建筑工程評職論文地基沉降調(diào)整措施探究

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

　　關(guān)鍵詞：地基,基礎(chǔ),不均勻沉降

　　引言：由于建筑基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的工程質(zhì)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(fēng)，更嚴(yán)重的會引起倒塌等安全事故，造成人身財產(chǎn)損失。建筑物的地基基礎(chǔ)的不均勻沉降問題,從項(xiàng)目選址開始,到地質(zhì)勘察、設(shè)計、工程施工等階段都應(yīng)建立在摸清地質(zhì)情況的前提下,按照客觀規(guī)律因勢利導(dǎo)地去開展工作，直至使用階段，使用者都應(yīng)該遵循該項(xiàng)目的設(shè)計條件進(jìn)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(chǔ)不均勻沉降和地基土層的土質(zhì)、均勻性、地基土的壓縮性及荷載差異、建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體的使用功能因素等有關(guān)。雖然《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中有嚴(yán)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(xiàng)目周邊就有成型的實(shí)例，因此實(shí)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(chǔ)沉降不均勻而影響建筑物的使用功能甚至結(jié)構(gòu)安全。此沉降差反映到建筑物的承重結(jié)構(gòu)上，有時可引起砌體結(jié)構(gòu)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(chǔ)沉降量較大，位置向沉降較大的方向傾斜。

　　1.2、當(dāng)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(xiàn)近乎豎直的裂縫。

　　1.3、當(dāng)墻體兩端部沉降大時，往往除了在縱墻兩端出現(xiàn)倒八字形傾斜裂縫處，也常在縱墻頂部出現(xiàn)豎向裂縫。在多層磚混結(jié)構(gòu)中，也有在窗口下坎墻上出現(xiàn)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(shù)低的，荷載輕的部分，并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。

　　1.5、對框架等超靜定結(jié)構(gòu)，各柱的不均勻沉降必將在梁、柱等構(gòu)件中產(chǎn)生附加內(nèi)力，當(dāng)附加內(nèi)力與設(shè)計荷載作用下的內(nèi)力之和超出構(gòu)件的承載能力時，梁、柱端和樓板將會出現(xiàn)裂縫。

　　2、地基不均勻沉降引起的裂縫產(chǎn)生的原因

　　2.1、地質(zhì)勘察不到位

　　許多建設(shè)業(yè)主為了降低成本，對勘察工作不夠重視，勘察人員在地質(zhì)鉆探中勘探點(diǎn)位間距過大或勘探點(diǎn)深度不到位，工程勘察成果未能正確反映出土層性質(zhì)、土工試驗(yàn)結(jié)果以及地下水情況。設(shè)計人員根據(jù)不完整的、粗略的地質(zhì)勘察資料進(jìn)行分析設(shè)計，導(dǎo)致設(shè)計成果不能與現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)情況相匹配。

　　2.2、地基處理方法不當(dāng)

　　地基處理方法很多，一般有換土墊層、排水固結(jié)、強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換、振沖法、砂石樁、CFG樁、夯實(shí)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(kuò)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(zhì)，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(shí)際工程中，往往同一種地基處理方法來處理場地區(qū)域內(nèi)不同層的軟弱地基，如選用處理方法不當(dāng)，將會為地基沉降差異埋下了隱患。如采用強(qiáng)夯方處理飽和粉砂或砂土層上部的人工填土地基，強(qiáng)夯的巨大震沖力會影響到飽和粉砂或砂土層的穩(wěn)定，使之受到破壞而液化形成軟弱下臥層。

　　2.3、施工質(zhì)量較差和施工現(xiàn)場監(jiān)督管理不到位

　　由于地基處理方法施工質(zhì)量控制難度較大，再加上施工隊(duì)伍技術(shù)薄弱、責(zé)任心不強(qiáng)，施工中發(fā)現(xiàn)基坑(槽)與地質(zhì)勘查報告有出入時，既不通知勘查人員，也不采取相應(yīng)措施，或錯誤的認(rèn)為局部堅實(shí)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(dāng)，因而埋下質(zhì)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(shè)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(jiān)理和建設(shè)業(yè)主缺乏相關(guān)知識，在建材使用上把控不嚴(yán)，極易給工程埋下隱患。

　　二、調(diào)整基礎(chǔ)不均勻沉降的幾個設(shè)計要點(diǎn)

　　1、建筑設(shè)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(qiáng)。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(chǔ)密集造成地基附加應(yīng)力相互重疊，使建筑物轉(zhuǎn)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(diào)整不均勻沉降的能力越強(qiáng)，一般控制在2.5左右。對于平面簡單的砌體結(jié)構(gòu)，合理布置縱橫墻，縱橫墻應(yīng)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(shè)置沉降縫以調(diào)整建筑物的不均勻沉降。

　　1.2、合理布置縱橫墻及設(shè)置沉降縫

　　地基不均勻沉降最易產(chǎn)生在縱向撓曲上,因此一方面要避免內(nèi)、外縱墻開洞、轉(zhuǎn)折、中斷而削弱縱墻剛度;另一方面應(yīng)控制內(nèi)橫墻間距，保證縱墻盡可能與橫墻聯(lián)結(jié)牢靠,必要時應(yīng)增加基礎(chǔ)的剛度和強(qiáng)度，以增加房屋整體剛度,提高調(diào)整不均勻沉降的能力。

　　用沉降縫將建筑物分割成若干獨(dú)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(yīng)選擇在下列部位：

　　①建筑平面轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位; ④建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處; ⑤地基土的壓縮性有顯著差異或地基基礎(chǔ)處理方法不同處;⑥分期建造房屋交界處; ⑦擬設(shè)置伸縮縫處。

　　因沉降縫造價較高，且增加建筑和結(jié)構(gòu)處理上的困難。如果建筑布局中沉降縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)有可能發(fā)生嚴(yán)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(shè)計要求時，其間另采用能夠自由調(diào)節(jié)沉降的靜定結(jié)構(gòu)相連接(如后澆帶)。

　　1.3、控制相鄰建筑物的凈距和調(diào)整某些設(shè)計標(biāo)高

　　當(dāng)兩基礎(chǔ)相鄰過近時，由于地基附加壓力擴(kuò)散和疊加的影響，會使兩基礎(chǔ)的沉降比各自單獨(dú)存在時大而造成建筑物的開裂或互傾。可以根據(jù)建筑物的長高比，建筑的規(guī)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(biāo)高，嚴(yán)重時會影響到建筑物的使用功能。因此可以根據(jù)預(yù)估的沉降量，適當(dāng)提高沉降較大者的標(biāo)高。

　　2、結(jié)構(gòu)設(shè)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(zhì)材料,如各種空心砌塊、多孔磚等;選用輕型結(jié)構(gòu),如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)及各種輕型空間結(jié)構(gòu)等;減少基礎(chǔ)和回填的重量,可選用自重輕、回填少的基礎(chǔ)形式，設(shè)置架空地板代替室內(nèi)回填土，減少或調(diào)整基底附加壓力;設(shè)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(dá)到減小沉降的目的;改變基礎(chǔ)地基面積尺寸,調(diào)整地基附加壓力，對荷載較大建筑物可采用較大的基礎(chǔ)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(chǔ)形式減小地基附加壓力來調(diào)整不均勻沉降。

　　2.2、設(shè)置圈梁或基礎(chǔ)梁

　　對于砌體承重結(jié)構(gòu),不均勻沉降表現(xiàn)為墻體的開裂。因此實(shí)踐中常在墻上設(shè)置圈梁來增強(qiáng)其承受撓曲變形的能力。這是防止出現(xiàn)開裂及阻止裂縫的有效措施。圈梁的設(shè)置,在多層房屋的基礎(chǔ)設(shè)置一道地圈梁，采用連續(xù)基礎(chǔ)。對于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，較小的不均勻沉降就會引起較大的結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力，在基礎(chǔ)間設(shè)置基礎(chǔ)梁可以增大結(jié)構(gòu)整體剛度，調(diào)節(jié)不均勻沉降。基礎(chǔ)梁底一般設(shè)置在基礎(chǔ)表面或略高于基礎(chǔ)表面，設(shè)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(fù)雜、荷載差異較大的框架結(jié)構(gòu),可采用箱基、筏基、樁基等加強(qiáng)基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。因其對不均勻沉降有很大的順從性，支座發(fā)生相對位移時不會引起很大的結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力，對調(diào)整結(jié)構(gòu)的不均勻沉降有很大的優(yōu)勢。同時還應(yīng)采取有效的防范措施，防范嚴(yán)重的不均勻沉降對此類結(jié)構(gòu)的屋蓋系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、吊車梁及各種縱、橫聯(lián)系構(gòu)件造成的損害，避免使用連續(xù)吊車梁、剛性防水屋面及墻面加設(shè)圈梁等結(jié)構(gòu)。

　　3、地基基礎(chǔ)設(shè)計措施

　　3.1、在地基容許承載力范圍內(nèi)嚴(yán)格控制地基變形值

　　設(shè)計單位必須嚴(yán)格遵照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的要求，在地基容許承載力范圍內(nèi)進(jìn)行基礎(chǔ)最終沉降量和偏心距離的驗(yàn)算，基礎(chǔ)最終沉降量應(yīng)當(dāng)控制允許值以內(nèi)。當(dāng)建筑物體形復(fù)雜，縱向剛度較差時，基礎(chǔ)的最終沉降量必須在15mm以內(nèi)，偏心距應(yīng)當(dāng)控制在1.5%以內(nèi)，以確保結(jié)構(gòu)的使用安全。

　　3.2 、根據(jù)實(shí)際工程，針對性選用基礎(chǔ)形式和地基處理方法

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

　　當(dāng)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(shù)措施。例如可采用打預(yù)制鋼筋砼短樁、深層攪拌樁、新型碎石樁等方法進(jìn)行技術(shù)處理。

　　3.3、加強(qiáng)基礎(chǔ)的剛度和強(qiáng)度

　　基礎(chǔ)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(dāng)建筑物產(chǎn)生正向撓曲時，受拉區(qū)在其下部，因而必須保證基礎(chǔ)有足夠的剛度和強(qiáng)度。為此應(yīng)根據(jù)地基軟弱程度和上部結(jié)構(gòu)的不同情況，可采用鋼筋混凝土十字交叉條形基礎(chǔ)或筏形基礎(chǔ)、肋筏基礎(chǔ)，有時甚至采用箱形基礎(chǔ)，采用這類基礎(chǔ)形式，可被消除基礎(chǔ)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(chǔ)并且置于同一土層中。對地基土質(zhì)不均勻的(如土巖組合地基)，可在石芽出露部位、基礎(chǔ)與巖石接觸部位采用300~500mm厚褥墊層處理，夯填度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)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(jìn)行置換。對地基條件比較復(fù)雜或建筑物對地基變形要求較高時，可適當(dāng)調(diào)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(guī)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(yīng)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(chǎn)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(yīng)合理考慮壓樁施工順序，控制壓樁速度，盡量降低設(shè)備自重對地基的不良影響。有條件時可以考慮預(yù)鉆取土在進(jìn)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(cè)設(shè)置1排或兩排砂井隔離帶，灌入中粗砂，砂井與邊樁距離應(yīng)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(qiáng)夯地基處理，施工場地與已有建筑物間應(yīng)設(shè)置減震溝,減少強(qiáng)夯震動對已有建筑物的影響。減震溝應(yīng)與強(qiáng)夯區(qū)邊緣距離在5m~15m范圍，而且深度要大于強(qiáng)夯處理地基的深度，溝寬根據(jù)土質(zhì)和深度確定，適當(dāng)放點(diǎn)坡度，只要不影響開挖就行。

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

　　合理安排施工場地內(nèi)的施工順序，按照擬建建筑物先重后輕(先高后低)的順序進(jìn)行施工，必要時還應(yīng)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(hù)基底土體，避免對其有較大擾動

　　對軟土地基(淤泥及淤泥質(zhì)土地基)施工時，應(yīng)注意盡可能避免擾動土體的原狀結(jié)構(gòu)。雨季施工或地下水埋藏較淺的場地施工時，應(yīng)避免基底土體受水浸泡，一般情況下，在基底設(shè)計標(biāo)高上預(yù)留200mm厚原土層，待混凝土墊層施工時用人工臨時挖除。如發(fā)現(xiàn)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(jié)束語

　　地基基礎(chǔ)的不均勻沉降是引起房屋建筑結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因，嚴(yán)重威脅著房屋建筑的使用安全。因此我們在設(shè)計過程中應(yīng)仔細(xì)分析地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫產(chǎn)生的原因，在設(shè)計工作中應(yīng)盡可能考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)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(zhì)量。綜合應(yīng)用上述措施,使不均勻沉降控制在允許范圍內(nèi),滿足建筑物的正常使用功能。

　　參考文獻(xiàn)：

　　【1】 莫海鴻,楊小平主編.《基礎(chǔ)工程》北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2003.

　　【2】 楊南方,尹輝主編.《建筑工程施工技術(shù)措施》北京:中國建筑工業(yè)出版社, 1999.

　　【3】蔣守寬;框架結(jié)構(gòu)不設(shè)沉降縫的實(shí)踐與思考[J];江蘇建筑;1996年03期.

　　【4】梁學(xué)文;控制建筑物不均勻沉降及其危害的一些措施[J];建材技術(shù)與應(yīng)用;2003年02期.