張 彬

0 引言

陽煤集團四礦招待所位于陽泉市郊區(qū)段家背溝，為磚混建筑結(jié)構(gòu)，共4層，該樓于1989年 7月初發(fā)現(xiàn)地表不均勻沉降(地面沉降是指在一定的地表面積內(nèi)所發(fā)生的地面水平面降低的現(xiàn)象，也是大城市地區(qū)發(fā)育的一種工程地質(zhì)現(xiàn)象)。地面沉降和塌陷是由于自然因素(例如地殼的構(gòu)造運動、海平面上升、自然壓密、建筑物荷重、近地表處第四紀沉積物的天然固結(jié))或人為因素(如地下水的過量開采、地下礦產(chǎn)開采引起地下空洞)，以及自然和人為因素(例如天然氣的開采、大量抽取地下水、太陽活動的變異與人類大量使用燃料產(chǎn)生的溫室效應(yīng)而導(dǎo)致的海平面上升)所造成地表土體壓縮從而使陸地表面海拔高度降低?，F(xiàn)在我們研究地面沉降的原因時，不難發(fā)現(xiàn)，人為因素已大大超過了自然因素。大量的事實證明，引起城市地面沉降的主要原因與過量開采地下水有關(guān)。

地面沉降具有生成緩慢、持續(xù)時間長、影響范圍廣、成因機制復(fù)雜和防止難度大的特點。因此，加強城市地下水資源管理的力度，是遏制城市地面沉降發(fā)展的有效途徑。

1 研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)概述

陽煤集團四礦招待所位于陽泉市郊區(qū)段家背溝，其招待所毗鄰其辦公樓西南側(cè)，該樓建于 1968年，由原四礦建安公司承建，磚混結(jié)構(gòu)，毛石條基，共 4層，1989年 7月，該樓地表發(fā)生沉降，出現(xiàn)裂縫，沒有進行沉降觀測，當時只用鋼拉索進行了保守性的加固，2004年 8月，四礦為維護招待所整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，決定由測量中心對該樓進行病害勘察，并確定了地基的處理方案，對該樓地基進行深層混凝土樁加固處理。

1.2 沉降觀測的目的

監(jiān)測建筑物在垂直方向上的位移(沉降)，以確保建筑物及其周圍環(huán)境的安全。建筑物沉降觀測應(yīng)測定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度，并計算基礎(chǔ)傾斜、局部傾斜、相對彎曲及構(gòu)件傾斜。實踐表明，通過沉降觀測，可以了解其沉降速度，并提出預(yù)報，以便采取相應(yīng)的措施，減少因非預(yù)計沉降帶來的損失。

2 沉降觀測概述

2.1 沉降原因分析

2.1.1 概述沉降產(chǎn)生的主要原因

1)自然條件及其變化，即建筑物地基的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、大氣溫度、土壤的物理性質(zhì)等;2)與建筑物本身相聯(lián)系的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物的結(jié)構(gòu)、形式及動荷載(如風力、震動等)的作用。

2.1.2 具體分析實例

1)場地工程地質(zhì)條件。根據(jù)招待所病害勘察資料可知，該地下各巖土層如下:①層雜填土:雜色，稍濕，松散，以粉土、粉質(zhì)粘土、石灰為主，含磚塊等。②層粉質(zhì)粘土:土質(zhì)均勻，有蟲孔、白色菌絲，有節(jié)理，根據(jù)土工試驗資料可知，該層具有濕陷性。③層粉土:土質(zhì)均勻，濕，稍密，偶含礫石。④層:以強風化泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，棱角狀，分選不均勻，上部粉土充填，下部較純。

2)沉降原因分析。a.填土成分以粉土、粉質(zhì)粘土為主，雖經(jīng)人工壓實，但其密實度相對較差，其結(jié)構(gòu)相對松散，這部分填土隨時間的推移會產(chǎn)生一定程度的自重壓實沉降變形。b.場院區(qū)地表散水及排水溝的水入滲加速了不密實填土的沉降，而且受水浸蝕的土體粘聚力和抗剪強度會出現(xiàn)大幅度降低，同時 2004年2月26日，供暖管道的開裂，約 30 t水滲入地下，對土體產(chǎn)生了潛蝕作用，從而導(dǎo)致了填土的進一步沉降變形，并引起土層向東南方向滑移，造成東北角毛石條基下沉。c.1989年 7月發(fā)生地表沉降后，雖對結(jié)構(gòu)進行了處理，但處理不徹底，僅對表層及局部裂縫進行了填充加固，對地基下沉并沒有采取相應(yīng)措施。

基于以上分析，該場區(qū)填土在今后會持續(xù)不斷沉降并可能在強降雨時產(chǎn)生表層填土滑移，進而影響周圍建筑物及人員安全。

2.2 沉降觀測原理

定期地測量觀測點相對于穩(wěn)定的水準點的高差以計算觀測點的高程，并將不同時間所得同一觀測點的高程加以比較，從而得出觀測點在該時間段內(nèi)的沉降量:

其中，i為觀測點點號;j為觀測期數(shù)。

2.3 工程布置

2.3.1 觀測點情況

此次觀測點包括基準點和沉降觀測點，其中基準點 2個，觀測點8個，共計10個。其中，基準點:巖層基準點2個;觀測點:混凝土打孔粘結(jié)觀測點，觀測點標志大部分較為明顯。

2.3.2 觀測點分布

觀測基準點為2個(J1，J2)，四礦招待所主體觀測點為 8個(1號～8號)，見圖 1。

3 結(jié)果及分析

變形觀測共進行了 32次，分 5個階段。第一階段為初期測量;第二階段為活躍期測量階段，每隔2 d進行一次觀測;第三階段為相對活躍期測量階段，每隔7 d進行一次觀測;第四階段為相對穩(wěn)定期測量階段，每隔 15 d進行一次觀測;第五階段為穩(wěn)定期測量階段，每隔30 d進行一次觀測;通過這5個階段的觀測，最后我們得出了一個非常可靠而且與實際極為相符的結(jié)論。

3.1 觀測方案及經(jīng)過

觀測工作按既定觀測方案于 2004年 8月 28日建立了沉降移動觀測站。平面及高程系統(tǒng)均采用假定的獨立系統(tǒng)，傾斜移動觀測采用前方交會投影法進行，水準測量采用WILD-NA 2精密工程水準儀(DS05型)，該儀器的各次指標均符合有關(guān)規(guī)程規(guī)定要求;沉降觀測按二等水準要求進行，所采用的儀器為 Ni007水準儀配合 3m銦瓦水準尺，各項觀測成果在符合規(guī)程要求的前提下均經(jīng)過平差處理。

3.2 觀測結(jié)果

從 2004年 8月 28日首次觀測至 2005年 3月 5日第 32次觀測，前后歷時半年，從觀測數(shù)據(jù)看，樓體基礎(chǔ)各特征部位高程變化累計值為-1.1mm～-7.4mm不等，下沉值最大點為樓體5號點，最大下沉值為-7.4mm，沉降速率為0.04mm/d。

從以上觀測結(jié)果看，除樓體 4號，5號，6號，7號點有極為緩慢的下沉跡象外，其余部位相對穩(wěn)定，這與樓體結(jié)構(gòu)破壞情況基本吻合。建議按照既定方案繼續(xù)加強監(jiān)測，積累數(shù)據(jù)，直至樓體徹底穩(wěn)定。

3.3 建筑物變形原因淺析

根據(jù)上述觀測結(jié)果，結(jié)合場地地基條件及施工作業(yè)特點，該建筑物產(chǎn)生變形的主要原因有以下幾點:

1)顯而易見，招待所樓的傾斜變形是由于下覆水管長期滲漏所致。設(shè)計時雖考慮到了相鄰新、老建筑物的影響，但在施工時其隔斷樁的密度及入土深度遠未滿足實際需要;

2)水位下的細顆粒砂類土，在滲透作用下將進行新的排列組合，其密度加大地層厚度減小，產(chǎn)生新的沉降，在其影響范圍內(nèi)，也必然引起相鄰建筑物的沉降變形。

4 結(jié)語

陽煤集團四礦招待所樓房變形的原因，除特定的地基條件外，主要為下覆水管滲漏;鑒于近半年的變形監(jiān)測結(jié)果表明，該建筑物垂直及水平位移變形已趨穩(wěn)定，在這期間建筑物地基加固處理已接近理想，而對其上部結(jié)構(gòu)破損部分進行修復(fù)，以達恢復(fù)其使用功能。

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