關(guān)于高層建筑地基沉降與控制研究

孟凌娟 麻曄

摘 要：高層建筑的數(shù)量越來越多，建筑物的質(zhì)量問題也應(yīng)該引起高度重視，只有確保了建筑物的工程質(zhì)量，才能保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。而建筑物地基是否牢固是承載工程質(zhì)量問題的關(guān)鍵。高層建筑地基最常見、最普遍的問題莫過于沉降問題了，所以采取針對性的手段對其進(jìn)行嚴(yán)格控制就顯得尤為主要。

關(guān)鍵詞：高層建筑；地基沉降；控制

中圖分類號(hào)：TU433 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）05-0136-02

0 引言

在現(xiàn)代化社會(huì)生活中，人們的物質(zhì)追求與精神追求并駕齊驅(qū)，共同構(gòu)成衡量人們生活水平的重要指標(biāo)。建筑物是其中的重要組成部分，但是城市占地面積有限，人口數(shù)量與日俱增，建筑只能在高度上不斷增加，高層建筑甚至是超高層建筑應(yīng)運(yùn)而生。高層建筑中最為重要的問題就是地基建設(shè)，對于后續(xù)工程施工起到了決定性的作用。而如何降低地基沉降情況出現(xiàn)的概率，已然成為相關(guān)單位值得深思的課題。

1 高層建筑中地基沉降的主要原因

要想解決高層建筑地基不規(guī)則沉降的問題，就需要有針對性的找出癥結(jié)所在，這樣才能制定出與之相匹配的解決方案。影響建筑物產(chǎn)生沉降現(xiàn)象的原因有很多，尤其是在實(shí)際工程中經(jīng)常會(huì)遇到一些突發(fā)性事故，導(dǎo)致建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)層不穩(wěn)定，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。作為衡量建筑物使用壽命的關(guān)鍵因素，設(shè)計(jì)人員一定要對質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，這樣才能得到有效預(yù)防，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全不受損害。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)對高層建筑中地基沉降的主要原因進(jìn)行了分析，供相關(guān)人士參考與借鑒：

（1）應(yīng)當(dāng)制定一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)方案，做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。好的開始是成功的一半，尤其對于高層建筑來講，在設(shè)計(jì)過程中要充分考慮到不規(guī)則沉降發(fā)生的可能性，但是往往正是忽視了這一點(diǎn)，才造成建筑物沉降問題的發(fā)生，進(jìn)而也就沒有得到有效的防范。相關(guān)設(shè)計(jì)者在沒有預(yù)先考慮這一問題潛在隱患的前提下，也就沒有認(rèn)真考察建筑物附近的環(huán)境以及具體的施工地點(diǎn)，通常憑借自己個(gè)人經(jīng)驗(yàn)以及在書本上學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)就著手展開設(shè)計(jì)工作，殊不知不同環(huán)境下的土層在結(jié)構(gòu)、厚度、性質(zhì)等方面都存在較大的差異性，其施工的復(fù)雜程度也是不盡相同的。這就相當(dāng)于為高層建筑在后續(xù)施工中埋下了一顆“定時(shí)炸彈”，極容易在后續(xù)的施工中出現(xiàn)重大安全事故，不但造成人力、財(cái)力的損失，而且還會(huì)對社會(huì)帶來不利影響。因此，建筑工程相關(guān)工作者一定要在設(shè)計(jì)上引起重視，進(jìn)一步強(qiáng)化管理手段，做到防患于未然。

（2）建筑物種類很多，常見的有高層建筑、多層建筑等。在許多高層建筑物周圍，又存在很多其他構(gòu)筑物，由此產(chǎn)生建筑結(jié)構(gòu)不當(dāng)?shù)膯栴}，也在一定程度上影響著建筑地基的穩(wěn)固性。因?yàn)橹車ㄖ谑┕r(shí)所使用的機(jī)械設(shè)備會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，地基隨著振動(dòng)的發(fā)生就會(huì)出現(xiàn)形變，在局部位置引起下沉。而高層建筑周圍如果存在大面積開挖工程，更會(huì)影響地基的穩(wěn)定，產(chǎn)生水土流失的危險(xiǎn)，進(jìn)而引發(fā)地基滑移，嚴(yán)重情況下還會(huì)出現(xiàn)地基沉陷的情況。除此之外，如果建筑物周圍的地面上有大量重物堆積，那么土層在重物壓力下就會(huì)產(chǎn)生變形，隨之引發(fā)地基沉降的問題。上述這些可能性都是高層建筑物周圍存在施工造成的，如果不加以有效控制，那么將會(huì)帶來十分嚴(yán)重的安全隱患。

（3）如果高層建筑在施工過程中未進(jìn)行嚴(yán)格的控制，也會(huì)對建筑物結(jié)構(gòu)帶來不同程度的沉降問題。這一問題一方面來源于施工人員在實(shí)際工作中沒有將本職工作做好，缺少行之有效的管理制度，認(rèn)為管理不嚴(yán)格就放松對自己的要求，這種情況集中體現(xiàn)在實(shí)際作業(yè)中，沒有詳細(xì)進(jìn)行檢驗(yàn)就開槽動(dòng)工，又或者是施工人員將施工材料堆放在已建成的建筑物附近，嚴(yán)重影響了基礎(chǔ)工程的施工。另一方面，高層建筑中，磚砌體是十分常見以及普遍應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)，磚砌體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的好壞會(huì)對建筑的整體質(zhì)量帶來直接的影響。在施工中，由于施工人員的實(shí)際操作問題，造成灰縫不夠飽滿，砌磚時(shí)組砌的不恰當(dāng)以及存在較多通縫等，最終讓地基產(chǎn)生沉降，工程質(zhì)量受到威脅。

2 針對如何控制高層建筑地基沉降問題提出的有效措施

與一般建筑物不同，高層建筑自身就具有一定特殊性，尤其是在高度方面，更加要求地基要打得穩(wěn)、打得牢固，這樣才能確保工程質(zhì)量。因此，實(shí)際工作中的難度也就會(huì)有所增加，采用的技術(shù)手段更加先進(jìn)。上文中筆者提出了幾點(diǎn)造成高層建筑地基沉降的主要原因，那么針對這些問題，筆者通過近些年的工作經(jīng)驗(yàn)，也積累了一些可取之處，希望對今后的高層建筑地基沉降能夠帶來一些幫助。

（1）從建筑物結(jié)構(gòu)的剛度方面來說，提高其結(jié)構(gòu)剛度無疑是確保地基穩(wěn)固的主要手段。具體做法有三點(diǎn)：1）在高層建筑的墻體中設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，增強(qiáng)建筑物的整體性，圈梁的設(shè)置，無論是磚石砌體的抗剪性還是自身的抗拉性，都能得到一定程度的提高，這樣裂縫問題也就能得到有效避免了。通常情況下，圈梁的設(shè)置位置都是在建筑物的底層和檐口標(biāo)高處，針對不同的建筑類型，也可增加隔層設(shè)施，有些地區(qū)或者城市處于地震帶，也要考慮到自身的抗震效果，構(gòu)造柱與圈梁連接處，構(gòu)造柱的縱筋應(yīng)在圈梁縱筋內(nèi)側(cè)穿過，確保構(gòu)造柱在縱筋上下貫通，使其達(dá)到協(xié)調(diào)一致，提高建筑物的整體剛度。2）沉降縫的設(shè)置。為防止建筑物各部分因?yàn)榈鼗痪鶆虺两狄鸱课萜茐乃O(shè)置的垂直縫叫做沉降縫。很多建筑要在外觀上達(dá)到賞心悅目的效果以吸引人們的關(guān)注，因此建筑主要運(yùn)用了多層排列的組合方式，從平面上來看更加復(fù)雜，在立面上也存在較大的高差，這樣地基就會(huì)出現(xiàn)不同的受力狀態(tài)，就好比一塊海綿，使用不同的壓力按壓海綿，恢復(fù)的時(shí)間也有所不同。同樣的道理，建筑物在不同的受力狀態(tài)下就會(huì)出現(xiàn)沉降。這種情況下，設(shè)置沉降縫可以說是一種有效的控制手段，將建筑物分割成不同的沉降單元，按照屋面到基礎(chǔ)的順序進(jìn)行分割，這樣建筑物平面就不會(huì)顯得過于復(fù)雜，立高面的長高比隨之減小，高層建筑的沉降問題也就迎刃而解。3）對建筑物的長高比有效控制，它對磚石結(jié)構(gòu)房屋空間剛度起決定因素。通過對軟土地基的調(diào)查顯示，三層以下的建筑結(jié)構(gòu)，其長高比應(yīng)該控制在2.5以下，當(dāng)相應(yīng)比例超過2.5但是未達(dá)到3.5時(shí)，那么就要確保將內(nèi)橫墻的間距控制在合理范圍內(nèi)，避免轉(zhuǎn)折。對于不同的建筑物功能要求，長高比要求也不同，一般長高比如果難以實(shí)現(xiàn)，可以采取沉降縫的方式將其斷開。

（2）要隨時(shí)隨地觀察高層建筑地基的沉降情況，這樣才能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題。需要在不同的位置設(shè)置觀測點(diǎn)，通常情況下在8m至12m之間設(shè)置一處觀測點(diǎn)，而建筑物的山墻位置是必須要設(shè)置的，觀測點(diǎn)的位置也比較固定，要求在山墻的中部進(jìn)行設(shè)置?，F(xiàn)如今很多高層建筑或者是框架式結(jié)構(gòu)的多層建筑，往往都會(huì)在混凝土柱上增設(shè)一處觀測點(diǎn)，這一位置可以更加直接觀察到沉降的產(chǎn)生。有些特殊要求的建筑，還應(yīng)該征得設(shè)計(jì)單位的同意，額外增加觀測點(diǎn)，這樣可以達(dá)到全方位觀察沉降的效果。對標(biāo)高的觀測，觀測點(diǎn)應(yīng)該位于外墻檐的墻面上，設(shè)計(jì)單位在確定高層建筑的標(biāo)高時(shí)，應(yīng)該以建筑物的實(shí)際情況為參照。如果對標(biāo)高沒有特殊要求，一般情況下都以民用建筑的標(biāo)高設(shè)置當(dāng)作參考依據(jù)的。建筑工程的質(zhì)量監(jiān)督單位根據(jù)沉降觀測點(diǎn)的編號(hào)統(tǒng)一進(jìn)行管理。

（3）加強(qiáng)對施工的管理也是十分必要的。在地基施工過程中，要以嚴(yán)格的施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為前提，以施工設(shè)計(jì)圖紙為根據(jù)，不能隨意更改原圖紙的內(nèi)容。尤其是在建筑主體進(jìn)行施工時(shí)，要事先進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的地基沉降隱患，工作人員一定要將檢查的工作重視起來，切不可抱著僥幸心理隨隨便便的敷衍了事，而是需要經(jīng)過多次檢查，達(dá)到百分之百的肯定才能進(jìn)行下一步工作。通常情況下，檢測建筑物地基沉降問題需要以兩個(gè)月為周期，在經(jīng)過初步檢查以后，相關(guān)工程部門還要進(jìn)行復(fù)查，并且將每一次的檢查過程與結(jié)果記錄下來，以方便對以后的工程提供借鑒，同時(shí)也是為了一旦產(chǎn)生責(zé)任事故，第一時(shí)間找到責(zé)任主體并且制定出解決方案。此外，施工時(shí)需要盡量避免施工現(xiàn)場周圍存放大量施工材料，這會(huì)讓周圍地基承受過多的壓力，額外的壓力會(huì)讓地基產(chǎn)生沉降問題，甚至?xí)涌斐两档乃俣?。基于此情況，在開挖地基時(shí)，盡可能不要破壞周圍環(huán)境，尤其是土壤環(huán)境。

在保證保留原始土壤的基礎(chǔ)上，才能對地基進(jìn)行墊層，一般情況下原始土壤至少要保留20cm以上，完成墊層以后才能清理周圍不需要的預(yù)留土壤。如預(yù)留土壤存在松動(dòng)隱患，施工人員要及時(shí)挖除這部分土壤，將砂石或者泥土代替進(jìn)行回填，以達(dá)到更加穩(wěn)定的效果。另外，施工材料看似對地基沉降的影響不大，但是為了防患于未然，也要進(jìn)行嚴(yán)格檢查，對于不符合工程質(zhì)量要求的材料一并剔除，并且采取專業(yè)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)與校準(zhǔn)，以達(dá)到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，讓檢測結(jié)果更加真實(shí)。

除此之外，高層建筑地基基礎(chǔ)是整個(gè)建筑物的根，將上部傳來的荷載傳遞給地面。因此，建筑的地基基礎(chǔ)施工時(shí)，不能出現(xiàn)破壞、失穩(wěn)、變形的缺陷。因此要對基礎(chǔ)施工步驟細(xì)化分工，如控制施工過程后仍出現(xiàn)沉降或其他需對基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。采用強(qiáng)夯法，通過夯錘多次夯擊，使基礎(chǔ)受力均勻，同時(shí)提高承載力；基礎(chǔ)加深加固技術(shù)，在建筑外圍施工簡便，缺點(diǎn)流動(dòng)性土層中不能使用；靜力樁加固技術(shù)是澆筑混凝土樁使地基連成一體，把建筑荷載傳遞較硬土層；粉煤灰碎石加固技術(shù)將粉煤灰、石膏、碎石、材料與定量的水泥混合攪拌形成具有高強(qiáng)性的水泥樁與軟土層形成穩(wěn)定的復(fù)合地基，優(yōu)點(diǎn)制作簡單、靈活性、穩(wěn)定性，缺點(diǎn)容易堵塞等。

3 結(jié)語

綜上所述，引起高層建筑地基沉降的原因很多如人為因素、自然環(huán)境因素設(shè)計(jì)因素都會(huì)對地基帶來不同程度的影響，這需要實(shí)地勘察，具體問題具體分析，這樣才能有的放矢的解決高層建筑的地基沉降隱患，保證高層建筑物的整體質(zhì)量。同時(shí)加強(qiáng)地基基礎(chǔ)建設(shè)的管理，嚴(yán)格遵循施工質(zhì)量監(jiān)控原則，不斷優(yōu)化施工技術(shù)，積累施工經(jīng)驗(yàn)，增加建筑工程的經(jīng)驗(yàn)交流，使之滿足當(dāng)前對建筑物的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。希望在今后的建筑工程施工中能夠引以為鑒，避免類似問題的產(chǎn)生，從而使人們居住在更加安全舒適的建筑物中。

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