白偉亮，楊龍江，邸 鑫，張瑞云

（1.中國電子工程設計院有限公司，北京 100142；2.中電投工程研究檢測評定中心有限公司，北京 100142）

0 引 言

剛性地面，顧名思義指的是平面內剛度較大的地面。一般在基礎施工完成后，在壓實的回填土上直接做整體性地面，主要類型包括細石混凝土地面、水泥砂漿地面、水磨石地面等［1-3］。這類地面荷載直接作用在土體上傳遞至持力層，并且具有施工簡便的特點，因此被廣泛應用于首層地面荷載較大的工業(yè)廠房中［4-6］。然而隨著使用年限增加，很多剛性地面在使用過程中出現(xiàn)沉陷問題。本文結合實際工程案例介紹了沉陷調查、原因分析、處理方案選擇的具體操作方法，希望可以拋磚引玉為解決此類工程問題提供參考。

1 地面沉陷調查

對地面沉陷進行調查分析，全面了解地面沉陷的范圍、沉陷深度，沉陷區(qū)域結構構件變形情況。根據(jù)沉陷調查結果分析造成沉陷的原因。

1.1 地基問題

地基承載力不足，出現(xiàn)局部不均勻沉降，剛性地面隨之沉降變形，這種情況下結構構件會出現(xiàn)較大變形，結構存在安全隱患。

1.2 回填土問題

回填土在施工階段未壓實，隨著時間推進逐漸固結未完成，由于局部荷載較大等原因出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象，由于剛性地面非結構構件，未受到主體結構約束，故隨土體產生不均的沉陷，此種情況對結構安全影響較小。

2 處理原則

根據(jù)沉陷調查結果選擇處理方案，應綜合考慮以下方面因素進行選擇。

1）對原結構的影響。優(yōu)先選擇對原結構影響較小的處理方案。

2）施工周期。優(yōu)先選擇施工周期短的方案。

3）工程造價。優(yōu)先選擇造價低的方案。

4）地面承載力要求。備選方案應與地面承載力設計值相適應。

剛性地面沉陷處理流程如圖1 所示。

圖1 剛性地面沉陷處理流程圖

3 工程案例

3.1 工程概況

某框架結構廠房建于 2003 年，地上 3 層，局部地下 1 層，于 2006 年在 3 層頂增加 1 層鋼框架，經過 15 年的使用，現(xiàn)首層剛性地面出現(xiàn)了不同程度的沉陷?；A與剛性地面信息如圖2 所示。

1）基礎形式。基礎為柱下條形基礎，基礎底標高 -4.0 m，基礎頂設置地梁，梁頂標高 -1.8 m。

2）地基承載力。地基持力層為粉質黏土，地基承載力標準值fk≥150 kPa，地基持力層以下不存在軟弱下臥層。

圖2 剛性地面與基礎位置關系圖

3）剛性地面?；A采用素土回填，厚度約為 3.8 m，回填夯實后在正負零標高做 200 mm 厚現(xiàn)澆混凝土地面。

3.2 地面沉陷現(xiàn)場調查

地面沉陷情況調查分為 3 個部分：①地面沉陷情況普查。對廠房地面的整體沉陷情況做一個全面的檢查（見圖3～圖5），給出定性判斷；②地面沉陷深度檢測。采用全站儀檢測各個沉陷區(qū)域的沉陷深度；③沉陷區(qū)域結構構件變形檢測。選取沉陷嚴重區(qū)域，檢測結構構件的變形情況。

圖3 現(xiàn)場檢測照片

圖4 地面沉陷區(qū)域積水

圖5 沉陷區(qū)域地面剔鑿外觀

經現(xiàn)場調查與檢測，得出以下結論。

1）首層地面均出現(xiàn)不同程度的沉陷，地面沉陷普遍存在，屬于共性問題；其中 10-11～E-G 區(qū)域（沉陷高差 178 mm）及 2-3～C-D 區(qū)域（沉陷高差 43 mm）沉陷較嚴重，其他區(qū)域沉陷高差普遍在 0～40 mm。

2）沉陷區(qū)域結構構件變形符合規(guī)范要求，沉陷不影響結構安全。

3）通過剔鑿沉陷區(qū)域混凝土地面發(fā)現(xiàn)混凝土板下回填土已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，較為密實。

3.3 沉陷過程分析

現(xiàn)場檢測表明，沉陷區(qū)域范圍內結構構件變形在正常范圍內，基礎未發(fā)生不均勻沉降。因此認為剛性地面沉陷主要由地面以下回填土（厚度約 3.8 m）發(fā)生不均勻沉降所致，由于首層地面為剛性地面，屬于非結構構件，并未受到主體結構的約束，故發(fā)生沉陷（地面沉陷發(fā)展過程見圖6）；可能引起回填土產生不均勻沉降原因有：施工階段未夯實、土體浸水、局部地面超載等。

圖6 地面沉陷發(fā)展過程（單位：mm）

3.4 處理方案

針對本工程剛性地面以下回填土發(fā)生的沉陷問題，有諸多方案可供選擇。查閱相關文獻，可采用勁性體加樁帽和褥墊層的地基處理方案［7］、采用水泥-水玻璃雙液漿注漿加固回填土［8］、采用高壓旋噴樁+壓力注漿［9］、注漿加固法［10］等。根據(jù)本工程項目特點，對沉降較為嚴重的區(qū)域（10-11～E-G 區(qū)域），提出以下 4 種解決方案。

3.4.1 方案一：回填土夯實

采用土體夯實方案進行處理（見圖7），具體工作步驟如下。

1）原有剛性地面混凝土樓板切割、拆除。

2）混凝土板下土體回填至 -0.3 m 并壓實，壓實系數(shù) 0.94。

3）壓實后做 100 mm 厚混凝土墊層，后澆 200 mm厚 C30 現(xiàn)澆混凝土板，板底配雙向采用植筋與四周混凝土板連接。

圖7 回填土夯實處理（單位：mm）

3.4.2 方案二：碎石樁+褥墊層

采用碎石樁+褥墊層進行處理（見圖8），具體工作步驟如下。

1）拆除沉陷區(qū)域混凝土樓板，采用碎石樁進行回填土區(qū)域的地基處理。

2）碎石樁樁徑 400 mm，樁間距 1 600 mm，樁長4 m，材料為碎石，最大粒徑≤30 mm。

3）褥墊層厚度 200 mm，材料碎石，最大粒徑≤30 mm，夯填度≤0.90。

圖8 碎石樁+褥墊層處理（單位：mm）

3.4.3 方案三：地基梁上增設框架

采用在地基梁上增設框架的方案，具體工作步驟如下。

1）原有剛性地面混凝土樓板切割、拆除。

2）在區(qū)格四周基礎梁上做混凝土短柱至首層地面標高。

3）短柱設置梁板體系構成局部框架結構，現(xiàn)澆混凝土板后做地面。

3.4.4 方案四：注漿加固

采用壓力灌漿處理方案，具體工作步驟如下。

1）在沉陷區(qū)域布置灌漿孔，放入注漿管。

2）采用高壓灌漿機將水泥漿注入板下回填土中，將沉陷區(qū)土體填實并固結。

3.5 方案比較

從對原結構的影響、施工周期、工程造價、地面承載力要求 4 個方面綜合對比（見表1），并考慮 4 個方案的不利因素選擇最佳處理方案。

考慮到本工程地面沉降是由回填土局部不均勻沉降造成的，且經過 10 余年的時間，回填土基本已經固結完成，達到穩(wěn)定密實的狀態(tài)。通過方案對比，分析各方案的特點后，最終選擇回填土夯實方案進行處理，此種方案對原結構基本無影響，且施工周期與工程造價具有一定優(yōu)勢，鑒于本工程地面荷載設計值并不大，回填土夯實法完全可以滿足設計要求。同時對于其他沉陷較小的區(qū)域，采用灌漿法填充混凝土板與回填土之間的縫隙。

表1 處理方案對比表

4 結 論

剛性地面沉陷問題是很多工業(yè)廠房普遍存在的問題，如何解決好這類工程問題，需要廣大工程師按圖索驥地分析其原因，量體裁衣地選取處理方案。本文所述剛性地面采用回填土方案處理后收到了良好的效果，后期未有沉陷情況發(fā)生，對類似工程問題處理具有一定的借鑒意義。