建筑工程评职论文地基沉降调整措施探究

　　摘要：随着我国建筑行业建设的发展，在建筑地基基础方面暴露出不少亟需解决的问题。其中工程建设常常会遇到的建(构)筑物基础出现沉降不均匀的情况，这是一个土木工程建设中的顽疾。本文在此从地基基础不均匀沉降引起的建(构)筑物产生裂缝的原因出发，从几个不同的角度对多层建筑物基础不均匀沉降的调整做了一定程度的分析。

　　关键词：地基,基础,不均匀沉降

　　引言：由于建筑基础不均匀沉降产生的工程质量事故，轻则影响建筑物的使用功能，造成使用者心理上的不安;重则造成渗水和灌风，更严重的会引起倒塌等安全事故，造成人身财产损失。建筑物的地基基础的不均匀沉降问题,从项目选址开始,到地质勘察、设计、工程施工等阶段都应建立在摸清地质情况的前提下,按照客观规律因势利导地去开展工作，直至使用阶段，使用者都应该遵循该项目的设计条件进行使用或改造。

　　一、地基不均匀沉降引起的裂缝分析

　　地基基础不均匀沉降和地基土层的土质、均匀性、地基土的压缩性及荷载差异、建筑物的结构特点和具体的使用功能因素等有关。虽然《建筑地基基础设计规范》中有严格地地基变形控制要求，但由于建筑物高度通常为几十米，形式较普遍，可参考借鉴程度较高，甚至项目周边就有成型的实例，因此实际工作中往往会忽视特殊因素的存在，以致造成建筑物地基基础沉降不均匀而影响建筑物的使用功能甚至结构安全。此沉降差反映到建筑物的承重结构上，有时可引起砌体结构开裂。

　　1、地基不均匀沉降引起墙体裂缝的特征

　　1.1、裂缝在墙体门窗洞口角位处比较常见，裂缝下的基础沉降量较大，位置向沉降较大的方向倾斜。

　　1.2、当墙体中部的沉降比两端大时，墙体两端部的斜裂缝呈八字形，若墙体长度大时，还会在墙体中部下方出现近乎竖直的裂缝。

　　1.3、当墙体两端部沉降大时，往往除了在纵墙两端出现倒八字形倾斜裂缝处，也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。在多层砖混结构中，也有在窗口下坎墙上出现竖向裂缝的。

　　1.4、在建筑高差较大或荷载差异较大的情况下，裂缝位于层数低的，荷载轻的部分，并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。

　　1.5、对框架等超静定结构，各柱的不均匀沉降必将在梁、柱等构件中产生附加内力，当附加内力与设计荷载作用下的内力之和超出构件的承载能力时，梁、柱端和楼板将会出现裂缝。

　　2、地基不均匀沉降引起的裂缝产生的原因

　　2.1、地质勘察不到位

　　许多建设业主为了降低成本，对勘察工作不够重视，勘察人员在地质钻探中勘探点位间距过大或勘探点深度不到位，工程勘察成果未能正确反映出土层性质、土工试验结果以及地下水情况。设计人员根据不完整的、粗略的地质勘察资料进行分析设计，导致设计成果不能与现场实际地质情况相匹配。

　　2.2、地基处理方法不当

　　地基处理方法很多，一般有换土垫层、排水固结、强夯和强夯置换、振冲法、砂石桩、CFG桩、夯实水泥土桩、水泥搅拌桩、高压喷射注浆、石灰桩、灰土挤密桩和土挤密桩、柱锤冲扩桩、单液硅化和碱液、压密注浆、锚杆静压桩、树根桩及坑式静压桩等。不同的地基处理方法适用于不同的地基土质，但同一种地基处理方法对于不同的工程要求，处理的效果也不同。在实际工程中，往往同一种地基处理方法来处理场地区域内不同层的软弱地基，如选用处理方法不当，将会为地基沉降差异埋下了隐患。如采用强夯方处理饱和粉砂或砂土层上部的人工填土地基，强夯的巨大震冲力会影响到饱和粉砂或砂土层的稳定，使之受到破坏而液化形成软弱下卧层。

　　2.3、施工质量较差和施工现场监督管理不到位

　　由于地基处理方法施工质量控制难度较大，再加上施工队伍技术薄弱、责任心不强，施工中发现基坑(槽)与地质勘查报告有出入时，既不通知勘查人员，也不采取相应措施，或错误的认为局部坚实土体的允许承载力超过周围土体而不做处理等，造成施工时地基处理的不当，因而埋下质量隐患。有些施工单位为了降低材料成本，采用廉价的与原设计要求的相似的材料，如采用石粉总重超过9%以上的石屑、石粉渣，卵石等代替中粗砂作为换土垫层的材料，监理和建设业主缺乏相关知识，在建材使用上把控不严，极易给工程埋下隐患。

　　二、调整基础不均匀沉降的几个设计要点

　　1、建筑设计方面

　　1.1、建筑物体型简单及合理控制建筑物长高比

　　体型简单的建筑物，整体刚度大，抵抗变形的能力强。建筑物立面的高差不宜悬殊，接受荷载差异不宜太大;在平面上形状力求简单，尽量避免基础密集造成地基附加应力相互重叠，使建筑物转折处沉降比别处大，以致其整体性差，各部分刚度不对称，抗变形能力降低。另外，合理控制建筑物的长高比(建筑物在平面上的长度和从基底算起的高度之比)，其越小，整体刚度越好，调整不均匀沉降的能力越强，一般控制在2.5左右。对于平面简单的砌体结构，合理布置纵横墙，纵横墙应尽量贯通，横隔墙的间距不宜过大，一般以不大于建筑物宽度的1.5倍为宜，长高比不大于3.0，否则需设置沉降缝以调整建筑物的不均匀沉降。

　　1.2、合理布置纵横墙及设置沉降缝

　　地基不均匀沉降最易产生在纵向挠曲上,因此一方面要避免内、外纵墙开洞、转折、中断而削弱纵墙刚度;另一方面应控制内横墙间距，保证纵墙尽可能与横墙联结牢靠,必要时应增加基础的刚度和强度，以增加房屋整体刚度,提高调整不均匀沉降的能力。

　　用沉降缝将建筑物分割成若干独立的沉降单元，这些单元体型简单,长高比小,整体刚度大,荷载变化小,地基相对均匀，自成沉降体系,因此可有效地避免不均匀沉降带来的危害。沉降缝的位置应选择在下列部位：

　　①建筑平面转折处; ②建筑物高度或荷载差异较大处; ③长高比不合要求的砖混承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位; ④建筑结构或基础类型不同处; ⑤地基土的压缩性有显著差异或地基基础处理方法不同处;⑥分期建造房屋交界处; ⑦拟设置伸缩缝处。

　　因沉降缝造价较高，且增加建筑和结构处理上的困难。如果建筑布局中沉降缝两侧结构有可能发生严重的相向倾斜或有防渗要求的地下室，可以考虑将两者分开一定距离，待两者间后期的沉降差能满足设计要求时，其间另采用能够自由调节沉降的静定结构相连接(如后浇带)。

　　1.3、控制相邻建筑物的净距和调整某些设计标高

　　当两基础相邻过近时，由于地基附加压力扩散和叠加的影响，会使两基础的沉降比各自单独存在时大而造成建筑物的开裂或互倾。可以根据建筑物的长高比，建筑的规模和使用荷载，地基的压缩性等因素，计算倾斜允许值确定相邻建筑物的净距。

　　由于沉降将会改变建筑物原有的标高，严重时会影响到建筑物的使用功能。因此可以根据预估的沉降量，适当提高沉降较大者的标高。

　　2、结构设计措施

　　2.1、减轻建筑物自重和基底附加压力

　　在地基承受上部传来的荷载作用下,建筑物的自重占很大比例 (建筑物的自重约占总荷载60% ) 。常采用下列一些措施减轻自重,以减小沉降量。采用轻质材料,如各种空心砌块、多孔砖等;选用轻型结构,如预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构及各种轻型空间结构等;减少基础和回填的重量,可选用自重轻、回填少的基础形式，设置架空地板代替室内回填土，减少或调整基底附加压力;设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,以达到减小沉降的目的;改变基础地基面积尺寸,调整地基附加压力，对荷载较大建筑物可采用较大的基础底面积,减少地基附加压力,可以有效地减少沉降量;对沉降不均匀或地基土压缩性不均的建筑物可采用不同的基础形式减小地基附加压力来调整不均匀沉降。

　　2.2、设置圈梁或基础梁

　　对于砌体承重结构,不均匀沉降表现为墙体的开裂。因此实践中常在墙上设置圈梁来增强其承受挠曲变形的能力。这是防止出现开裂及阻止裂缝的有效措施。圈梁的设置,在多层房屋的基础设置一道地圈梁，采用连续基础。对于钢筋混凝土框架结构，较小的不均匀沉降就会引起较大的结构附加应力，在基础间设置基础梁可以增大结构整体刚度，调节不均匀沉降。基础梁底一般设置在基础表面或略高于基础表面，设置过低将会给施工带来不便，过高则会削弱起作用。对于建筑体型复杂、荷载差异较大的框架结构,可采用箱基、筏基、桩基等加强基础整体刚度和减小地基附加压力,减少不均匀沉降。

　　2.3、采用对不均匀沉降欠敏感的静定结构体系

　　对于大跨度的厂房、仓库和公共建筑，采用排架、三铰拱等铰接结构。因其对不均匀沉降有很大的顺从性，支座发生相对位移时不会引起很大的结构附加应力，对调整结构的不均匀沉降有很大的优势。同时还应采取有效的防范措施，防范严重的不均匀沉降对此类结构的屋盖系统、围护结构、吊车梁及各种纵、横联系构件造成的损害，避免使用连续吊车梁、刚性防水屋面及墙面加设圈梁等结构。

　　3、地基基础设计措施

　　3.1、在地基容许承载力范围内严格控制地基变形值

　　设计单位必须严格遵照《建筑地基基础设计规范》的要求，在地基容许承载力范围内进行基础最终沉降量和偏心距离的验算，基础最终沉降量应当控制允许值以内。当建筑物体形复杂，纵向刚度较差时，基础的最终沉降量必须在15mm以内，偏心距应当控制在1.5%以内，以确保结构的使用安全。

　　3.2 、根据实际工程，针对性选用基础形式和地基处理方法

　　对于3-6层民用建筑基础，设计时可采用薄筏基础，上部结构采用轻型结构，利用软土地基上部的“硬壳”层作为基础的持力层，减少施工期间对软土的扰动。

　　当天然地基不能满足建筑物沉降变形控制要求的，必须采取技术措施。例如可采用打预制钢筋砼短桩、深层搅拌桩、新型碎石桩等方法进行技术处理。

　　3.3、加强基础的刚度和强度

　　基础在建筑物的最下面，对建筑物的整体刚度影响很大，特别是当建筑物产生正向挠曲时，受拉区在其下部，因而必须保证基础有足够的刚度和强度。为此应根据地基软弱程度和上部结构的不同情况，可采用钢筋混凝土十字交叉条形基础或筏形基础、肋筏基础，有时甚至采用箱形基础，采用这类基础形式，可被消除基础的挠曲变形。

　　3.4、地基土层的处理

　　同一建筑物尽量采用同一类型的基础并且置于同一土层中。对地基土质不均匀的(如土岩组合地基)，可在石芽出露部位、基础与岩石接触部位采用300~500mm厚褥垫层处理，夯填度应根据试验确定。对石芽间有较厚软弱土层时，可采用碎石、土夹石等材料进行置换。对地基条件比较复杂或建筑物对地基变形要求较高时，可适当调整建筑平面布置，也可采用桩基或梁、拱跨越等处理措施。

　　4、施工处理措施

　　4.1、合理规划施工场地布局，安排施工顺序

　　对于相邻的已有建筑物周围，不应堆放大量的建筑材料和土方等，以免地面的堆载造成建筑物产生附加沉降。

　　桩基施工时，为了减少对邻近已有建筑物的影响，特别是挤土桩，应合理考虑压桩施工顺序，控制压桩速度，尽量降低设备自重对地基的不良影响。有条件时可以考虑预钻取土在进行压桩施工的方式，钻孔直径或边长比桩孔小100mm，钻孔深度为1/3桩长，并穿透浅层的淤泥层。压桩施工前，在邻近已有建筑物一侧设置1排或两排砂井隔离带，灌入中粗砂，砂井与边桩距离应不小于5m，砂井直径200mm~300mm，间距800mm~1200mm，深度为10m~15m，并穿透浅层的淤泥层。

　　对于强夯地基处理，施工场地与已有建筑物间应设置减震沟,减少强夯震动对已有建筑物的影响。减震沟应与强夯区边缘距离在5m~15m范围，而且深度要大于强夯处理地基的深度，沟宽根据土质和深度确定，适当放点坡度，只要不影响开挖就行。

　　在基础施工过程中采取降水措施时，应密切注意对邻近建筑物可能产生的不利影响，必要时采取设置截水帷幕、控制基坑变形量等措施。

　　合理安排施工场地内的施工顺序，按照拟建建筑物先重后轻(先高后低)的顺序进行施工，必要时还应在较重的建筑物竣工间歇一段时间后，在建造相邻或附属自重较轻的建筑。

　　4.2、注意保护基底土体，避免对其有较大扰动

　　对软土地基(淤泥及淤泥质土地基)施工时，应注意尽可能避免扰动土体的原状结构。雨季施工或地下水埋藏较浅的场地施工时，应避免基底土体受水浸泡，一般情况下，在基底设计标高上预留200mm厚原土层，待混凝土垫层施工时用人工临时挖除。如发现基底软土受扰动，可挖去扰动部分，用中粗砂、碎石等回填处理。

　　三、结束语

　　地基基础的不均匀沉降是引起房屋建筑结构裂缝的主要原因，严重威胁着房屋建筑的使用安全。因此我们在设计过程中应仔细分析地基基础不均匀沉降引起的裂缝产生的原因，在设计工作中应尽可能考虑上部结构、基础和地基的相互影响和共同工作。施工过程合理布局施工场地、安排施工顺序，采取有效的施工措施，保证施工质量。综合应用上述措施,使不均匀沉降控制在允许范围内,满足建筑物的正常使用功能。

　　参考文献：

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　　【2】 杨南方,尹辉主编.《建筑工程施工技术措施》北京:中国建筑工业出版社, 1999.

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