张 彬

0 引言

阳煤集团四矿招待所位于阳泉市郊区段家背沟，为砖混建筑结构，共4层，该楼于1989年 7月初发现地表不均匀沉降(地面沉降是指在一定的地表面积内所发生的地面水平面降低的现象，也是大城市地区发育的一种工程地质现象)。地面沉降和塌陷是由于自然因素(例如地壳的构造运动、海平面上升、自然压密、建筑物荷重、近地表处第四纪沉积物的天然固结)或人为因素(如地下水的过量开采、地下矿产开采引起地下空洞)，以及自然和人为因素(例如天然气的开采、大量抽取地下水、太阳活动的变异与人类大量使用燃料产生的温室效应而导致的海平面上升)所造成地表土体压缩从而使陆地表面海拔高度降低。现在我们研究地面沉降的原因时，不难发现，人为因素已大大超过了自然因素。大量的事实证明，引起城市地面沉降的主要原因与过量开采地下水有关。

地面沉降具有生成缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防止难度大的特点。因此，加强城市地下水资源管理的力度，是遏制城市地面沉降发展的有效途径。

1 研究区概况

1.1 研究区概述

阳煤集团四矿招待所位于阳泉市郊区段家背沟，其招待所毗邻其办公楼西南侧，该楼建于 1968年，由原四矿建安公司承建，砖混结构，毛石条基，共 4层，1989年 7月，该楼地表发生沉降，出现裂缝，没有进行沉降观测，当时只用钢拉索进行了保守性的加固，2004年 8月，四矿为维护招待所整体结构的稳定，决定由测量中心对该楼进行病害勘察，并确定了地基的处理方案，对该楼地基进行深层混凝土桩加固处理。

1.2 沉降观测的目的

监测建筑物在垂直方向上的位移(沉降)，以确保建筑物及其周围环境的安全。建筑物沉降观测应测定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度，并计算基础倾斜、局部倾斜、相对弯曲及构件倾斜。实践表明，通过沉降观测，可以了解其沉降速度，并提出预报，以便采取相应的措施，减少因非预计沉降带来的损失。

2 沉降观测概述

2.1 沉降原因分析

2.1.1 概述沉降产生的主要原因

1)自然条件及其变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度、土壤的物理性质等;2)与建筑物本身相联系的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式及动荷载(如风力、震动等)的作用。

2.1.2 具体分析实例

1)场地工程地质条件。根据招待所病害勘察资料可知，该地下各岩土层如下:①层杂填土:杂色，稍湿，松散，以粉土、粉质粘土、石灰为主，含砖块等。②层粉质粘土:土质均匀，有虫孔、白色菌丝，有节理，根据土工试验资料可知，该层具有湿陷性。③层粉土:土质均匀，湿，稍密，偶含砾石。④层:以强风化泥岩、砂质泥岩为主，棱角状，分选不均匀，上部粉土充填，下部较纯。

2)沉降原因分析。a.填土成分以粉土、粉质粘土为主，虽经人工压实，但其密实度相对较差，其结构相对松散，这部分填土随时间的推移会产生一定程度的自重压实沉降变形。b.场院区地表散水及排水沟的水入渗加速了不密实填土的沉降，而且受水浸蚀的土体粘聚力和抗剪强度会出现大幅度降低，同时 2004年2月26日，供暖管道的开裂，约 30 t水渗入地下，对土体产生了潜蚀作用，从而导致了填土的进一步沉降变形，并引起土层向东南方向滑移，造成东北角毛石条基下沉。c.1989年 7月发生地表沉降后，虽对结构进行了处理，但处理不彻底，仅对表层及局部裂缝进行了填充加固，对地基下沉并没有采取相应措施。

基于以上分析，该场区填土在今后会持续不断沉降并可能在强降雨时产生表层填土滑移，进而影响周围建筑物及人员安全。

2.2 沉降观测原理

定期地测量观测点相对于稳定的水准点的高差以计算观测点的高程，并将不同时间所得同一观测点的高程加以比较，从而得出观测点在该时间段内的沉降量:

其中，i为观测点点号;j为观测期数。

2.3 工程布置

2.3.1 观测点情况

此次观测点包括基准点和沉降观测点，其中基准点 2个，观测点8个，共计10个。其中，基准点:岩层基准点2个;观测点:混凝土打孔粘结观测点，观测点标志大部分较为明显。

2.3.2 观测点分布

观测基准点为2个(J1，J2)，四矿招待所主体观测点为 8个(1号～8号)，见图 1。

3 结果及分析

变形观测共进行了 32次，分 5个阶段。第一阶段为初期测量;第二阶段为活跃期测量阶段，每隔2 d进行一次观测;第三阶段为相对活跃期测量阶段，每隔7 d进行一次观测;第四阶段为相对稳定期测量阶段，每隔 15 d进行一次观测;第五阶段为稳定期测量阶段，每隔30 d进行一次观测;通过这5个阶段的观测，最后我们得出了一个非常可靠而且与实际极为相符的结论。

3.1 观测方案及经过

观测工作按既定观测方案于 2004年 8月 28日建立了沉降移动观测站。平面及高程系统均采用假定的独立系统，倾斜移动观测采用前方交会投影法进行，水准测量采用WILD-NA 2精密工程水准仪(DS05型)，该仪器的各次指标均符合有关规程规定要求;沉降观测按二等水准要求进行，所采用的仪器为 Ni007水准仪配合 3m铟瓦水准尺，各项观测成果在符合规程要求的前提下均经过平差处理。

3.2 观测结果

从 2004年 8月 28日首次观测至 2005年 3月 5日第 32次观测，前后历时半年，从观测数据看，楼体基础各特征部位高程变化累计值为-1.1mm～-7.4mm不等，下沉值最大点为楼体5号点，最大下沉值为-7.4mm，沉降速率为0.04mm/d。

从以上观测结果看，除楼体 4号，5号，6号，7号点有极为缓慢的下沉迹象外，其余部位相对稳定，这与楼体结构破坏情况基本吻合。建议按照既定方案继续加强监测，积累数据，直至楼体彻底稳定。

3.3 建筑物变形原因浅析

根据上述观测结果，结合场地地基条件及施工作业特点，该建筑物产生变形的主要原因有以下几点:

1)显而易见，招待所楼的倾斜变形是由于下覆水管长期渗漏所致。设计时虽考虑到了相邻新、老建筑物的影响，但在施工时其隔断桩的密度及入土深度远未满足实际需要;

2)水位下的细颗粒砂类土，在渗透作用下将进行新的排列组合，其密度加大地层厚度减小，产生新的沉降，在其影响范围内，也必然引起相邻建筑物的沉降变形。

4 结语

阳煤集团四矿招待所楼房变形的原因，除特定的地基条件外，主要为下覆水管渗漏;鉴于近半年的变形监测结果表明，该建筑物垂直及水平位移变形已趋稳定，在这期间建筑物地基加固处理已接近理想，而对其上部结构破损部分进行修复，以达恢复其使用功能。

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