目前从勘察分析来看主 要是固结沉降。2)地基土的承载能力不足,导致地面产生沉陷。 从现场情况看,地面沉陷程度主要和填土厚度、密实度有很密切 的关系,其次是淤泥层的厚度。因为在车间堆放荷载较大(秤砣) 的场地预先进行了地基处理(C30的混凝土置换)测量发现该场 地沉降只有5 mm,远低于车间内其他地方。
2.2主观原因
1)根据现场调查与检测,施工人员回填时在回填土中有大量 的耕植土和有机物含量约达9%。根据有关规定和设计要求,利 用填土作建筑物的地基时,不得使用淤泥、耕植土、冻土、膨胀土 以及有机物含量大于8%的土作填料。
2)回填土不密实。根据干密度与含水量关系曲线——击实 曲线,当含水量较低时,干密度随着含水量的增加而增高,表明击 实效果在逐步提高;当含水量超过某一限值后,干密度则随着含 水量的增加而降低,表明击实效果在逐步下降。因此下雨回填 施工时,土中含水量超过最优含水量并继续增大,以致回填土中 出现了自由水,在击实的短时间内空隙中的自由水无法立即排 除,阻止土粒靠拢,使击实效果反而下降。但施工单位只顾抢进 度,没有严格控制回填土的含水量,致使密实度未达到设计要求。
3)业主把土方工程分包给另一家单位,同时自身在项目管理 上技术人员不到位,没有做好应有的回填施工前的技术交底,以 至于在组织协调和质量管理上出现问题。
4)根据施工日志和施工人员调查,施工时没有完全按施工技 术规范要求进行。
5)监理单位简化工程验收程序,使自检工作流于只作资料的 形式。回填施工完成后,没有进行回填土的密实性试验。
3.地基与地面处理措施
3.1灌水泥浆加固处理
虽然车间大面积堆载没有对建筑物造成危害,但基础下高压 缩性土层较厚,附加应力影响深度较深,与建筑物的差异沉降大影响建筑物的正常使用。为保证该车间地基的稳定,提高地基土 强度,使地基土承载力达到设计要求,必须进行地基处理。基于 回填土孔隙大,可灌性好,灌浆后其力学强度、抗变形能力会有所 提高,整体结构得到加强;淤泥或淤泥质土和粉、细砂通过钻孔灌 入浓浆后,使土体压密。通过综合对比,决定采取灌水泥浆加固 处理方案。加固处理施工程序:钻机及注浆设备就位—钻孔—放 注浆管并孔口封堵—搅浆—注浆—清洗—成孔。
3.2再欠回填并浇筑混凝土面层
1)再次回填施工,严格选用填土材料。严格控制填土层厚 度,每层按压实后30 cm施工,并在现场按一定距离埋设标高控 制杆;在杆上标定每层回填高度,并拉线控制填土厚度;每填3层 用水准仪检查一次标高;每层回填土摊铺均匀、平整。2)地面混 凝土浇筑时应与墙、柱基础间留有30 mm的缝隙,以使墙、柱基础 和地面的沉降相互独立。水泥混凝土垫层应分区段浇筑,分区段 应结合变形缝的位置,并与设置的纵向、横向缩缝的间距相一致。
3.3效果评价
经检验分析,灌浆施工范围内的杂填土层空隙得到有效充 填,淤泥或淤泥质土受到充填、挤密。土体经灌浆后,不同程度地得到加固,承载力明显提高,达到了控制沉降的目的,车间恢复正 常生产。
4.结语
1)在软土地基上大面积回填土施工的主要问题是沉降量大, 固结时间长。因此,今后在进行建设时,必须进行岩土工程勘察, 以确定场地的稳定性和适宜性,以便在设计时有针对性地采用经 济、合理、安全的地基基础方案和结构措施。2)建筑物施工时,严 格按照设计、施工规范要求进行施工,确保施工质量与安全。3) 加强员工业务培训,提高对地基土性质的认识,加强管理人员的 质量管理意识。