建筑工程評職論文地基沉降調整措施探究

　　摘要：隨著我國建筑行業建設的發展，在建筑地基基礎方面暴露出不少亟需解決的問題。其中工程建設常常會遇到的建(構)筑物基礎出現沉降不均勻的情況，這是一個土木工程建設中的頑疾。本文在此從地基基礎不均勻沉降引起的建(構)筑物產生裂縫的原因出發，從幾個不同的角度對多層建筑物基礎不均勻沉降的調整做了一定程度的分析。

　　關鍵詞：地基,基礎,不均勻沉降

　　引言：由于建筑基礎不均勻沉降產生的工程質量事故，輕則影響建筑物的使用功能，造成使用者心理上的不安;重則造成滲水和灌風，更嚴重的會引起倒塌等安全事故，造成人身財產損失。建筑物的地基基礎的不均勻沉降問題,從項目選址開始,到地質勘察、設計、工程施工等階段都應建立在摸清地質情況的前提下,按照客觀規律因勢利導地去開展工作，直至使用階段，使用者都應該遵循該項目的設計條件進行使用或改造。

　　一、地基不均勻沉降引起的裂縫分析

　　地基基礎不均勻沉降和地基土層的土質、均勻性、地基土的壓縮性及荷載差異、建筑物的結構特點和具體的使用功能因素等有關。雖然《建筑地基基礎設計規范》中有嚴格地地基變形控制要求，但由于建筑物高度通常為幾十米，形式較普遍，可參考借鑒程度較高，甚至項目周邊就有成型的實例，因此實際工作中往往會忽視特殊因素的存在，以致造成建筑物地基基礎沉降不均勻而影響建筑物的使用功能甚至結構安全。此沉降差反映到建筑物的承重結構上，有時可引起砌體結構開裂。

　　1、地基不均勻沉降引起墻體裂縫的特征

　　1.1、裂縫在墻體門窗洞口角位處比較常見，裂縫下的基礎沉降量較大，位置向沉降較大的方向傾斜。

　　1.2、當墻體中部的沉降比兩端大時，墻體兩端部的斜裂縫呈八字形，若墻體長度大時，還會在墻體中部下方出現近乎豎直的裂縫。

　　1.3、當墻體兩端部沉降大時，往往除了在縱墻兩端出現倒八字形傾斜裂縫處，也常在縱墻頂部出現豎向裂縫。在多層磚混結構中，也有在窗口下坎墻上出現豎向裂縫的。

　　1.4、在建筑高差較大或荷載差異較大的情況下，裂縫位于層數低的，荷載輕的部分，并向上朝著層數高的荷載重的部分傾斜。

　　1.5、對框架等超靜定結構，各柱的不均勻沉降必將在梁、柱等構件中產生附加內力，當附加內力與設計荷載作用下的內力之和超出構件的承載能力時，梁、柱端和樓板將會出現裂縫。

　　2、地基不均勻沉降引起的裂縫產生的原因

　　2.1、地質勘察不到位

　　許多建設業主為了降低成本，對勘察工作不夠重視，勘察人員在地質鉆探中勘探點位間距過大或勘探點深度不到位，工程勘察成果未能正確反映出土層性質、土工試驗結果以及地下水情況。設計人員根據不完整的、粗略的地質勘察資料進行分析設計，導致設計成果不能與現場實際地質情況相匹配。

　　2.2、地基處理方法不當

　　地基處理方法很多，一般有換土墊層、排水固結、強夯和強夯置換、振沖法、砂石樁、CFG樁、夯實水泥土樁、水泥攪拌樁、高壓噴射注漿、石灰樁、灰土擠密樁和土擠密樁、柱錘沖擴樁、單液硅化和堿液、壓密注漿、錨桿靜壓樁、樹根樁及坑式靜壓樁等。不同的地基處理方法適用于不同的地基土質，但同一種地基處理方法對于不同的工程要求，處理的效果也不同。在實際工程中，往往同一種地基處理方法來處理場地區域內不同層的軟弱地基，如選用處理方法不當，將會為地基沉降差異埋下了隱患。如采用強夯方處理飽和粉砂或砂土層上部的人工填土地基，強夯的巨大震沖力會影響到飽和粉砂或砂土層的穩定，使之受到破壞而液化形成軟弱下臥層。

　　2.3、施工質量較差和施工現場監督管理不到位

　　由于地基處理方法施工質量控制難度較大，再加上施工隊伍技術薄弱、責任心不強，施工中發現基坑(槽)與地質勘查報告有出入時，既不通知勘查人員，也不采取相應措施，或錯誤的認為局部堅實土體的允許承載力超過周圍土體而不做處理等，造成施工時地基處理的不當，因而埋下質量隱患。有些施工單位為了降低材料成本，采用廉價的與原設計要求的相似的材料，如采用石粉總重超過9%以上的石屑、石粉渣，卵石等代替中粗砂作為換土墊層的材料，監理和建設業主缺乏相關知識，在建材使用上把控不嚴，極易給工程埋下隱患。

　　二、調整基礎不均勻沉降的幾個設計要點

　　1、建筑設計方面

　　1.1、建筑物體型簡單及合理控制建筑物長高比

　　體型簡單的建筑物，整體剛度大，抵抗變形的能力強。建筑物立面的高差不宜懸殊，接受荷載差異不宜太大;在平面上形狀力求簡單，盡量避免基礎密集造成地基附加應力相互重疊，使建筑物轉折處沉降比別處大，以致其整體性差，各部分剛度不對稱，抗變形能力降低。另外，合理控制建筑物的長高比(建筑物在平面上的長度和從基底算起的高度之比)，其越小，整體剛度越好，調整不均勻沉降的能力越強，一般控制在2.5左右。對于平面簡單的砌體結構，合理布置縱橫墻，縱橫墻應盡量貫通，橫隔墻的間距不宜過大，一般以不大于建筑物寬度的1.5倍為宜，長高比不大于3.0，否則需設置沉降縫以調整建筑物的不均勻沉降。

　　1.2、合理布置縱橫墻及設置沉降縫

　　地基不均勻沉降最易產生在縱向撓曲上,因此一方面要避免內、外縱墻開洞、轉折、中斷而削弱縱墻剛度;另一方面應控制內橫墻間距，保證縱墻盡可能與橫墻聯結牢靠,必要時應增加基礎的剛度和強度，以增加房屋整體剛度,提高調整不均勻沉降的能力。

　　用沉降縫將建筑物分割成若干獨立的沉降單元，這些單元體型簡單,長高比小,整體剛度大,荷載變化小,地基相對均勻，自成沉降體系,因此可有效地避免不均勻沉降帶來的危害。沉降縫的位置應選擇在下列部位：

　　①建筑平面轉折處; ②建筑物高度或荷載差異較大處; ③長高比不合要求的磚混承重結構或鋼筋混凝土框架結構的適當部位; ④建筑結構或基礎類型不同處; ⑤地基土的壓縮性有顯著差異或地基基礎處理方法不同處;⑥分期建造房屋交界處; ⑦擬設置伸縮縫處。

　　因沉降縫造價較高，且增加建筑和結構處理上的困難。如果建筑布局中沉降縫兩側結構有可能發生嚴重的相向傾斜或有防滲要求的地下室，可以考慮將兩者分開一定距離，待兩者間后期的沉降差能滿足設計要求時，其間另采用能夠自由調節沉降的靜定結構相連接(如后澆帶)。

　　1.3、控制相鄰建筑物的凈距和調整某些設計標高

　　當兩基礎相鄰過近時，由于地基附加壓力擴散和疊加的影響，會使兩基礎的沉降比各自單獨存在時大而造成建筑物的開裂或互傾。可以根據建筑物的長高比，建筑的規模和使用荷載，地基的壓縮性等因素，計算傾斜允許值確定相鄰建筑物的凈距。

　　由于沉降將會改變建筑物原有的標高，嚴重時會影響到建筑物的使用功能。因此可以根據預估的沉降量，適當提高沉降較大者的標高。

　　2、結構設計措施

　　2.1、減輕建筑物自重和基底附加壓力

　　在地基承受上部傳來的荷載作用下,建筑物的自重占很大比例 (建筑物的自重約占總荷載60% ) 。常采用下列一些措施減輕自重,以減小沉降量。采用輕質材料,如各種空心砌塊、多孔磚等;選用輕型結構,如預應力鋼筋混凝土結構、輕鋼結構及各種輕型空間結構等;減少基礎和回填的重量,可選用自重輕、回填少的基礎形式，設置架空地板代替室內回填土，減少或調整基底附加壓力;設置地下室或半地下室，利用挖出的土重去抵消一部分建筑物重量,以達到減小沉降的目的;改變基礎地基面積尺寸,調整地基附加壓力，對荷載較大建筑物可采用較大的基礎底面積,減少地基附加壓力,可以有效地減少沉降量;對沉降不均勻或地基土壓縮性不均的建筑物可采用不同的基礎形式減小地基附加壓力來調整不均勻沉降。

　　2.2、設置圈梁或基礎梁

　　對于砌體承重結構,不均勻沉降表現為墻體的開裂。因此實踐中常在墻上設置圈梁來增強其承受撓曲變形的能力。這是防止出現開裂及阻止裂縫的有效措施。圈梁的設置,在多層房屋的基礎設置一道地圈梁，采用連續基礎。對于鋼筋混凝土框架結構，較小的不均勻沉降就會引起較大的結構附加應力，在基礎間設置基礎梁可以增大結構整體剛度，調節不均勻沉降。基礎梁底一般設置在基礎表面或略高于基礎表面，設置過低將會給施工帶來不便，過高則會削弱起作用。對于建筑體型復雜、荷載差異較大的框架結構,可采用箱基、筏基、樁基等加強基礎整體剛度和減小地基附加壓力,減少不均勻沉降。

　　2.3、采用對不均勻沉降欠敏感的靜定結構體系

　　對于大跨度的廠房、倉庫和公共建筑，采用排架、三鉸拱等鉸接結構。因其對不均勻沉降有很大的順從性，支座發生相對位移時不會引起很大的結構附加應力，對調整結構的不均勻沉降有很大的優勢。同時還應采取有效的防范措施，防范嚴重的不均勻沉降對此類結構的屋蓋系統、圍護結構、吊車梁及各種縱、橫聯系構件造成的損害，避免使用連續吊車梁、剛性防水屋面及墻面加設圈梁等結構。

　　3、地基基礎設計措施

　　3.1、在地基容許承載力范圍內嚴格控制地基變形值

　　設計單位必須嚴格遵照《建筑地基基礎設計規范》的要求，在地基容許承載力范圍內進行基礎最終沉降量和偏心距離的驗算，基礎最終沉降量應當控制允許值以內。當建筑物體形復雜，縱向剛度較差時，基礎的最終沉降量必須在15mm以內，偏心距應當控制在1.5%以內，以確保結構的使用安全。

　　3.2 、根據實際工程，針對性選用基礎形式和地基處理方法

　　對于3-6層民用建筑基礎，設計時可采用薄筏基礎，上部結構采用輕型結構，利用軟土地基上部的“硬殼”層作為基礎的持力層，減少施工期間對軟土的擾動。

　　當天然地基不能滿足建筑物沉降變形控制要求的，必須采取技術措施。例如可采用打預制鋼筋砼短樁、深層攪拌樁、新型碎石樁等方法進行技術處理。

　　3.3、加強基礎的剛度和強度

　　基礎在建筑物的最下面，對建筑物的整體剛度影響很大，特別是當建筑物產生正向撓曲時，受拉區在其下部，因而必須保證基礎有足夠的剛度和強度。為此應根據地基軟弱程度和上部結構的不同情況，可采用鋼筋混凝土十字交叉條形基礎或筏形基礎、肋筏基礎，有時甚至采用箱形基礎，采用這類基礎形式，可被消除基礎的撓曲變形。

　　3.4、地基土層的處理

　　同一建筑物盡量采用同一類型的基礎并且置于同一土層中。對地基土質不均勻的(如土巖組合地基)，可在石芽出露部位、基礎與巖石接觸部位采用300~500mm厚褥墊層處理，夯填度應根據試驗確定。對石芽間有較厚軟弱土層時，可采用碎石、土夾石等材料進行置換。對地基條件比較復雜或建筑物對地基變形要求較高時，可適當調整建筑平面布置，也可采用樁基或梁、拱跨越等處理措施。

　　4、施工處理措施

　　4.1、合理規劃施工場地布局，安排施工順序

　　對于相鄰的已有建筑物周圍，不應堆放大量的建筑材料和土方等，以免地面的堆載造成建筑物產生附加沉降。

　　樁基施工時，為了減少對鄰近已有建筑物的影響，特別是擠土樁，應合理考慮壓樁施工順序，控制壓樁速度，盡量降低設備自重對地基的不良影響。有條件時可以考慮預鉆取土在進行壓樁施工的方式，鉆孔直徑或邊長比樁孔小100mm，鉆孔深度為1/3樁長，并穿透淺層的淤泥層。壓樁施工前，在鄰近已有建筑物一側設置1排或兩排砂井隔離帶，灌入中粗砂，砂井與邊樁距離應不小于5m，砂井直徑200mm~300mm，間距800mm~1200mm，深度為10m~15m，并穿透淺層的淤泥層。

　　對于強夯地基處理，施工場地與已有建筑物間應設置減震溝,減少強夯震動對已有建筑物的影響。減震溝應與強夯區邊緣距離在5m~15m范圍，而且深度要大于強夯處理地基的深度，溝寬根據土質和深度確定，適當放點坡度，只要不影響開挖就行。

　　在基礎施工過程中采取降水措施時，應密切注意對鄰近建筑物可能產生的不利影響，必要時采取設置截水帷幕、控制基坑變形量等措施。

　　合理安排施工場地內的施工順序，按照擬建建筑物先重后輕(先高后低)的順序進行施工，必要時還應在較重的建筑物竣工間歇一段時間后，在建造相鄰或附屬自重較輕的建筑。

　　4.2、注意保護基底土體，避免對其有較大擾動

　　對軟土地基(淤泥及淤泥質土地基)施工時，應注意盡可能避免擾動土體的原狀結構。雨季施工或地下水埋藏較淺的場地施工時，應避免基底土體受水浸泡，一般情況下，在基底設計標高上預留200mm厚原土層，待混凝土墊層施工時用人工臨時挖除。如發現基底軟土受擾動，可挖去擾動部分，用中粗砂、碎石等回填處理。

　　三、結束語

　　地基基礎的不均勻沉降是引起房屋建筑結構裂縫的主要原因，嚴重威脅著房屋建筑的使用安全。因此我們在設計過程中應仔細分析地基基礎不均勻沉降引起的裂縫產生的原因，在設計工作中應盡可能考慮上部結構、基礎和地基的相互影響和共同工作。施工過程合理布局施工場地、安排施工順序，采取有效的施工措施，保證施工質量。綜合應用上述措施,使不均勻沉降控制在允許范圍內,滿足建筑物的正常使用功能。

　　參考文獻：

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