淺談高層建筑的不均勻沉降及處理技術(shù)

賴小麗

（廣西威龍建筑工程有限公司，廣西 北流 537400）

1 高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的原因分析

1.1 地基土本身的不均勻性

地基土并不是單一的勻質(zhì)材料，但在設(shè)計中對其作了簡化假定，使其單一化理想化，表達為土的容重、壓縮模量、密實度等，這樣就使計算與實際有一定的誤差。因此，盡管設(shè)計時計算得很認真，也并不能保證建筑物能夠完全均勻沉降。

1.2 施工中問題

由于施工時地基處理的不好，或因地質(zhì)勘探不細，沒有發(fā)現(xiàn)地下的某些不良地質(zhì)現(xiàn)象，如暗浜、坑洞等，因而未作處理或處理不善，從而引起地基的不均勻沉降。

1.3 建成后使用過程中的意外影響

由于地下水管的大量漏水引起地基局部下沉，或因為臨時的大量的地面堆載而引起局部下沉，另外還有相鄰新建筑產(chǎn)生的影響等。

1.4 計算過程中的不正確因素的影響

主要是計算過程中，沉降經(jīng)驗系數(shù)的取值及一些人為的計算方法選擇的影響。

1.5 地基處理方法不當

地基處理方法多種多樣，每種處理方法都有各自適用的范圍，并且對不同的工程要求處理的效果也不相同。有可能需要同時運用多種地基處理方法，但為了施工方便，實際工程中有可能會使用同一方法處理不同軟弱地基，而這往往是造成差異沉降的隱蔽因素。

2 高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的控制措施

2.1 建筑設(shè)計方面控制措施

2.1.1 建筑物體型力求簡單

應(yīng)盡量采用長高比較小的“一”字形建筑，如果因建筑設(shè)計需要，建筑平面及體型復雜，就應(yīng)采取工程措施，避免不均勻沉降危害建筑物。

2.1.2 建筑物的長高比控制

建筑物的長高比是決定結(jié)構(gòu)整體剛度的主要因素。過長的建筑物，縱墻將會因較大撓曲出現(xiàn)開裂。有調(diào)查資料表明，若將建筑物的長高比控制在2.5左右，再對上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)采取一些加強剛度的措施，基本上可以控制不均勻沉降。

2.1.3 合理布置縱橫墻

地基不均勻沉降最易產(chǎn)生在縱向撓曲上，因此要避免縱墻開洞、轉(zhuǎn)折、中斷而削弱縱墻剛度；應(yīng)使縱墻盡可能與橫墻聯(lián)結(jié)，縮小橫墻間距，以增加房屋整體剛度，提高抵御不均勻沉降的能力。

2.1.4 設(shè)置沉降縫

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。

2.1.5 控制與調(diào)整建筑物各部分標高

基礎(chǔ)變形會改變建筑物各組成部分的標高，影響正常使用。為減輕不均勻沉降對使用上的影響，可采取下列措施控制：適當提高室內(nèi)地坪和地下設(shè)施的標高；對結(jié)構(gòu)或設(shè)備之間的聯(lián)結(jié)部分，適當將沉降大者的標高提高：在結(jié)構(gòu)物與設(shè)備之間預(yù)留足夠的凈空；有管道穿過建筑物時，預(yù)留足夠尺寸的孔洞或采用柔性管道接頭。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計方面控制措施

2.2.1 減輕建筑物的自重

一般建筑的自重占總荷載的50-70%，因此在軟土地基建造建筑物時，應(yīng)盡量減小建筑物自重，有如下措施：采用輕質(zhì)材料或構(gòu)件，如加氣磚、多孔磚、空心樓板、輕質(zhì)隔墻等；采用輕型結(jié)構(gòu)，例如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)、輕型空間結(jié)構(gòu)；采用自重輕、覆土少的基礎(chǔ)型式，例如空心基礎(chǔ)、殼體基礎(chǔ)、淺埋基礎(chǔ)等。

2.2.2 減小或調(diào)整基底的附加壓力

設(shè)置地下室或半地下室，利用挖除的土重去補償一部分、甚至全部建筑物的重量，有效地減少基底的附加壓力，起到均勻與減小沉降的目的。此外，也可通過調(diào)整建筑與設(shè)備荷載的部位以及改變基底的尺寸，來達到控制與調(diào)整基底壓力，改變不均勻沉降量。

2.2.3 增強基礎(chǔ)剛度

在軟弱和不均勻的地基上采用整體剛度較大的交叉梁、筏形和箱形基礎(chǔ)，提高基礎(chǔ)的抗變形能力，以調(diào)整不均勻沉降。

2.2.4 采用對不均勻沉降不敏感的結(jié)構(gòu)

采用鉸接排架、三鉸拱等結(jié)構(gòu)，對于地基發(fā)生不均勻沉降時不會引起過大的結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力，可避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開裂等危害。

2.2.5 設(shè)置圈粱

設(shè)置圈梁可增強磚石承重墻房屋的整體性，提高墻體的抗撓、抗拉、抗剪的能力，是防止墻體裂縫產(chǎn)生與發(fā)展的有效措施，在地震區(qū)還起到抗震作用。因為墻體可能受到正向或反向的撓曲，一般在建筑物上下各設(shè)置一道圈梁，下面圈梁可設(shè)在基礎(chǔ)頂面處，上面圈梁可設(shè)在頂層門窗以上。更多層的建筑，匿梁數(shù)可相應(yīng)增多。圈梁在平面上應(yīng)成閉合系統(tǒng)，貫通外墻、承重內(nèi)縱墻和內(nèi)橫墻，以增強建筑物的整體性。

2.3 施工技術(shù)方面控制措施

2.3.1 逆作法

逆作法可以減少排土量，并與主體結(jié)構(gòu)重量進行平衡，從而使沉降量大幅度降低。逆作法施工的基本原理是沿建筑物的外墻位置旋工地下連續(xù)墻，作為地下室外墻，同時也作為擋土圍護結(jié)構(gòu)。在建筑物內(nèi)部的適當位置，打下中間支撐樁，若為樁箱基礎(chǔ)，中間樁可選定在相應(yīng)的樁上。

2.3.2 應(yīng)力解除法

應(yīng)力解除法是應(yīng)用土力學的原理，在建筑物沉降較小的一側(cè)按照一定的角度打斜孔，解除地基中的局部應(yīng)力，從而使地基土中的應(yīng)力發(fā)生重分布，局部沉降量增大，從而達到控制不均勻沉降的目的。在施工過程中，邊打孔邊用高壓水沖孔，促使泥漿隨水流流出。

鉆孔造成了其有效承載面積的減小，局部應(yīng)力相對增大，在孔壁附近產(chǎn)生應(yīng)力集中，孔周土側(cè)向擠出。與此同時，因邊界條件的改變，引起應(yīng)力重分布并形成塑性區(qū)，迫使整個基礎(chǔ)范圍內(nèi)的土體產(chǎn)生沉降，沉降速率外側(cè)大于內(nèi)側(cè)。由于飽和軟粘土的靈敏度高，觸變性大，鉆孔后嚴重擾動土體，土體的抗剪強度大大降低，鉆孔后在地基土內(nèi)形成空腔，土體在自重作用下沿孔的徑向移動，采用降水的輔助措施后孔內(nèi)的水被排走，土體在自重和水的滲透壓力作用下，沿孔徑向的變形明顯加大，促使建筑物局部下沉。

2.3.3 后澆帶法

為解決高層主樓和低層裙房基礎(chǔ)的差異沉降引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，可在高低層相連處留施工后澆帶。此帶設(shè)在裙房一側(cè)，寬度不小于800mm。具體做法是，先把高層主樓和低層裙房分開施工，從基礎(chǔ)到裙房屋頂各構(gòu)件的鋼筋均斷開，到灌后澆帶之前把鋼筋焊接。后澆帶應(yīng)采用澆筑水泥或硫鋁酸鹽水泥等早強快硬無收縮的水泥配置混凝土進行澆灌。后澆帶施工措施適用于變形穩(wěn)定快，沉降量較小的地基。如砂類土在施工期間可認為其地基變形已基本完成，又如低壓縮性土地基亦可采用后澆帶。對變形量大、變形延續(xù)時間長的地基則不宜采用。同時，設(shè)計應(yīng)考慮后期沉降差引起的內(nèi)力重分布的不利影響。

2.3.4 通過控制地下水位控制不均勻沉降

通過使地下水位上升控制建筑物的沉降，是在建筑物的施工中，對下降的地下水位在各施工工序相繼完成中，使其徐徐上升，并同時采用擋水墻和灌水的綜合方法使水位上升，以便對沉降進行控制，這種做法實際上是有效利用浮力作用于建筑物的地下結(jié)構(gòu)，使沉降得到控制。

3 結(jié)語

地基基礎(chǔ)作為隱蔽工程，其不均勻沉降危害重大，要引起足夠的重視，必須嚴格按規(guī)范要求進行設(shè)計、施工，出現(xiàn)問題及時解決。不均勻沉降產(chǎn)生不單是地基、基礎(chǔ)或上部結(jié)構(gòu)哪一部分的問題，往往是相互作用的結(jié)果，需整體考慮。將基礎(chǔ)不均勻沉降與上部結(jié)構(gòu)綜合分析是今后研究的主要方法和手段。

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