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【摘 要】 本文介绍了厂房柱基础不均匀沉降事故的形成原因、处理措施和效果，并总结了几条深刻的经验教训。
【关键词】 湿陷性黄土；裂缝；单液硅化；基础补强
1、前言
内蒙某矿业选矿厂厂房基础为独立柱基础，坐落于③层粉质粘土层，该层土上部为非自重湿陷性土，地基承载力为120KPa。厂房柱基础因持力层受湿陷性影响发生不均匀沉降，导致地面大面积开裂，梁与柱相固结部位开裂，柱基最大沉降量累计超过100mm，倾斜度累计达到6‰，通过观测，在5天之内每天以0.6‰的数值持续发展。其中12轴沉降量较大，B列此处吊车梁侧面成很明显的V字形；地面塌陷裂缝达到近15mm；由于地基的不均匀沉降，A列外通廊东支座焊口被全部撕开，排架柱联系梁两端已产生斜向或竖向裂缝，牛腿局部开列，牛腿梁东端上表面出现两条大裂缝，框架的部分平台梁端部也有裂缝产生。
2、基础不均匀沉降事故的成因分析
2.1地质条件分析
根据甲方提供的地质勘察资料，场地地貌上属于低山丘陵，地势高差较大，钻孔标高为黄海高程系实测。场地地层为第四纪和二叠纪地层，分述如下：
①杂填土：灰黑色，稍湿，松散。成分以粉土为主，含有变质岩碎块。厚度0.5～5.3米。
②素填土：人工回填，稍湿，松散。以粉质粘土为主，厚度0.8～10.7m。
③粉质粘土：棕红色，呈坚硬-硬塑状态。局部含砾。厚度3.3～14.6m。
④花岗岩：强风化，褐绿色，矿物成分为石英、正长石等，原岩结构大部分破坏，岩芯破碎，随深度的增加，块状岩石逐渐增多。RQD值小于10，厚度0.4～19.3m。
⑤花岗岩：中风化，粒状结构，块状构造。岩芯呈短柱状。RQD值为45，该层未穿透。
湿陷性评价
场地内上部粉质粘土为Ⅱ级非自重湿陷性土，湿陷系数取值为0.064，最大湿陷性土层厚度为5.7米，总湿陷量Δs=639mm。湿陷系数随深度加深而减小，湿陷起始压力随深度加深而增大。
地基承载力评价
根据土工试验及原位测试结果，最终确定各土层的承载力特征值如下：
粉质粘土：fak=120Kpa
花岗岩（强风化）fak=300Kpa
花岗岩（中风化）fak=800Kpa
2.2、事故成因分析
根据工程现场地质条件结合本次事故发生后的主体结构变形等特点分析，导致本次事故的原因是第三层粉质粘土为非自重湿陷性黄土，对该层非自重湿陷土采取有效的处理措施，且目前生产废水未能有组织排出，对地基土产生浸泡，致使该层土浸水湿陷，导致柱基产生沉降变形。
3、事故的应急处理
3.1处理方案的选择
根据以上分析，结合现场实际情况立即采取措施防止地表水对地基土继续浸泡。现有明水立即排除。对9～14轴地基变形较大的地基先采用单液硅化法等相关工艺进行应急处理，迅速控制变形的继续发展。该车间所有柱基础采用人工挖孔桩加固，穿透第三层粉质粘土层，以强风化岩为持力层。
3.2单液硅化
对于非自重湿陷性土地基上基础加固，常用的方法有硅化法、灰土桩法、重锤夯实法、碱液加固法和高压旋喷桩法及桩基托换法等。
根据场地湿陷性土层不太厚（最厚为5.7米），基础为独立柱基础，基础加固方案拟采用单液硅化进行补强处理。对9～14轴变形较大的地基先采用单液硅化法进行应急处理。单液硅化法灌浆料由浓度10～15%的硅酸钠掺入2.5%的氯化钠组成。相对密度1.13～1.15，并不小于1.10，水玻璃的模数值控制在2.5～3.3。根据建筑物结构现状沿沉降量较大承台四周布设2排注浆孔，注浆孔间距约1.0米，内排注浆孔为斜向孔，倾斜角度75°，注浆孔要求穿透湿陷性黄土层，进入强风化岩0.5米。为加强补强效果，采取先施工外排直向孔，以便内排斜向孔浆液更多量流入承台下土体内。
加固湿陷性黄土所需硅酸钠溶液的用量按下式计算：
Q=V*n*dN1*α
Q：硅酸鈉溶液的用量m3
V：拟加固湿陷性黄土的体积m3
n：地基加固前土的平均孔隙率
dN1：灌注时，硅酸钠溶液的相对密度
α：溶液填充孔隙的系数，可取0.6～0.8
由上述公式计算Q=768.7*0.113*1.15*0.8=79.9m3
3.3人工挖孔桩托换
对粉碎车间地基进行永久性处理采用人工挖孔灌注桩托换法，根据建筑物结构现状在每个承台大放角四周布设个6根人工挖孔桩，孔径1000mm，要求穿透湿陷性黄土层，桩端进入强风化岩1.0米。混凝土强度等级C30，坍落度50～80mm，桩顶采用L型混凝土托梁与承台基础连接，并在承台与量相交部位凿毛处理，植入钢筋以加强承台与L型梁的有效连接。
3.4处理效果检查
（1）开挖检查：在轴上.轴⑾一⑿轴之间挖了一个截面尺寸2m×6m深3m的坑.对凝固体进行直观观察，测量，描述，并取土样进行了室内试验.湿陷性基本消除，其他物理力学指标也有一定程度的改善。
（2）标贯检测：在单液硅化孔间土进行标贯检测，土的承载力有了很大提高，由120Kpa提高到180Kpa。
（3）沉降观测：在地基加固前设点观测的基础上，加固后连续定点观测，工程验收后又经一个月的连续定点观测。资料证明沉降早已停止，厂房结构稳定，加固效果可靠。
4、经验及教训
4.1湿陷性黄土天然强度很高，但浸水后会使建筑物产生大量不均匀沉降导致裂缝、倾斜甚至破坏，且这类破坏具有突然性，工程上难以预料其下沉的部位，对工程安全性存在较大隐患。
4.2对湿陷性黄土地区既有建筑物基础加固，技术难度较大，造价较高，工期较长，安全性要求高，同时需要较完善的支撑系统，并做好各项工程技术监测。
4.3根据工程实际情况，采用单液硅化法进行紧急地基土体补强，施工过程中要密切监测，若因液体注入导致土体的附加沉降，则需立即停止液体注入。综合采用人工挖孔桩对沉降承台进行托换处理，永久安全性强，造价低，工期短，效果显著，采用单液硅化法和人工挖孔桩相结合的形式对既有建筑物进行加固补强，是行之有效的处理措施。
5、结束语
该技术是基础施工领域里一个新的、有发展前途的重要分支，它既是将经验、理论与经济等方面知识配合在一起的一种独特的施工技术，又是基础工程结构与施工技术相结合的一门学科，随着土力学理论的不断发展，支护技术的日益完善以及地下工程施工技术的进步，将推动基础加固、补强工程的设计和施工技术的不断创新和发展。
【关键词】 湿陷性黄土；裂缝；单液硅化；基础补强
1、前言
内蒙某矿业选矿厂厂房基础为独立柱基础，坐落于③层粉质粘土层，该层土上部为非自重湿陷性土，地基承载力为120KPa。厂房柱基础因持力层受湿陷性影响发生不均匀沉降，导致地面大面积开裂，梁与柱相固结部位开裂，柱基最大沉降量累计超过100mm，倾斜度累计达到6‰，通过观测，在5天之内每天以0.6‰的数值持续发展。其中12轴沉降量较大，B列此处吊车梁侧面成很明显的V字形；地面塌陷裂缝达到近15mm；由于地基的不均匀沉降，A列外通廊东支座焊口被全部撕开，排架柱联系梁两端已产生斜向或竖向裂缝，牛腿局部开列，牛腿梁东端上表面出现两条大裂缝，框架的部分平台梁端部也有裂缝产生。
2、基础不均匀沉降事故的成因分析
2.1地质条件分析
根据甲方提供的地质勘察资料，场地地貌上属于低山丘陵，地势高差较大，钻孔标高为黄海高程系实测。场地地层为第四纪和二叠纪地层，分述如下：
①杂填土：灰黑色，稍湿，松散。成分以粉土为主，含有变质岩碎块。厚度0.5～5.3米。
②素填土：人工回填，稍湿，松散。以粉质粘土为主，厚度0.8～10.7m。
③粉质粘土：棕红色，呈坚硬-硬塑状态。局部含砾。厚度3.3～14.6m。
④花岗岩：强风化，褐绿色，矿物成分为石英、正长石等，原岩结构大部分破坏，岩芯破碎，随深度的增加，块状岩石逐渐增多。RQD值小于10，厚度0.4～19.3m。
⑤花岗岩：中风化，粒状结构，块状构造。岩芯呈短柱状。RQD值为45，该层未穿透。
湿陷性评价
场地内上部粉质粘土为Ⅱ级非自重湿陷性土，湿陷系数取值为0.064，最大湿陷性土层厚度为5.7米，总湿陷量Δs=639mm。湿陷系数随深度加深而减小，湿陷起始压力随深度加深而增大。
地基承载力评价
根据土工试验及原位测试结果，最终确定各土层的承载力特征值如下：
粉质粘土：fak=120Kpa
花岗岩（强风化）fak=300Kpa
花岗岩（中风化）fak=800Kpa
2.2、事故成因分析
根据工程现场地质条件结合本次事故发生后的主体结构变形等特点分析，导致本次事故的原因是第三层粉质粘土为非自重湿陷性黄土，对该层非自重湿陷土采取有效的处理措施，且目前生产废水未能有组织排出，对地基土产生浸泡，致使该层土浸水湿陷，导致柱基产生沉降变形。
3、事故的应急处理
3.1处理方案的选择
根据以上分析，结合现场实际情况立即采取措施防止地表水对地基土继续浸泡。现有明水立即排除。对9～14轴地基变形较大的地基先采用单液硅化法等相关工艺进行应急处理，迅速控制变形的继续发展。该车间所有柱基础采用人工挖孔桩加固，穿透第三层粉质粘土层，以强风化岩为持力层。
3.2单液硅化
对于非自重湿陷性土地基上基础加固，常用的方法有硅化法、灰土桩法、重锤夯实法、碱液加固法和高压旋喷桩法及桩基托换法等。
根据场地湿陷性土层不太厚（最厚为5.7米），基础为独立柱基础，基础加固方案拟采用单液硅化进行补强处理。对9～14轴变形较大的地基先采用单液硅化法进行应急处理。单液硅化法灌浆料由浓度10～15%的硅酸钠掺入2.5%的氯化钠组成。相对密度1.13～1.15，并不小于1.10，水玻璃的模数值控制在2.5～3.3。根据建筑物结构现状沿沉降量较大承台四周布设2排注浆孔，注浆孔间距约1.0米，内排注浆孔为斜向孔，倾斜角度75°，注浆孔要求穿透湿陷性黄土层，进入强风化岩0.5米。为加强补强效果，采取先施工外排直向孔，以便内排斜向孔浆液更多量流入承台下土体内。
加固湿陷性黄土所需硅酸钠溶液的用量按下式计算：
Q=V*n*dN1*α
Q：硅酸鈉溶液的用量m3
V：拟加固湿陷性黄土的体积m3
n：地基加固前土的平均孔隙率
dN1：灌注时，硅酸钠溶液的相对密度
α：溶液填充孔隙的系数，可取0.6～0.8
由上述公式计算Q=768.7*0.113*1.15*0.8=79.9m3
3.3人工挖孔桩托换
对粉碎车间地基进行永久性处理采用人工挖孔灌注桩托换法，根据建筑物结构现状在每个承台大放角四周布设个6根人工挖孔桩，孔径1000mm，要求穿透湿陷性黄土层，桩端进入强风化岩1.0米。混凝土强度等级C30，坍落度50～80mm，桩顶采用L型混凝土托梁与承台基础连接，并在承台与量相交部位凿毛处理，植入钢筋以加强承台与L型梁的有效连接。
3.4处理效果检查
（1）开挖检查：在轴上.轴⑾一⑿轴之间挖了一个截面尺寸2m×6m深3m的坑.对凝固体进行直观观察，测量，描述，并取土样进行了室内试验.湿陷性基本消除，其他物理力学指标也有一定程度的改善。
（2）标贯检测：在单液硅化孔间土进行标贯检测，土的承载力有了很大提高，由120Kpa提高到180Kpa。
（3）沉降观测：在地基加固前设点观测的基础上，加固后连续定点观测，工程验收后又经一个月的连续定点观测。资料证明沉降早已停止，厂房结构稳定，加固效果可靠。
4、经验及教训
4.1湿陷性黄土天然强度很高，但浸水后会使建筑物产生大量不均匀沉降导致裂缝、倾斜甚至破坏，且这类破坏具有突然性，工程上难以预料其下沉的部位，对工程安全性存在较大隐患。
4.2对湿陷性黄土地区既有建筑物基础加固，技术难度较大，造价较高，工期较长，安全性要求高，同时需要较完善的支撑系统，并做好各项工程技术监测。
4.3根据工程实际情况，采用单液硅化法进行紧急地基土体补强，施工过程中要密切监测，若因液体注入导致土体的附加沉降，则需立即停止液体注入。综合采用人工挖孔桩对沉降承台进行托换处理，永久安全性强，造价低，工期短，效果显著，采用单液硅化法和人工挖孔桩相结合的形式对既有建筑物进行加固补强，是行之有效的处理措施。
5、结束语
该技术是基础施工领域里一个新的、有发展前途的重要分支，它既是将经验、理论与经济等方面知识配合在一起的一种独特的施工技术，又是基础工程结构与施工技术相结合的一门学科，随着土力学理论的不断发展，支护技术的日益完善以及地下工程施工技术的进步，将推动基础加固、补强工程的设计和施工技术的不断创新和发展。