某高層建筑地基不均勻沉降的研究

黃剛

我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，人口基數(shù)大，新增人口多，所需的總體生活空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界上的其他國(guó)家，高層建筑的出現(xiàn)及時(shí)有效地解決了人們生存空間不足的問題，但與傳統(tǒng)的多層住宅樓相比，高層建筑在技術(shù)方面必定是要達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)才能滿足設(shè)計(jì)及使用的需求。

有時(shí)普遍存在于一般建筑中的小問題，在高層建筑中卻都成了決定性的問題。高層建筑施工存在的不均勻沉降直接會(huì)對(duì)整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)造成的不容忽視的危害，因此必須積極地采取一切可行的控制措施，建立嚴(yán)格的控制體系，加強(qiáng)對(duì)高層建筑的施工過程中的沉降觀測(cè)，對(duì)地基施工進(jìn)行合理的施工工序指導(dǎo)，預(yù)防在高層建筑施工過程中出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象，最大限度地避免因高層建筑地基不均勻沉降造成的不良后果。

1 高層建筑地基不均勻沉降的后果

基礎(chǔ)的不均勻沉降對(duì)高層建筑具有一定的危害性。一般來(lái)說(shuō)，高層建筑的基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降不會(huì)對(duì)建筑本身造成太大的影響，但一旦在施工項(xiàng)目中出現(xiàn)建筑物內(nèi)部荷載分布相差較大或各個(gè)部分基礎(chǔ)的尺寸差異較大以及施工位置土質(zhì)松軟等情況，不均勻沉降就會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。諸如會(huì)有建筑物自身傾斜、嚴(yán)重下垂、房屋墻體開裂等等一系列的問題的出現(xiàn)，使高層建筑出現(xiàn)不了預(yù)知的安全隱患[1]。

2 高層建筑地基不均勻沉降的原因

2.1 設(shè)計(jì)因素

高層建筑在進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要考慮到地基的承載力問題，而一般在對(duì)地基的承載力問題進(jìn)行研究時(shí)，往往會(huì)忽視地基內(nèi)部的差異性變形對(duì)其造成的影響。而且如果高層建筑內(nèi)部的荷載差異過大，也需要采取合理的地基處理措施。不然的話，這些都會(huì)造成地基的不均勻沉降。除此之外，高層建筑在設(shè)計(jì)的過程中，主樓和裙樓之間的所能承受的壓力必須有一個(gè)嚴(yán)密細(xì)化的計(jì)算過程，因?yàn)樵谥鳂呛腿箻侵g存在一個(gè)很大的高度差，這就要求在施工過程中必須確保高層建筑物上部的結(jié)構(gòu)、載荷、剛度都要滿足一個(gè)既定的標(biāo)準(zhǔn)，用以來(lái)保證整個(gè)建筑的內(nèi)部是均勻受力的。如果建筑本身的結(jié)構(gòu)、載荷以及剛度是分布不均勻的，那么一定會(huì)導(dǎo)致建筑內(nèi)部的作用力和反作用力出現(xiàn)的差值較大，也會(huì)造成高層建筑的地基沉降。

2.2 沉降計(jì)算的參數(shù)選擇

地基土實(shí)際上并不具備理想計(jì)算中的勻質(zhì)彈塑性，但在實(shí)際中對(duì)地基基礎(chǔ)沉降做量的計(jì)算時(shí)，大都只能按照理想狀態(tài)下初始沉降依據(jù)彈性理論計(jì)算，這就必然會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差。另外無(wú)論是固結(jié)沉降還是次固結(jié)沉降都需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定參數(shù)，繼而采用分層總和法求解，在實(shí)驗(yàn)中都會(huì)有允許出現(xiàn)的誤差范圍，這樣導(dǎo)致參數(shù)確定可能不準(zhǔn)確或計(jì)算與實(shí)際有一定的誤差。因此，難以保證建筑物能完全均勻沉降。

2.3 地基的處理方法不恰當(dāng)

在工程建設(shè)中處理高層建筑基礎(chǔ)的方法較多，每種方法都有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，在基礎(chǔ)處理方法的選擇上，要依據(jù)實(shí)際的工程情況，做到具體問題具體分析。因?yàn)榧幢闶窍嗤墓こ?，在不同區(qū)域位置時(shí)，也會(huì)因?yàn)榈刭|(zhì)等條件相差較大而需要不同的地基處理方法，這就需要根據(jù)科學(xué)知識(shí)以及長(zhǎng)期以來(lái)積累的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)做出最佳的判斷。一些情況下可能需要采用多種處理方案，但為了便于施工作業(yè)，只采用一種處理方式，從而造成高層建筑的不均勻沉降。

2.4 施工中的質(zhì)量問題

在高層建筑基礎(chǔ)施工作業(yè)時(shí)需要對(duì)基礎(chǔ)作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證基礎(chǔ)的質(zhì)量，但在實(shí)際過程中，往往就會(huì)忽視一些微小但不良的地質(zhì)問題，以至于未能及時(shí)采取應(yīng)對(duì)辦法，最終致使高層建筑的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降的情況，甚至?xí)斐蔁o(wú)法承擔(dān)的嚴(yán)重后果。

3 高層建筑地基不均勻沉降的應(yīng)對(duì)措施

3.1 建筑措施

一般情況下，如果在建的高層建筑物的地基條件不能達(dá)到理想的預(yù)期效果。那么為了防止高層建筑的地基發(fā)生不均勻沉降的現(xiàn)象，需要盡量做到簡(jiǎn)化建筑物的體型。對(duì)建筑物的整體的長(zhǎng)高比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使其盡可能呈現(xiàn)一字形，以減小高層建筑物地基所受到的負(fù)荷。從而達(dá)到避免高層建筑地基發(fā)生不均勻沉降的現(xiàn)象[2]。

選擇合理的位置設(shè)置沉降縫也是應(yīng)對(duì)高層建筑地基不均勻沉降的一項(xiàng)措施。設(shè)置的沉降縫在建筑物中可以把整個(gè)建筑物拆分成多個(gè)單元，從而減小沉降不均勻?qū)ㄖ镌斐傻膿p害。在工程建設(shè)設(shè)置沉降縫時(shí)，應(yīng)對(duì)以下問題多加注意：如果建筑物的長(zhǎng)高比例過大，設(shè)置沉降縫是應(yīng)選在其適中的位置；如果建筑物偏向于平面類型，設(shè)置沉降縫應(yīng)該在其轉(zhuǎn)折的位置；如果建筑物的地基土具有較強(qiáng)的壓縮性，那么該沉降縫必須設(shè)置在地基土壓縮性顯著的地方。另外，如果大型的高層建筑物需要分期建造，那么建筑物沉降縫應(yīng)該設(shè)置在分期的交界處。

若相鄰高層建筑物的基礎(chǔ)間距控制不得當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致高層建筑基礎(chǔ)的不均勻沉降，因?yàn)榻ㄖ锏幕A(chǔ)都不了可避免地存在附加應(yīng)力，致使基礎(chǔ)會(huì)有細(xì)微的外擴(kuò)現(xiàn)象出現(xiàn)，從而使相鄰的建筑物之間彼此影響。在軟地基上的建筑物如果距離太近，相互產(chǎn)生影響就會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，非常容易使建筑產(chǎn)生開裂。所以必須要控制好相鄰高層建筑物的基礎(chǔ)間距。

3.2 檢測(cè)控制高層建筑施工中的沉降變化措施

在高層建筑中，為了避免不均勻沉降的發(fā)生嘗嘗需要檢測(cè)沉降的變化，控制高層建筑的“三線”。垂線是檢測(cè)垂直度的，而垂直度是保證建筑質(zhì)量的主要措施，在地基施工過程中首先要確定建筑物的4個(gè)邊角在邊角處用激光儀加重錘進(jìn)行二次校驗(yàn)，從而使建筑物的豎向垂直度的誤差縮至最小。另外，在高層建筑施工中對(duì)軸線和標(biāo)高線的控制程度，也與地基的不均勻沉降息息相關(guān)，只有嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求控制二者，才能使不均勻沉降發(fā)生的概率變小。在高層建筑施工的期間，施工方必須嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)和專用水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行埋設(shè)。在主體結(jié)構(gòu)施工過程中，至少要確保每結(jié)構(gòu)層沉降都進(jìn)行一次觀測(cè)。每2個(gè)月至少沉降觀測(cè)一次，監(jiān)理單位必須對(duì)沉降觀測(cè)結(jié)果負(fù)起責(zé)任。

3.3 針對(duì)不同原因解決不均勻沉降問題

（1）對(duì)于設(shè)計(jì)原因，如建筑體型復(fù)雜或鄰近荷載差異較大導(dǎo)致高層建筑不均勻沉降，可以根據(jù)高層建筑的損傷程度，綜合考慮局部卸荷、增加上部結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)剛度、加深基礎(chǔ)、錨桿靜壓樁、樹根樁或注漿等加固等補(bǔ)救措施。

（2）對(duì)于由于地基土處理不當(dāng)，或局部隱藏的軟弱土層等不良地質(zhì)引起的不均勻沉降導(dǎo)致的高層建筑損傷。可選用錨桿靜壓樁、樹根樁或旋噴樁等措施對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行局部加固。

（3）對(duì)于由于地基荷載較大或荷載突然加大，引起的高層建筑不均勻沉降，可以通過卸除部分荷載，以及加深基礎(chǔ)或加大基礎(chǔ)底面積或的方式處理。

（4）對(duì)于由于大面積地面荷載或填土造成高層建筑墻體主體產(chǎn)生的不均勻沉降可以通過錨桿靜壓或樹根樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章介紹了關(guān)于高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的一系列問題以及其應(yīng)對(duì)辦法，通過以上分析可知在以后遇到這類問題時(shí)，要根據(jù)具體問題應(yīng)用具體的解決辦法，這樣一來(lái)，相信在不久的將來(lái)我國(guó)建筑行業(yè)高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降問題能被眾多從業(yè)者妥善地解決，讓高層建筑的發(fā)展更上一層樓，并徹底杜絕因高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降所產(chǎn)生的安全隱患。

[1]趙彩飛.某高層建筑地基不均勻沉降的研究及FLAC3D軟件對(duì)加固方案的模擬分析[D].太原：太原理工大學(xué)，2012.

[2]王向陽(yáng).地基不均勻沉降對(duì)框架結(jié)構(gòu)影響的研究[D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2011.