防止高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的措施

鄧穎

摘要：高層建筑是隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步發(fā)展起來的。在眾多的高層建筑中，有相當(dāng)一部分由于功能或造型上的需要，往往沿其四周配上低層房屋，形成裙房。

關(guān)鍵詞：不均勻沉降；沉降縫

前言

對于這樣大面積、多功能、荷載差異大、結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同的建筑物，考慮到沉降、溫度收縮和體形復(fù)雜對房屋結(jié)構(gòu)不利影響，常用沉降縫、伸縮縫或防震縫將房屋分成若干獨(dú)立部分，從而消除沉降差、溫度應(yīng)力和體形復(fù)雜對結(jié)構(gòu)的危害。

1 高層建筑基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降的原因

當(dāng)前，由于建筑物地基不均勻沉降造成建筑物開裂、過度沉降等問題時(shí)有發(fā)生。各地區(qū)的工程地質(zhì)條件不同，土層分布、土的物理力學(xué)性質(zhì)不同，既使同一建筑場地，往往土質(zhì)也不均勻，在進(jìn)行工程勘察、工程設(shè)計(jì)與施工中，如果對地基條件掌握不全，處理不當(dāng)，就可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。

1.1 勘探資料不齊全

近年來，由于城市的不斷的擴(kuò)張，大多數(shù)新建建筑物均位于城鄉(xiāng)結(jié)合部，勘探資料積累較少，特別是一些住宅小區(qū)的建設(shè)，由于項(xiàng)目多，范圍廣，以及對勘探工作不夠重視，這就導(dǎo)致地質(zhì)勘探報(bào)告中勘探點(diǎn)位間距過大或沒有足夠的勘探點(diǎn)地質(zhì)剖面圖作依據(jù)，從而造成地質(zhì)剖面圖的連續(xù)性不可靠，軟弱土層的埋深、厚度變化情況及分布范圍反映不全面、不準(zhǔn)確。少數(shù)勘探單位選用的取土器不規(guī)范或取土不當(dāng)，致使原狀土樣擾動較大，室內(nèi)試驗(yàn)得出的土樣指標(biāo)不可靠。對暗塘、流砂層等不良地基土的范圍確定不準(zhǔn)確。

1.2 地基處理施工質(zhì)量較差

地基處理一般采用的方法有壓密注漿、粉噴樁、深層攪拌樁、旋噴樁和振沖成孔灌注樁等，這些方法有一定的缺陷，施工質(zhì)量控制難度較大，施工質(zhì)量無損普查技術(shù)又相對滯后，難以有效地全面檢測施工質(zhì)量，加固效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。一些施工隊(duì)伍技術(shù)力最薄弱，責(zé)任心不強(qiáng)，單純追求進(jìn)度，或錯誤地認(rèn)為局部堅(jiān)實(shí)土體的允許承載力超過周圍土體可以不作處理，施工中發(fā)現(xiàn)基槽與地質(zhì)勘探報(bào)告有出入時(shí)，也不通知勘察設(shè)計(jì)人員及時(shí)采取相應(yīng)技術(shù)措施，因而埋下質(zhì)量隱患。

1.3 施工中及竣工后對沉降觀測不重視

一些施工單位將水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在沉降影響范圍之內(nèi)的建筑物、電線桿或其它物體上，并缺乏必要的防護(hù)措施，不按規(guī)定定期進(jìn)行復(fù)測，致使觀測數(shù)據(jù)不可靠，觀測點(diǎn)不按規(guī)定方法和間距設(shè)置或點(diǎn)位布置不當(dāng)，不做層層觀測，觀測儀器精度不夠，或在觀測過程中隨意更換觀測儀器和觀測人員，致使觀測誤差大。目前，由于建筑物竣工后的觀測沒有明確的責(zé)任單位，造成竣工后沉降觀測工作有名無實(shí)，當(dāng)出現(xiàn)較大的質(zhì)量事故后才進(jìn)行分析、鑒定和處理，已經(jīng)產(chǎn)生了不良的影響。

2 不均勻沉降對高層建筑物的危害

2.1 導(dǎo)致建筑物傾斜

例如聞名于世的意大利比薩斜塔，塔高54.5m。由于建造在不均勻高壓縮性上，致使塔基產(chǎn)生不均勻沉降，北側(cè)下沉1m多，南側(cè)下沉有3m，塔身側(cè)移達(dá)5.8m之多。2.2導(dǎo)致房屋墻體開裂

如果建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。而建筑物地基下陷所產(chǎn)生的壓力，令建筑物內(nèi)的墻體開裂產(chǎn)生裂縫，影響使用安全。

由此可見，不均勻沉降對房屋結(jié)構(gòu)造成的危害最為嚴(yán)重，不僅使基礎(chǔ)出現(xiàn)裂縫，而且使上部建筑結(jié)構(gòu)開裂，甚至房屋整體傾斜。要正確認(rèn)識不均勻沉降對房屋結(jié)構(gòu)造成的危害，保證高層建筑的正常使用壽命和安全性，就應(yīng)該進(jìn)行正確的施工沉降觀測，這樣可以為以后的勘察設(shè)計(jì)施工提供可靠的資料及相應(yīng)的沉降參數(shù)，以指導(dǎo)合理的施工工序，預(yù)防在施工過程中出現(xiàn)不均勻沉降。所以，進(jìn)行施工沉降觀測也是預(yù)防建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的措施之一。

3 防止高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的措施

地基的過量變形將使建筑物損壞或影響其使用功能，特別是高壓縮土、膨脹土、濕陷性黃土以及軟硬不均等不良地基上的建筑物，如果設(shè)計(jì)和施工考慮不周，就容易因不均勻沉降而開裂損壞。因此，如何防止或減輕不均勻沉降的損害，是設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真考慮的問題，通常的辦法有：（1）采用柱下條形基礎(chǔ)、筏基和箱基等；（2）采用樁基或其他深基礎(chǔ)；（3）采用各種地基處理方法；（4）從地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)相互作用的觀點(diǎn)出發(fā)，在建筑、結(jié)構(gòu)、施工等方面采取本文介紹的某些措施。在很多情況下，采取了這些措施后，便可降低對地基處理的要求，有時(shí)還可避免地基的處理。

3.1 建筑措施

（1）建筑物的體型應(yīng)力求簡單

地基條件不好時(shí)，在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡量采用簡單的建筑體型，如長高比小的等高“一”字型建筑物。實(shí)踐表明，這樣的建筑物，由于整體剛度好，地基受荷均勻，所以較少發(fā)生開裂。

（2）控制長高比及合理布置墻體

砌體承重房屋的長高比大，整體剛度就差，縱墻很容易因撓曲過度而開裂。對于平面簡單，內(nèi)、外墻貫通，橫墻間隔較小的房屋，長高比的控制可適當(dāng)放寬。合理布置縱、橫墻，是增強(qiáng)砌體承重結(jié)構(gòu)房屋整體剛度的重要措施之一。一般房屋的縱向剛度較弱，故地基不均勻沉降的損害主要表現(xiàn)為縱墻的撓曲破壞。內(nèi)、外墻的中斷、轉(zhuǎn)折，都會削弱建筑物的縱向剛度。地基不良時(shí)，應(yīng)盡量內(nèi)、外墻都貫通，縱橫墻的聯(lián)結(jié)形成了空間剛度，縮小橫墻的間距，可有效地改善房屋的整體性，從而增強(qiáng)了調(diào)整不均勻沉降的能力。

（3）設(shè)置沉降縫

用沉降縫將建筑物（包括基礎(chǔ)）分割為兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的沉降單元，可有效地防止地基不均勻沉降產(chǎn)生的損害，分割出的沉降單元，原則上都要求具備體型簡單、長高比小、結(jié)構(gòu)類型不變以及所在處的地基比較均勻等條件。為此，沉降縫的位置通常選擇在下列部位上：a.長高比過大建筑物的適當(dāng)部位；b.平面形狀復(fù)雜的建筑物轉(zhuǎn)折部位.c.地基土的壓縮性有顯著變化處；d.建筑物的高度或荷載有很大差別處；e.建筑物結(jié)構(gòu)類型（包括基礎(chǔ)）截然不同處；f.分期建造房屋的交界處；g.擬設(shè)置伸縮縫處（沉降縫可兼作伸縮縫）。

（4）相鄰建筑物基礎(chǔ)間凈距的考慮

地基中附加應(yīng)力向外擴(kuò)散，使得相鄰建筑的沉降互相影響，在軟弱地基上，兩建筑物的距離太近時(shí)，相互影響產(chǎn)生的附加不均勻沉降，可能造成建筑物的開裂或互傾，這種相互影響主要表現(xiàn)為：a.同期建造的兩相鄰建筑物之間的彼此影響，特別是當(dāng)兩建筑物輕（低）重（高）差別太大時(shí)，輕者受重者的影響；b.原有建筑物受鄰近新建重型或高層建筑物的影響，為了避免相鄰影響的損害，軟弱地基上的建筑物基礎(chǔ)之間要有一定的凈距，其值視地基的壓縮性、影響建筑物的規(guī)模和重量、以及被影響建筑物的剛度等因素而定。

（5）調(diào)整某些設(shè)計(jì)標(biāo)高

預(yù)防措施有：a.根據(jù)預(yù)估的沉降量事先提高室內(nèi)地坪或地下設(shè)施的標(biāo)高；b.建筑物各部分（或設(shè)備之間）有聯(lián)系時(shí)，可將沉降較大者的標(biāo)高適當(dāng)提高；c.在建筑與設(shè)備之間，留有足夠的凈空；d.有管道穿過建筑物時(shí)，應(yīng)預(yù)留足夠尺寸的洞口，或采用柔性管道接頭等。

3.2 結(jié)構(gòu)措施

（1）減輕建筑物的自重

為了減輕墻體重量，應(yīng)大力發(fā)展輕質(zhì)高強(qiáng)墻體材料，某些非承重墻可用輕質(zhì)隔墻代替，不過要注意不使建筑物的整體剛度過于削弱，也可采用預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)及各種輕型空間結(jié)構(gòu)等，選用自重輕、回填土少的基礎(chǔ)形式，如要求大量抬高室內(nèi)地坪時(shí)，可考慮用架空地板代替室內(nèi)厚填土。

（2）設(shè)置圈梁

對于砌體承重房屋，不均勻沉降的損害突出地表現(xiàn)為墻體的開裂，因此，實(shí)踐中常在墻內(nèi)設(shè)置圈梁來增強(qiáng)其承受撓曲應(yīng)力的能力，當(dāng)墻體撓曲時(shí)，圈梁的作用猶如鋼筋砼梁內(nèi)的受拉鋼筋，它主要承受拉應(yīng)力，彌補(bǔ)了砌體抗拉強(qiáng)度不足的弱點(diǎn)，另外，圈梁必須與砌體結(jié)合成整體，否則便不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。每道圈梁應(yīng)盡量貫通外墻，承重內(nèi)縱墻及主要內(nèi)橫墻，并在平面內(nèi)聯(lián)成閉合系統(tǒng)，以利于增強(qiáng)建筑物的整體性。

（3）減小或調(diào)整基底附加應(yīng)力

設(shè)置地下室或半地下室，改變基底尺寸，都可以控制沉降，但要針對工程具體情況考慮，做到既有效又經(jīng)濟(jì)合理。

（4）采用非敏感性結(jié)構(gòu)

采用排架、三鉸拱（架）等結(jié)構(gòu)，支座發(fā)生相對位移進(jìn)不會引起很大的附加應(yīng)力，故可以避免不均勻沉降的損害。

3.3 施工措施

在軟弱的地基上進(jìn)行工程建設(shè)，合理地安排施工程序，注意某些施工方法，也能收到減少或調(diào)整部分不均勻沉降效果。

當(dāng)擬建的相鄰建筑物之間輕（低）重（高）懸殊時(shí)，一般應(yīng)按照先重后輕的程序進(jìn)行施工；有時(shí)還需在重建筑物竣工后間歇一段時(shí)間，然后再建造輕的鄰近建筑物，如果重的主體建筑物與輕的附屬部分相連時(shí)，也可按上述原則處理，在已建成的輕型建筑周圍，不宜堆放大量的建筑材料或土方等重物；擬建的密集建筑群內(nèi)如有采用樁基礎(chǔ)的建筑物，樁的設(shè)置應(yīng)首先進(jìn)行，在進(jìn)行井點(diǎn)排水降低地下水位及挖深坑修建地下室（或其他地下結(jié)構(gòu)）時(shí)，應(yīng)密切注意到對鄰近建筑物可能產(chǎn)生的不良影響。

在淤泥及淤泥質(zhì)土的地基上開挖基坑時(shí)，要注意盡可能不擾動土的原狀結(jié)構(gòu)，通?？稍诳拥妆Ａ?00mm左右厚的原土層，待施工墊層時(shí)再臨時(shí)鏟除，如發(fā)現(xiàn)坑底軟土已被擾動，可挖去擾動部分，用砂、碎石等回填處理。

4 結(jié)語

本文結(jié)合目前工程情況，探討了主、裙樓不均勻沉降基礎(chǔ)處理的一些方法。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，會涌現(xiàn)出更多更好的方法，我們要勇于在技術(shù)方面有所創(chuàng)新，有所突破，這樣才能保證工程的質(zhì)量。