抽取地下水对地基下沉和墙体开裂分析与处理

薛善伦，刘清阳，高 翔

(1.山东建大工程鉴定加固研究院，山东 济南 250014； 2.山东建筑大学，山东 济南 250101)

1 工程概况

某农贸市场4号楼，为地上3层框架结构商住楼，1层为商业网点，2层，3层为办公或居住，总建筑面积为3 771.36 m2。该建筑抗震设防类别为标准设防类(丙类)，建筑结构安全等级为二级，框架抗震等级为三级。抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度0.10g；原设计基础为柱下钢筋混凝土独立基础，填充墙下钢筋混凝土条形基础，上部结构楼、屋面板均采用现浇钢筋混凝土板。基础、柱、梁、板、楼梯等现浇构件混凝土强度等级均为C30；±0.000 m以上填充墙采用MU5烧结煤矸石空心砖和M5混合砂浆砌筑。

该工程于2017年10月开工，2018年1月框架部分施工完毕， 2018年11月竣工，2019年5月交付使用，2019年7月业主发现部分位置地面下沉，填充墙不同程度开裂。

2 病害勘察及结构检测

1)1层商户主要经营鲜活水产品，业主在室内多处打设了井深20 m～40 m左右的取水井，每天抽取大量地下水，现场发现商户抽取的水中，有少量土颗粒。建筑物平面示意图及取水井位置示意图见图1。

2)现场勘查未发现框架柱、梁、板存在明显裂缝，但建筑物东西两端及靠近变形缝处的1层地面下沉明显，地面砖开裂，1层填充墙与框架梁柱间多处出现裂缝；1层入户门存在挤压变形，部分无法正常开启；9轴,10轴间变形缝宽度由下至上明显逐渐变小，墙体上部外装饰层受挤压，并出现裂缝。实体检测框架柱、梁、板中钢筋配置、截面尺寸、混凝土抗压强度均满足原设计要求。

3)于2019年7月17日、9月9日、9月18日、10月17日、11月12日、11月26日分别对该建筑物沉降进行观测，沉降观测布点示意图如图2所示，沉降观测结果如表1所示。

由表1沉降观测结果可知，建筑物北侧抽水点较多的部位累计沉降量较大。

表1 建筑物沉降观测结果

4)于2019年11月26日检测了建筑物的整体倾斜，检测点布置示意图见图2，整体倾斜检测结果见表2。

由表2建筑物整体倾斜检测结果可知，建筑物北侧抽水点较多的部位整体倾斜量较大，1号、2号、3号点倾斜率超过GB 50007—2011建筑地基基础设计规范[1]表5.3.4“建筑物的地基变形允许值”中，对于多层和高层建筑的整体倾斜，当建筑物高度小于24 m时，变形允许值为4‰(0.004)的要求。

3 地面下沉及墙体裂缝原因分析

根据该工程地质勘察报告，建筑基础底面以下的土层主要为粉土、黏土和粉质黏土，地下水位埋深约3.0 m～4.0 m。由于该建筑物基础持力层下的土体主要为粉土，在取水井施工及取水过程中，粉土中的细小颗粒极易被水流带走，造成土体中的孔隙增大；同时，本工程采用天然地基，浅基础形式，打井和取水引起地下水位下降，进而引起基础下地基产生较大沉降变形。

一层多处填充墙开裂，变形缝附近框架柱地面砖下沉开裂，上部墙体挤压，外装饰层开裂受损，一层入户门挤压变形，无法正常开启，主要是由于地下水过度开采，地基下沉、基础累计沉降和建筑物整体倾斜较大引起的[2-3]。

表2 建筑物整体倾斜检测结果

4 处理措施

建议商户立即停止地下水的抽取，封闭业主自己设立的取水井，继续对该建筑物的沉降和倾斜情况进行观测，待基础沉降稳定后，再对沉降较大的地基和出现裂缝的填充墙做相应处理。

经比较多种加固方案，在尽可能不影响商户正常经营的条件下，决定采用注浆法加固下沉地基，具体方法如下：

1)在该建筑物沉降变形较严重位置设置三排注浆管进行注浆处理，首先在空隙范围内设置2 m长水平注浆管，间距1 m，进行水泥砂浆灌注；其次施工5.5 m长倾斜注浆管，间距2.0 m，与水平向夹角为75°，进行纯水泥浆灌注；最后施工8.5 m长垂直注浆管，间距1.5 m，进行纯水泥浆灌注。

2)水平向注浆管采用直径32 mm PVC管，管端部根据实际情况进行封孔，PVC管杆体工成花管状，按500 mm的行距圆周3孔(%%c6)呈梅花形布置，封孔范围不设孔；注浆材料采用1∶2水泥砂浆，比例为w(水泥∶砂子∶水)=1∶2∶0.7；注浆采用低压注浆，注浆压力不超过0.5 MPa。

3)倾斜注浆管及竖向注浆管采用直径25 mm钢管，管端部1 m范围采用水泥砂浆进行封孔w(水泥∶砂子∶水=1∶2∶0.7)，钢管杆体工成花管状，按500 mm的行距圆周3孔(%%c6)呈梅花形布置，封孔范围不设孔；封孔完成不小于24 h后进行压力注浆，注浆材料为纯水泥浆，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4～0.5，注浆压力为0.5 MPa，终止注浆压力不大于1 MPa。

本方案具有承载力高、沉降量小、所需施工场地小、费用相对较低、桩孔直径小、施工噪声及引起震动小、适用不同的土质条件的特点。加固处理后，经一年多的使用及观察，建筑物未再发生明显的沉降、倾斜及构件的开裂现象，收到较好的处理效果[4]。

5 结语

不合理开采利用地下水，致使建筑物地基基础产生不均匀沉降，对房屋结构危害很大，轻则引起房屋墙体开裂，重则引起房屋结构整体或局部倾斜，甚至倒塌，直接威胁房屋的正常使用及人民生命财产的安全。因此，正确认识开采利用地下水，深入分析事故发生的原因，研究行之有效的处理方案，避免引起地基基础不均匀沉降对房屋结构造成的危害，具有重要的理论研究意义及工程应用价值。