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1、由 某厂房地面弯沉原因分析论软弱土层的固结沉降 和处理摘要：滨海新区地下水位高，要在淤泥层之上夯实填土，着实困难。即便是 使用压路机由于其影响深度有限，下层填土未必能够压实，其下淤泥层因含水率 大，压路机几乎不可压缩它。某厂房由于零层梁的上皮标高即为地面混凝土下皮 标高，跨距9.7米见方的零层梁由持力层深达26米的桩基混凝土承台支承，短 期内零层梁所产生的沉降几乎可以忽略不计，但零层梁框架内新填土未经地基处 理或仅做表层、浅层处理，混凝土地面即行建造施工，加载后地面下大面积软弱 土层固结沉降同混凝土桩基承台上稳定的零层梁产生对比，地面沉降的灾害后果 逐渐显露出来。基于此，该地面若在设计初期改成
2、由桩基承台支承的零层钢筋混 凝土有梁结构板，则一劳永逸，可避免发生地面沉降灾害。关键词：地面弯沉、零层梁、软土、固结沉降Key words: ground bending, zero-layer beam, soft soil, consolidation and settlement正文：1、地面弯沉厂房概况天津某电子有限公司厂房位于泰达开发区第X大街和X路交汇处。建筑基 底面积6679平方米，建筑面积26843平方米，为四层钢筋混凝土框架结构，建 筑顶层结构标高20.4米，局部出屋面结构顶板标高23.9米，设计建筑物最终沉 降量不大于150毫米。本工程设计标高+-0.000相当于大沽高程4
3、.45米，桩顶设计标高为-1.65米相当于大沽高程2.8米。工程采用预应力空心管桩桩基（图1）,桩型规格PHC A 400 80 13+13，桩长26米，地基持力层选定在试桩报告中编号为第六层粉质粘土层，桩端进入持力层深度不小于 1 米，估算单桩竖向极限承载力标准值1250KN。零层结构设计有零层框架梁和柱，跨距 9.7 米，但未做零层板设计（图 2）。图 2 零层结构平面图KLim图3 零层结构框架梁柱局部详图大样车间地面建筑设计做法：（1）素土夯实，（2）500毫米厚3：7灰土垫层，（3）100毫米厚C20钢筋混凝土地板内配直径8毫米圆钢间距200毫米双层双向布置。并非按照混凝土框架结构零
4、层板设计的混凝土地面却布置在了零层框架梁上 （图3） ，为日后的地板不均匀沉降埋下了隐患。2007年该厂房车间尚未交工，地面混凝土完成仅三个月，以零层框架梁为边 沿，地面已呈锅底状下凹，至2007年9月，整个厂房地面已普遍弯沉1050 毫米（图4）。2、滨海新区软弱土层的基本类型2.1 人工填土层：人工填土层在滨海新区内均有分布，常见分布厚度为1.05.0米，总体上自西向东逐渐增大，该层土质松散，强度较低，压缩性高，对工程建设影响较大2.2 新近沉积层：新近沉积层在滨海新区内广泛分布，常见厚度为 1.03.0 米，其形成年代 较短，属欠固结土，承载力较低，工程性质较差，一般不能作为建筑物天然地
5、基 的持力层。2.3 第一海相沉积地层：第一海相沉积地层在滨海新区内普遍分布，即软弱土层，埋深在地下 23 米至 1819米左右，淤泥层一般厚达 10 米以上，简述大致可分为 5 层。第一层：灰色粘土，粉质粘土，或是淤泥质粘土，厚约 4.57.0 米。第二层：灰深灰色淤泥层，土质均匀，厚约 1.03.9 米。第三层：灰色淤泥质粘土，淤泥质粉质粘土或粉质粘土，厚约 1.53.0 米第四层：灰色粘土及粉质粘土，夹薄砂层，厚约 1.53.0 米。第五层：灰色粉土或粉砂层，夹有粉质粘土，厚约 1.55.0 米。3、厂房地面弯沉原因分析任一土层在其自身的沉积历史中均经历着一定的固结过程。其固结程度（OC
6、R）与其在该时期所受到的最大有效应力（前期固结压力Pc）和现阶段所受 天然荷重（自重应力Po）大小有关。0CR=Pc/PoPcPo或Pc/Po 1表明土层的固结状态超过了现有自重压力下达到的压密状 态，即超固结状态。Pc=Po 或 Pc/Po=1 表明土层在现有压力下的固结过程已经完成，处于正常固 结状态。Pc根据天津市环境地质研究所教授级高级工程师牛修竣对第一海相土层试验分 析结果表明，淤泥层的Pc/Po固结比值OCR仅有0.310.37,开发区内第一海相地层属于高含水量，高压缩性，低强度，并且是欠固结状态的软弱土层。（索引1）像这样的场地，地面设计不考虑地基在大面积荷载作用下发生大量值的固
7、结 沉降，是地面产生弯沉的主要原因所在。混凝土地面普遍弯沉后，误认为回填土 未夯实是地面下沉的主要原因，忽视了更大量值的缓慢沉降发生在因大面积填土 或地面堆载，而引起其下的淤泥层等软弱土层的固结沉降。夯实回填土固然可以 减少地面沉降，开发区地下水位高，要在淤泥层之上夯实填土，着实困难。基于 造价，换土厚度有限，仅 500 毫米。即便是使用压路机由于其影响深度有限，下 层填土未必能够压实，其下淤泥层因含水率大，压路机几乎不可压缩它。由于零 层梁的上皮标高即为地面混凝土下皮标高，跨距 9.7 米见方的零层梁由持力层深 达 26 米的桩基混凝土承台支承，短期内零层梁所产生的沉降几乎可以忽略不计 但零
8、层梁框架内大面积新填土未经地基处理或仅做表层、浅层处理，混凝土地面 即行建造，地面加载后大面积下沉同稳定的零层梁产生对比，沉降灾害后果逐渐 显露出来。4、对车间弯沉地面的返工加固事实上，地面混凝土完成仅三个月，业主即要求对厂房地面进行维修加固。图 4 沿零层梁边沿切割后沉降的混凝土地板块图 5 单块地板加载 72 吨后沉降效果处理方法是用混凝土切割机沿零层梁边沿将混凝土地板切割成 51 块边长为9.25 米的方形板块，然后在每块切开的地板表面均匀堆载 36 件包装好的预制混 凝土块（图5）,每件质量2000KG，单块地板合计加载质量72000KG，每块地板 设8个沉降观测点。加载24小时后，观
9、测单块地板累计沉降最小值为20毫米， 最大值为58毫米，平均沉降50毫米；加载60小时后地板沉降趋于稳定，在加 载60小时72小时区间，观测区间沉降值为01毫米；加载72小时后卸 载。然后将混凝土表面凿毛后浇筑细石混凝土内配直径6毫米钢筋，间距200毫 米双向布置（图 6）。图6 沉降卸载后二次修复的地面效果厂房地面出现弯沉事故后，设计者仍认为是回填土被压缩而引起的。本来车 间内机加工区局部 300 毫米厚内配直径 12 毫米带肋钢筋间距200 毫米双层双向 布置的钢筋混凝土现浇地板刚性还可以抵抗地面的一部分弯沉，这一区域处理前 最大弯沉值不大于 8 毫米，但与 100 毫米厚地板的弯沉处理方
10、法一样，设计仍将 地板连同钢筋以零层梁为边沿断开成 9.25 米乘 9.25 米的板块，破坏了整体地板 错上加错。该地面的厚板和钢筋网又成为灾害处理中的一大障碍。5、二次修复的地面再次发生沉降灾害这种对弯沉地面的处理办法可以在短期内使地面恢复平整，但长期效果并不 理想，由于切割后破坏了整体地板，失去零层框架梁支承的地板块和上面生产运 行的机器设备将引起其下淤泥层等软弱土层的更大量值的固结沉降和缓慢的次固 结沉降，所不同的是新的地面灾害后果由于失去零层框架梁支承的地板块将不再 是呈锅底状下凹，而是在地面切缝处和零层梁边沿形成高低差（图 7），也就是 在零层梁的位置又出现了一个田埂样的错台（图 8
11、）。图 7 二次修复的地面再次发生沉降图 8 地面再次沉降后零层梁的位置出现的田埂样错台6、完善零层结构梁板设计，避免地面沉降。夯实换填土固然可以减少地面沉降，开发区地下水位高，要在淤泥层之上夯 实填土，着实困难。基于造价，换土厚度有限。即便是使用压路机由于其影响深 度有限，下层填土未必能够压实，其下淤泥层因含水率大，压路机几乎不可压缩 它。基于此，该钢筋混凝土地面若在设计初期改成由桩基承台支承的零层钢筋混 凝土梁结构板，则一劳永逸，可避免发生地面沉降。UK I： 1. JSDtlOOO ，駭y如小LKI朋-IL -.匚_SC1 -A r. Z军1 &/-JII 门J Mr讪 I 训R册工二
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