高層建筑地基不均勻沉降及其工程影響

呂松洋　吳澤燚

摘 要：地基的不均勻沉降是高層建筑施工過程中常見的一種問題，在工程中會(huì)造成嚴(yán)重后果，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成極大損失。本文簡要闡述什么是地基的不均勻沉降、不均勻沉降地基的特點(diǎn)、高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的原因、高層建筑地基不均勻沉降的危害、以及對(duì)高層建筑地基不均勻沉降的處理措施五個(gè)方面。

關(guān)鍵詞：不均勻沉降;高層建筑;危害;防治措施

隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，高層建筑更多的被采用，高層建筑一旦施工完成投入使用，總會(huì)造成不同程度的沉降，尤其它的主樓與裙房有明顯的高差[1]，會(huì)導(dǎo)致一定程度的不均勻沉降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致高層建筑的裂縫、倒塌。

1.地基的不均勻沉降

地基的不均勻沉降是建筑物在施工前，地面地基已經(jīng)存在的自身重力和建筑物傳遞給地面地基的重力作用發(fā)生變化，使地基發(fā)生豎向變形，叫沉降。由于建筑自身不同結(jié)構(gòu)重力的不同及所受的荷載不均，導(dǎo)致相鄰地基的沉降大小有差別，叫做不均勻沉降。目前針對(duì)工程實(shí)際的地基不均勻沉降，可以建立有限元分析模型對(duì)土中波的傳播進(jìn)行研究。在此基礎(chǔ)上對(duì)如何用有限元法求解實(shí)際地基瞬態(tài)振動(dòng)問題進(jìn)行探討，用有限元軟件 ansys 對(duì)實(shí)際地基瞬態(tài)振動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。或采用有限元方法計(jì)算高層建筑的地面振動(dòng)變化和不均勻沉降。適當(dāng)?shù)钠琳细粽鹂梢詼p小地面振動(dòng)位移，但有可能增大某一區(qū)域的動(dòng)應(yīng)力和振動(dòng)頻率，從而加劇高層建筑的不均勻沉降[1]。

2.不均勻沉降地基的特點(diǎn)

2.1土層性質(zhì)復(fù)雜

地基的土層的分布復(fù)雜，由于受地形影響，地基土層的平面分布以及土層的厚度不同，同時(shí)土層層次多，不同土層的物理性質(zhì)相差較大導(dǎo)致力學(xué)指標(biāo)不同[2]。

2.2基巖起伏大

建筑中經(jīng)常會(huì)將其中一部分基礎(chǔ)放置于基巖之上，而將另一部分放置于土層上，而基巖高低變化不同，基巖上的土層厚度隨基巖的起伏而不同，因此導(dǎo)致建筑基礎(chǔ)的不均勻沉降。

2.3存在軟弱土層

建筑地基會(huì)遇到受到河流渠道或者古池塘等影響，產(chǎn)生以淤泥細(xì)沙等若塑狀的軟弱土層，在處理得當(dāng)?shù)那闆r下，可以避免基礎(chǔ)的不均勻沉降。

2.4地面高低復(fù)雜

由于平整地面存在挖方區(qū)與填方區(qū)，建筑基礎(chǔ)會(huì)放置于不同的區(qū)域，若不能合理處置，就會(huì)導(dǎo)致地基的不均勻沉降，除此之外，部分地基基礎(chǔ)放置在基巖上或者河道上也會(huì)產(chǎn)生同樣的問題。

3.高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的原因

3.1高層建筑的勘察于設(shè)計(jì)的不合理

在高層建筑的勘察方面，由于施工人員對(duì)高層地基的不合理勘察，機(jī)器設(shè)施不夠精準(zhǔn)，不能發(fā)現(xiàn)某些不良地質(zhì)，導(dǎo)致勘察數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，探測(cè)資料缺失等導(dǎo)致地基的不均勻沉降。結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致未合理設(shè)計(jì)沉降縫，使結(jié)構(gòu)剛度不足;建筑物的高差較大，所承受荷載差異大等。

3.2地基防潮層失效

地基防潮層失效的原因主要是利用剩余的砂漿進(jìn)行施工，或者未對(duì)地基表面進(jìn)行清理與維護(hù)，建筑后期使用中，會(huì)出現(xiàn)防潮層脫水現(xiàn)象，使防潮層失效，出現(xiàn)地基的不均勻沉降，產(chǎn)生裂縫。同時(shí)，基坑開挖會(huì)導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)發(fā)生沉降和不均勻沉降，磚石結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)存在沉降裂縫，這些裂縫的產(chǎn)生主要是由于周圍建筑物的失穩(wěn)造成的。因此，利用 flac3d 來建立基坑開挖與筏形基礎(chǔ)相互作用的三維數(shù)值分析模型，分析筏形基礎(chǔ)的土體變形規(guī)律。筏板基礎(chǔ)的沉降最大值出現(xiàn)在基坑的最大坑底自由面上，筏板基礎(chǔ)的沉降最小值出現(xiàn)在基坑的外側(cè)[3]。

3.3 地基類別

軟土地基上的路基變形是影響高層建筑不均勻沉降的主要因素。例如天津某地區(qū)高層建筑經(jīng)常發(fā)生波浪型不對(duì)稱沉降，嚴(yán)重影響建筑和道路的使用，對(duì)車輛和人身造成損害。在交通荷載作用下，極軟土地基上道路的初始波浪非對(duì)稱變形是普遍存在的，并且會(huì)不斷發(fā)展。因此可以通過建立力學(xué)模型，探討路面波浪破壞的機(jī)理。提出采用土工格柵減小不均勻變形的方法，并用有限元分析法對(duì)加固效果進(jìn)行分析。

4.高層建筑地基不均勻沉降的危害

自然條件下地基土層具有壓縮性，對(duì)高層建筑尤為明顯，由于高層建筑的自身重力及所受荷載，會(huì)造成不同程度的沉降現(xiàn)象。大多數(shù)高層建筑地基受地下水影響使土層松軟，造成地基的不均勻沉降建筑傾斜，嚴(yán)重的不均勻沉降會(huì)使高層建筑的墻體開裂，甚至導(dǎo)致高層建筑的坍塌，造成工程事故[4]。

5.高層建筑地基不均勻沉降的處理措施

5.1設(shè)計(jì)的科學(xué)合理

在充分的數(shù)據(jù)收集整理[3]前提下對(duì)施工規(guī)范進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

5.2提高施工質(zhì)量

（1）對(duì)建筑材料和土方等重物，指定的區(qū)域內(nèi)，避免對(duì)建筑附加沉降。

（2）提高砌筑墻體的穩(wěn)定性，采用上下錯(cuò)縫的方法

（3）規(guī)范約束施工人員，規(guī)范施工。

5.3避免防潮層失效

防潮層是高層建筑的隱蔽工程，通常情況下，避免防潮層失效可以對(duì)防潮層下的丁皮磚進(jìn)行有效處理，把握好防潮層的施工工序，并且根據(jù)不同建筑采用相應(yīng)的防潮材料，防止地基防潮層失效造成的地基不均勻沉降。

參考文獻(xiàn)

[1]許可，房碩，王陽，李盛.剛?cè)釓?fù)合式路面在不同軟土地基結(jié)構(gòu)下的沉降分析[J].湖南交通科技，2020，46（02）：5-9.

[2]劉慧.軟土地基水閘與海堤連接段地基處理探析[J].河北水利，2020（06）：37-38.

[3]Chao Bao，F(xiàn)angze Xu，Gang Chen，Xiaotong Ma，Mingjie Mao，Shangrong Zhang. Seismic Vulnerability Analysis of Structure Subjected to Uneven Foundation Settlement[J]. Applied Sciences，2019，9（17）.

[4]Yanming Feng. Brief Talk on the Application of Light Material Replacement Technology for Lateral Direction Hole of Embankment in Bump at Bridge-Heading Control[J]. International Journal of Civil Engineering and Machinery Manufacture，2019，4（2）.