初探建筑地基沉降問(wèn)題

劉倩，許旭

（1.南通職業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，江蘇 南通226007；2.南通工貿(mào)技師學(xué)院，江蘇 南通226010）

1 引言

在建筑工程當(dāng)中，地基沉降主要是指建筑所在位置及周邊地區(qū)地表的下沉現(xiàn)象，如果沉降幅度過(guò)大，或者在建筑地基覆蓋面內(nèi)出現(xiàn)不均勻沉降，則極易導(dǎo)致建筑本身結(jié)構(gòu)平衡受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致建筑傾斜或結(jié)構(gòu)崩潰，給人們生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)威脅。如今我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展迅速，大量高層、超高層建筑被開(kāi)發(fā)建造出來(lái)，因此，如何應(yīng)對(duì)建筑地基沉降問(wèn)題成為相關(guān)建筑商需要思考的問(wèn)題。

2 建筑地基沉降問(wèn)題的誘導(dǎo)因素

2.1 地質(zhì)條件

地基沉降發(fā)生在一定地質(zhì)范圍內(nèi)，具體表現(xiàn)為土層及地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下沉或形變。引發(fā)這一問(wèn)題的主要因素之一就是地質(zhì)條件本身存在問(wèn)題，例如，土層松散、軟質(zhì)沙土含量較高的土層本身抗壓強(qiáng)度就很低，容易發(fā)生形變。同時(shí)，如果地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻，在建筑地基覆蓋范圍內(nèi)土層壓縮模量差異過(guò)大也會(huì)影響其承載力和平衡性[1]。另外，如地下水腐蝕、沖刷等地質(zhì)水文條件因素，也是引發(fā)建筑地基沉降的主要因素。

2.2 建筑本身

首先，建筑本身具備一定重量，如果建筑整體規(guī)模和重量超過(guò)了地基或地質(zhì)結(jié)構(gòu)的承載力，則很容易出現(xiàn)地基沉降問(wèn)題；其次，如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不科學(xué)，或者施工工藝不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)失衡或荷載不均勻，進(jìn)而也會(huì)影響建筑地基的荷載平衡，進(jìn)而引發(fā)不均勻沉降問(wèn)題；最后，建筑設(shè)計(jì)和施工時(shí)，如果地基構(gòu)造不合理，地基支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，也會(huì)導(dǎo)致地基沉降。

2.3 環(huán)境影響

一方面，如果建筑物周邊區(qū)域存在單邊大型建筑，會(huì)導(dǎo)致建筑所在地基一部分承受過(guò)大附加應(yīng)力，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)地質(zhì)應(yīng)力均衡性被破壞，地基沉降問(wèn)題隨之而來(lái)；另一方面，如洪水腐蝕浸泡、地震、山體滑坡等自然災(zāi)害，也是部分建筑地基沉降問(wèn)題的誘發(fā)因素[2]。

2.4 其他因素

除了以上因素以外，其他導(dǎo)致建筑地基沉降問(wèn)題的因素主要屬于人為因素，例如，建筑內(nèi)部后續(xù)裝修施工不規(guī)范、周邊施工的影響、建筑內(nèi)部大重量設(shè)備安裝配置不均勻等，另外，建筑后續(xù)管理、監(jiān)測(cè)和維護(hù)方面工作缺乏科學(xué)性，也會(huì)影響建筑地基的穩(wěn)定性[3]。

3 建筑地基沉降問(wèn)題的類型

3.1 初始沉降

這種沉降主要發(fā)生在外部負(fù)荷段時(shí)間變化情況下，此時(shí)軟土地基本身無(wú)法快速排除短時(shí)高負(fù)荷應(yīng)力，導(dǎo)致軟土整體發(fā)生沉降。此時(shí)土層表現(xiàn)為整體變形下沉，這種通常被稱為剪切變形沉降現(xiàn)象，主要發(fā)生在大型生產(chǎn)工程中，如高負(fù)荷倉(cāng)庫(kù)、油罐設(shè)備運(yùn)輸安置，另外，超高層建筑受到風(fēng)力影響發(fā)生搖晃時(shí)，也會(huì)給土層施加瞬時(shí)應(yīng)力，導(dǎo)致沉降。一般情況下，這種初始沉降量在總沉降量中的占比較大，需要進(jìn)行科學(xué)測(cè)算和記錄。

3.2 主固結(jié)沉降

這種沉降現(xiàn)象主要是在建筑建造活動(dòng)開(kāi)始后，由于建筑自重帶來(lái)的應(yīng)力一直作用于地層，在長(zhǎng)時(shí)間之后土層不斷被進(jìn)一步壓實(shí)，孔隙中的空氣水分被緩慢排出，該過(guò)程中土層發(fā)生的沉降則屬于主固結(jié)沉降。一般情況下，這種沉降在下層孔隙水及空氣壓力被釋放完畢后會(huì)逐漸停止。

3.3 次固結(jié)沉降

次固結(jié)沉降一般伴隨或在主固結(jié)沉降發(fā)生完畢后出現(xiàn)，其無(wú)論是沉降量還是土層形變程度都較小，正常情況下都不用特別注意。但是如果建筑所在地的地層為軟性較強(qiáng)的粘性土壤，特別是土壤中含有大量腐殖質(zhì)土層，再或者是趨于穩(wěn)定的土層突然受到小面積高壓作用時(shí)，次固結(jié)沉降的發(fā)生可能會(huì)影響建筑整體沉降量，因此，也需要特別關(guān)注。

4 建筑地基沉降問(wèn)題的規(guī)避和應(yīng)對(duì)策略

4.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工前做好地質(zhì)勘察工作

地質(zhì)勘察是每項(xiàng)建筑項(xiàng)目都必須要保證完成質(zhì)量的重要工作，出具的勘察報(bào)告是建筑設(shè)計(jì)以及施工方案制定的關(guān)鍵依據(jù)。為了避免建筑建造過(guò)程及完工后荷載超過(guò)地質(zhì)實(shí)際承受力，要對(duì)項(xiàng)目地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖層分布狀態(tài)、地下水位以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件進(jìn)行全面勘察，使用信息化技術(shù)設(shè)備制定3D 模擬圖，然后計(jì)算地層承載負(fù)荷，為建筑設(shè)計(jì)施工提供直觀參考數(shù)據(jù)。

4.2 科學(xué)設(shè)計(jì)

在如今時(shí)代當(dāng)中多層、高層建筑建設(shè)量越來(lái)越大，而建筑設(shè)計(jì)決定著建筑長(zhǎng)寬高比、結(jié)構(gòu)類型、整體荷載分布等，所以在建筑設(shè)計(jì)中充分考慮荷載和沉降量，對(duì)提高建筑穩(wěn)定性和避免沉降超標(biāo)都有益處。具體來(lái)講，在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)盡量保證建筑平面形狀簡(jiǎn)單整齊，避免過(guò)多陰角。在建筑占地方式設(shè)計(jì)中需要避免出現(xiàn)大量負(fù)載差異，因?yàn)槎鄶?shù)軟土地基上的建筑出現(xiàn)沉降裂縫問(wèn)題都是因?yàn)楦卟罨蚝奢d差異過(guò)大引起的。同時(shí)，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要充分考慮勘察報(bào)告中的地質(zhì)壓縮性，針對(duì)壓縮性有差異的地方采取不同設(shè)計(jì)方法，具體方式是設(shè)置沉降縫，均衡壓縮差異帶來(lái)的形變力。另外，在設(shè)計(jì)方面需要考慮建筑地基對(duì)周邊土層產(chǎn)生的形變壓力，尤其在軟土地基情況下，如果設(shè)計(jì)不合理以及周邊建筑物距離過(guò)近，都會(huì)導(dǎo)致附近地基產(chǎn)生壓縮變形，導(dǎo)致建筑物穩(wěn)定性受到影響。

4.3 嚴(yán)控施工質(zhì)量

在建筑工程施工過(guò)程中，首先，需要為沉降觀察和管理工作預(yù)埋沉降觀測(cè)點(diǎn)。其次，在軟土地基上進(jìn)行建筑建設(shè)時(shí)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際情況合理規(guī)劃施工流程，做好地基施工支護(hù)結(jié)構(gòu)建設(shè)工作，同時(shí)，從地基到高層施工都要保證建筑體均衡施力，避免地基荷載不均勻。在施工方法方面，涉及大型機(jī)械設(shè)備以及材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，需要充分考慮對(duì)建筑應(yīng)力均衡性的影響。

尤其注意，如今很多建筑工程項(xiàng)目都涉及多棟建筑共同建造，如果項(xiàng)目?jī)?nèi)建筑物整體質(zhì)量差異較大，則需要先建造質(zhì)量、高度高的建筑，再建造質(zhì)量相對(duì)較輕、高低較低的建筑。部分情況下，在高重型建筑建造完成后，還需要對(duì)地基及周邊地質(zhì)沉降情況進(jìn)行觀測(cè)，待穩(wěn)定之后再開(kāi)展其他建筑建設(shè)工作，避免高重型建筑引起的沉降變化對(duì)周邊建筑產(chǎn)生不利影響。

4.4 重視沉降觀測(cè)

上文提到，施工階段會(huì)在地基和建筑各個(gè)位置設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，主要設(shè)置方式一般以10m 間隔進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置。在如今框架式結(jié)構(gòu)建筑數(shù)量越來(lái)越多的情況下，沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)設(shè)置在混凝土柱上，以便第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)沉降現(xiàn)象。另外，當(dāng)前超高層建項(xiàng)目中，沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)方案和建議進(jìn)行布置。按照規(guī)范設(shè)置好沉降觀測(cè)點(diǎn)之后，需要專人對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)估建筑整體沉降水平，有異常時(shí)及時(shí)聯(lián)合設(shè)計(jì)單位及施工負(fù)責(zé)人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，找出原因并進(jìn)行分析處理。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在建筑工程開(kāi)發(fā)量和建造規(guī)模不斷提升的大環(huán)境下，建筑沉降問(wèn)題更需要引起各界的重視。這需要建筑設(shè)計(jì)及施工單位對(duì)引起建筑沉降的各方面因素進(jìn)行深入探究，通過(guò)對(duì)不同類型的建筑沉降特點(diǎn)進(jìn)行歸類評(píng)估，以便在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)和建設(shè)工作中，從前期地質(zhì)勘察、科學(xué)設(shè)計(jì)、科學(xué)施工到沉降觀測(cè)等環(huán)節(jié)，充分做好建筑沉降控制工作，只有這樣，才能保證建筑項(xiàng)目施工順利，提升建筑的穩(wěn)定性和安全性，為人們生命財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)。