建筑物地基基础常见问题及原因分析

一、常见问题

1.墙体开裂

地基或基础一旦发生问题,一般是通过墙体开裂反应出来。而墙体的整体性及承载力也会因地基基础的问题而削弱,甚至丧失。在实际工程中,沉降缝是经常见到的。

2.基础断裂或拱起

当地基的沉降差较大,基础设计或施工中存在问题时,会引起基础断裂。

3.建筑物下沉过大

当地基土较软弱,基础设计形式不当及计算有误时,会导致整座建筑物下沉过大,轻者会造成室外水倒灌,重者建筑物无法使用。例如,上海展览馆的中央大厅为箱形基础,1954年建成,30年后的累计沉降达1800mm。再如,墨西哥城的国家剧院建在厚层火山灰地基上,建成后沉降达3000mm,门厅成为半地下室,影响了剧院的使用。

4.地基滑动

地基滑动有两种情况,一种是下雨、渗水后在坡地建筑物的下部开挖时而引起的地基滑动;另一种是地基普遍软弱,设计时将地基承载力估值过高或使用时严重超载而引起的地基失稳,产生滑动事故。

5.地基液化失效

疏松的粉细砂、轻亚粘土地基,地震时容易产生液化,强度剧烈下降,致使建筑物倾倒和大幅度震沉。

例如,唐山矿冶学院书库为四层楼房,1976年唐山地震时发生震沉,一层楼全部沉入地下。再如,日本新渴公寓建于砂土地基上,1961年6月因新渴发生7.5级地震,地基发生液化而倾倒。

二、原因分析

主观原因

(1)不认真勘察,没有完整的勘察资料。地质勘察报告是建筑物地基基础设计的基本依据。不进行勘察而凭经验设计,或勘察工作做得不认真、不细致,勘察报告未能准确反映实际地质条件,甚至漏测局部夹层弱土,没有探出局部土坑、古井,或是提供的土质指标不确切,均会导致设计失误,从而造成地基基础事故。

(2)设计方案不周。地基基础设计方案的选择和确定非常重要,必须做到因地制宜,安全可靠,经济合理。有些建筑物的地质条件差,变化复杂,更应合理选择设计方案,认真做好计算分析,否则就会引起建筑物结构开裂或倾斜,危及安全。

(3)施工质量低劣。地基基础一般均为隐蔽工程,施工中常见的问题有:施工管理不善,未按设计图纸及程序办事;未勘察就施工;偷工减料,砌体强度、混凝土强度达不到设计要求,有的甚至在混凝土内填放砖块;开挖后未验槽就浇捣基础,或开挖后发现有意外情况也不作认真处理就施工等。

2.客观原因

(1)地基土软弱。软土地基的压缩性大,抗剪强度低,流变性强,对上部建筑体形及荷载等变化反应较敏感,如设计不周,软土地基上的建筑物较易出现下列裂缝：

1)建筑物的高差悬殊大,常在高低楼的接合处墙面上出现裂缝。

2)体形复杂的建筑物,如L、T、Ш、П形等建筑物常在转角处开裂。

3)基础相对密集处或在已有建筑物近旁的新建房屋,因附加应力大,变形重叠,常在基础的稀密交接处或在原有建筑物的墙体上出现裂缝。

4)上部结构圈梁少,长高比过大等使整个房屋刚度较差。

5)筷板基础的配筋计算有误或施工质量差,容易出现局部拱起开裂。

6)仓库、料仓等堆料较多的建(构)筑物,其底板或地坪易出现局部弯沉事故。

(2)地基浸水湿陷。湿陷性黄土地基以及未夯实的填土地基等,在浸水后会产生附加沉降,引起墙体开裂。

(3)地基软硬不均。在山坡上、池塘边、河沟旁或局部有古井、土坑、炮弹坑等地段上建造的建筑物,因地基软硬不均、沉降差过大而常使上部墙体开裂。

(4)膨胀土、冻胀土地基。膨胀土吸水后膨胀,失水后收缩。因此建在膨胀土上的建筑物危害较大,会发生内墙、外墙、地面开裂,裂缝有时呈交叉形。如山东农机学校学生实习车间开裂。

冻胀对建筑物的破坏极大。如冷库建筑物,其冷气透入湿度较大的地基,致使地基土冻胀,而引起地坪拱起开裂。在寒冷天气,室外地基冻结膨胀,产生向上向内的力,引起室内外开裂（如图10-1所示）。

建筑物基础加固

建筑物基础加固分加大基础底面积法 、基础加深法 、基础补强加固法等。

加大基础底面积法分基础直接加宽、外增独立基础加大两种。

一、加大基础底面积法

加宽或加大基础底面积的方法,因其施工简单、所需设备少,常用于基础底面积太小而产生过大沉降或不均匀沉降事故的处理,以及采用直接法加层时对地基基础的补偿加固。

(一)基础直接加宽

基础直接加宽是挖开原基础两侧的填土后浇筑新基础的方法。这种方法的优点是能使新旧基础很好结合、共同变形。

1.单面加宽；

2.双面加宽；

3.四面加宽；

4.增设筏板基础。

注意不要在基础全长或四周挖贯通式的地槽,基底不能裸露,以免饱和土从基底挤出,导致不均匀沉降。

(二)外增基础

1.抬梁法

抬梁法是在原基础两侧挖坑并做新基础,通过钢筋混凝土梁将墙体荷载部分转移到新做基础上的一种加大基底面积的方法。新加的抬墙梁应设置在原地基梁或

采用抬梁法加大基底面积时,应注意抬梁的设置应避开底层的门、窗和洞口；抬梁的顶部须用钢板楔紧。对于外增独立基础,可用千斤顶将抬梁顶起,并打入钢楔,以减少新增基础的应力滞后。

2.斜撑法

斜撑法加大基底面积,与上述抬梁法不同之点,是抬梁改为斜撑,新加的独立基础不是位于原基础两侧,而是位于原基础之间(如图10-4所示)。

二、墩式加深(托换)

墩式加深是指将原持力层地基土分段挖去,然后浇筑混凝土墩或砌筑砖墩,使基础支承到较好的土层上的一种基础加固法。此法对于软弱地基,特别是膨胀土地基的处理是较为有效的。墩体可以是间断的,也可以是连续的,主要取决于原基础的荷载和地基上的承载力。

墩式加深(托换)施工步骤如下：

(1)在贴近被托换的基础旁,人工开挖比原基础底面深1.5m、长1.2m、宽0.9m的导坑。

(2)将导坑横向扩展到原基础下面(见图10-5a),并继续下挖至所要求的持力层。

(3)用微膨胀混凝土浇筑基础下的坑体(或砌砖墩),注意振捣密实并顶紧原基础底面。若没有膨胀剂时,则应在离原基础底面80mm处停止浇注,待养护1天后,再用l：l水泥砂浆填实这80mm的空隙。

(4)如此间隔分段重复上述工序,直至全部加深工作完成为止。

三、基础加固

基础自身的加固方法,有混凝土围套加固、加厚加固和灌浆加固。

混凝土圈套加固

混凝土围套加固是指在已开裂、破损或因加层而需要提高刚度的基础外面浇筑钢筋混凝土围套的一种基础加固方法。这种方法不仅可使基础底面积增大,降低原基底的反力,而且可使原基础受到围套的约束,其刚度、抗剪、抗弯和抗冲切的能力得到提高。

2.灌浆法加固

灌浆法加固是指用压送设备把水泥浆或环氧树脂浆压入原基础的裂缝内或破损处的一种加固方法,如图10-7所示。

施工时先在基础中钻孔,孔径应比灌浆管直径(一般为25mm)大2～3mm,孔距取3.5～1.0m,孔数对于独立基础应不小于2个孔。灌浆压力为0.2～0.6MPa。灌浆有效半径约0.6～1.2m。

3.加厚加固

这种加固方法是将原基础的肋加高、加宽。以减少基础底板的悬臂长度和降低悬臂弯矩,使原基础的刚度及承载力得到提高。尤其适合于旧房加层设计时的基础加固。