某工程基础沉降原因分析

某工程基础沉降原因分析探讨

[摘要]通过以工程实例为背景，在积累了详细观测资料基础上，对该工程完工交付使用后出现的问题进行了分析，希望各位同行、专家指导。

[关键词] 基础沉降原因分析探讨

中图分类号：[tu196.2]文献标识码： a 文章编号：

一、概况

1、地质概况

该工程位置紧临江边，地质主要由滨海－河口相沉积成因的地层组成。据地质勘察报告显示，按地基土的土性特征、成因时代、埋藏分布条件及物理、力学性质从上往下大致分为：粉质粘土，中压缩性，层厚2.5m，力学性质较好；淤泥及淤泥质粘土，高压缩性，层厚39m，力学性质差；粘土，高压缩性，层厚12m，力学性质较差；④圆砾层，低压缩性，层厚大于6m，力学性质好。

可见，场地上部分布巨厚的软弱淤泥类土，土层强度低，压缩性高，需采取软基处理或加大结构强度等措施进行处理。

2、工程概况

该工程为一集装箱堆场，配置一台35t轨道式龙门吊，跨距33.5m。结构设计为南北两条长110m，高1.7m，顶底宽0.9m的轨道梁，梁顶轨道凹槽为二次现浇，梁基础为ф600预应力phc管桩，壁厚100mm，共112根，轨道梁两端桩基间距为2.5m，其余中间桩间距为5m，单根桩长56m，属摩擦端承桩，要求桩尖进入砾卵石层1m

以上。

二、轨道梁沉降特征

该工程竣工交付使用3个月后，即发现龙门吊轨道梁基础发生了明显沉降且沉降非常不均匀。相关人员立即组织对轨道进行了标高复测，测量方案为轨顶每一米为一测点，结果显示，北侧轨道轨顶最高点与最低点差值为6cm，南侧轨道轨顶最高点与最低点差值为4cm，南北轨道平均标高差值为3cm。现场同时发现，梁顶轨道凹槽二次现浇部分有一处存在明显裂缝，裂缝宽度大于1mm，呈贯通状。另有一处轨道梁两施工段处发生明显上下错位，错位值为1－2cm，并且有倾斜可能。现场堆场也发生了大面积开裂和沉降，最大沉降处在30cm以上，并且堆场面层与南侧轨道梁之间也形成了一个2

－10cm宽的缝隙，深约60cm余。

项目建设单位根据设计单位的意见决定继续对轨道梁的沉降进

行观测，测点间距为十米一个，观测时间间隔为半个月。在近4个月观测中，结果显示北侧轨道平均标高又下沉14mm，南侧轨道平均标高下沉11mm，且最后三次的观测结果平均标高下沉值均为1mm（见表1），表明轨道梁的沉降已基本趋于稳定。

表1 沉降观测数据表

从观测数据结果分析表明，北侧轨道累计平均沉降约3cm，最大沉降处累计约8cm，南侧轨道累计平均沉降约4cm，最大沉降处累计约6cm，并且沉降明显处都集中在梁跨中同一段区域内。

三、沉降原因分析

据了解，由于该堆场在建造前就经过了较长时间的货物堆存使用，因此业主认为该场地地基沉降已基本完成，同时考虑节省工程费用，所以没有对地基进行软基处理。另一方面业主又考虑实际使用方便性，直接对堆场面层进行了硬化处理，而且结构厚度偏薄。基于这两点笔者认为是会造成龙门吊轨道梁发生沉降的重要原因。

1、桩侧负摩阻力的产生降低了桩基承载力

该堆场为集装箱重箱堆场，均布荷载约为10t，集中荷载约为35t，当堆场面层结构过薄而满足不了承载力要求时，势必会开裂破坏，从而失去承载效应，达不到分散和传递外部荷载的功能，此时堆场上部堆存荷载就直接作用到了地基土上。根据地质勘察报告显示，该处地基存在巨厚软弱土层，虽然建造前曾经过较长时间的使用，但并没有达到固结终结，也就是说随时间和外部荷载的作用地基还会不断沉降。软土地基具有高压缩性和高饱和性，承载力常为50

－80kpa（5－8t/m2)，所以在外部强大荷载作用下，造成了堆场整体大量沉降，从而导致地基土与轨道梁桩基之间产生了相对位移，使桩基产生了向下的应力，即负摩阻力（下拉荷载），按《港口工程桩基规范》（jtj254-98）4.2.4式单桩垂直极限承载力设计值公式：qd=1/γr(u∑qfili+qra)(式中u为桩身截面周长；qfi为单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值；li为桩身穿过第i层土的长度；qr为单桩极限端阻力标准值；a为桩身截面面积）表明，在摩擦端承桩中（正）摩擦力占70%以上，因此负摩擦阻力的产生大大降低

了桩基的承载力，在长期的荷载作用下造成轨道梁出现不均匀沉降。

2、桩的水平承载力与位移降低了桩基承载力

从现场破坏情况看，堆场的沉降及与轨道梁之间产生的宽裂缝，使堆场集水不断直接注入地基土中，土中含水量的增加使土的抗剪强度迅速降低，呈高灵敏度流塑状态。另外，由于堆场面层不能有效地抵抗外部荷载，在其作用下，地基土会因承载力不足而产生剪切破坏，往往是整体剪切破坏。这就造成了随着外部荷载的不断增加，在地基中形成一连续的滑动面，桩基周围土体的无侧限移动挤压，使桩基产生了外加水平荷载，当水平荷载达到足够大的时候，桩基就有可能发生水平位移并超出其水平位移容许值，或者是桩身开裂，使桩基处于一种破坏状态，从而会降低桩基承载力，使轨道梁呈现不均匀沉降。

3、轨道梁的偏心受压降低了桩基承载力

由于轨道梁身埋于土中，当一侧土体与梁身产生缝隙后，破坏了梁身原有的地基土静压力，同时另一侧土体则对梁身产生一种主动土压力，在机械设备生产过程中荷载的作用下，使梁身产生了侧向倾俯趋势，造成了梁与桩基的偏心受压，大大减小了桩基的承载力。同时在弯距的作用下，桩身容易桡曲变形，甚至开裂，使桩处于破坏状态，也会造成轨道梁的沉降。

四、结束语

该堆场轨道梁沉降还没有经过最后认定，目前还处在沉降观测和

检测阶段，也是为了后面更准确地分析原因，提供出更合理的整改修善方案的保证。笔者上述分析是在所了解程度基础之上进行的主观片面分析，其它原因也不排除是由施工过程中施工质量问题引起，包括桩基桩尖进入砾卵石层的深度、沉桩过程中桩位的准确性等。

工程建设虽然有其许多不可预见性的问题出现，但我们首先要尊重科学，依靠科学，尽量减少带来不必要的麻烦。另一方面，即使出现了问题也并不可怕，只要实事求是地去分析原因，找出合理的解决办法，才能避免今后工程建设中出现类似问题，才能化弊为利。