某大学旧理化实验楼基础下沉原因与加固初探

刘永行

延安大学基本建设处（716000）

某大学旧理化实验楼基础下沉原因与加固初探

刘永行

延安大学基本建设处（716000）

通过现场详细踏勘、检测分析，判断该楼基础下沉、外墙裂缝产生原因，制定切实可行有效加固方案。

旧楼；下沉；加固；大学

0 引言

某大学旧理化试验楼位于老校区中心地段，前苏联建筑风格，始建于20世纪60年代中期，三层砖混结构，平面为“工”字形，青砖墙体，窗台以下为当地剁斧石，外表古朴典雅，美观大气，为该大学标志性建筑，经历了大学发展、建设、壮大。房屋使用已50年之久,进入老龄化和各种病害频发阶段。勘察设计资料完整，应及时维修更换管线，维护修缮，方可延续使用寿命。

该楼地基下沉，墙体裂缝，必须对进行全面检测鉴定查清损伤病态、隐患和病因，为维修加固提供科学依据。否则，该楼会发生坍塌事故，师生员工心里产生恐惧之感。因此，必须予以加固补强，防止事故发生。

1 基础墙体总体现状

供热管道老化破裂，大量热水渗漏，地沟内积水严重，沿地沟的纵横墙地基不均匀沉陷，内外纵墙产生多条正“八”字或倒“八”字斜裂缝，门窗开启困难，门窗洞口处裂缝较严重，建筑物正立面、侧立面有应力集中现象，地坪呈凹凸形状，感观明显。

2 基础墙体裂缝产生原因

2.1 外力因素

两个采暖器，供热管道破裂，大量热水渗漏，地沟内积水严重；一层楼部分地面安装试验设备基础时，位置选择不当，破坏了地沟底面。

2.2 地基因素

建筑物建设在二级湿陷性黄土地区，属新近堆积，压缩变形大，工程性能差，对地基渗水比较敏感。当年地基处理没有完全消除湿陷性，由于历史条件所限和当时国家建设标准较低，试验楼主要承重构件安全储备偏小,所用建筑材料强度偏低，没有抗震设防措施，隔层设置圈梁，使用功能要求为大空间，横墙布置少，竖向刚度较小，主体部分为纵横承重，基础又采用刚性毛石砌体材料，地基压力分布不均，地圈梁载荷很小，主筋6Φ8，箍筋6@300，高度150 mm。材质:混凝土标号150，墙身标号为75号青砖，混合砂浆标号25号以上标号沿用原设计标注方式。

3 加固方案

3.1 结构加固原则

本工程结构加固综合考虑经济性、安全型、使用性、耐久性、可靠性，以及尽量不损伤原结构为原则。首先，加固方案考虑总体效应。对房屋采取了可靠性鉴定，考虑房屋的总体效应，全面详细分析整个房屋结构的受力状况。其次，荷载取值及承载力验算。复核原结构设计承载力，验算实际承载力，加固计算新旧部分协同工作状况及新增部分应力、应变的滞后特点，还应考虑原结构的损伤、缺陷、荷载偏心、加固结构的重量增大等。再次，本楼原设计时未考虑抗震设防,为了保证房屋结构的安全，加固时结合抗震规范的要求进行，统一考虑结构的承载力和耐久性。最后，加固设计时，对于因地基不均匀沉降、冻融等原因造成的结构墙体损坏，提出相应对策，与加固一并处理。

3.2 地基加固方案

3.2.1 理论技术原理

依据地质报告描述的地址剖面，采用预制混凝土静压桩加固地基，桩端置于微风化基岩0.5 m，100%对地基持力层，预计桩身10 m以上。施工方法，在现有条基下挖大小导坑，形成作业空间，用千斤顶将钢管灌混凝土桩依次压入地基土中，直至进入圆砾。单桩承载力特征值为300 kN，压桩时，对地基土有一定的挤密作用，形成复合地基。托换完全后，房屋原地基持力层退出工作，全部荷载由静压桩承载，其变形逐渐趋于稳定。

施工严格控制压桩至坚硬土层时，千斤顶压力表读数应达到单桩竖向承载力标准值的1.5倍，且持续时间不小于3 h。用专用传力架顶升托换，压桩动能不得释放，桩顶与基础翼缘板结合处梯形钢板楔焊接牢固,然后拆除传力架浇筑导坑内混凝土。导坑内钢管桩撤除传力架后，在基础梁底安装固定4根直径200 mm管道,外露至地面以上10 cm并加工2个漏斗，注浆管与排气管各2根间隔布置。导坑内混凝土强度达到设计要求85%以上时，注浆设计压力3.5 MPa，反复注浆多次直至注满为止，浆体为C30微膨胀早强混凝土。

3.2.2 压桩工艺流程

首先，在被加固基础一侧挖工作导坑，并将基础凿一个缺口，在基坑内放入桩体，桩顶安置驱动千斤顶及测力传感器。其次，按承载力设计要求驱动千斤顶压桩。最后，当压桩力和压桩深度达到设计要求时取出千斤顶，用C30微膨胀早强混凝土将桩和基础浇筑成整体即封桩。

3.2.3 压桩顺序

建筑物立面为正“八”字形裂缝时，先压中间后压两端；为倒“八”字形裂缝时，先压两端后压中间；若为数道大致平行的斜缝时，先从离地面最低点开始压桩，最高点处结束；若斜缝无规律时，先从离地面最厉害处开始压桩，最轻微处结束。

3.3.墙体裂缝修复

凿除墙面粉刷层，露出内墙混凝土砌体，顺裂缝走势，沿高400～600 mm留孔Φ50 mm，清水浸润透墙体，加入适量膨胀剂素水泥，高压灌注后，用环氧胶泥填充已出现裂缝的灰缝，使灰缝密实。用环氧胶粘贴碳纤维布墙面修补平整，并在灰缝处纤铆钉钉牢固，墙面清除粉尘后，分层粉刷。

4 结语

科学评估病害，加固全过程采用信息化监控门窗洞口裂缝宽度、观测地基变化；对新老结构连接问题，从施工工艺和施工顺序详细考虑，本着加固恢复原状的原则施工。现该楼已加固施工三年，未发生任何变化，达到结构安全、经济耐用、保护文物的效果。

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