關于高層建筑地基沉降與控制研究

摘要：高層建筑在近些年逐漸增多，是經濟和技術發展的表現，在緩解了城市土地資源緊張的同時，也產生了許多建筑方面的問題。高層建筑施工過程中的一些不合理措施造成了地基沉降的危害后果，嚴重影響了建筑物主體結構和功能。本文就針對高層建筑地基沉降的原因進行分析，研究其控制和改進的措施。

關鍵詞：高層建筑;地基沉降;控制措施;原因研究

建筑物地基發生較大的沉降或者不均勻沉降，是建筑工程發生安全隱患和質量問題的重要原因之一，高層建筑地基基礎的沉降問題可以引發地面塌陷、建筑物開裂等事故，受到業界廣泛關注。必須在高層建筑施工的全過程進行有效的監測與控制，保證高層建筑工程的質量。

一、建筑結構不均勻沉降產生的原因研究

1、前期勘察工作不全面

我國的城市建設發展迅速，許多新建的高層建筑都集中于城鄉結合地區，缺乏豐富的地質勘查資料，一般情況下，地質勘探報告中關于勘探點位間距過大或者沒有充分的勘探點地質剖面圖作為基礎，導致地質剖面圖缺乏可靠性。地質勘探中關于地基的軟弱土層的情況分析不精準。

2、設計失誤的影響

一些建筑結構設計人員對勘探資料的重要性不夠重視，選用的地基處理方法不當，對局部不良地基土的處理沒有引起充分的重視，忽視了處理后的局部地基同未處理地基的強度差異等，往往造成不良后果。房屋體形復雜過大，相鄰建筑物太近，建筑設計與結構設計不協調也通常是設計人員忽視的地方。同時地基土本身的不均勻性，地基土并不是單一的勻質材料，但一些設計人員在設計中對其作了簡化假定，使其單一化理想化。同時建筑規模越大，基坑的面積和深度也就越大。某某環球金融中心的地基是25米深，金茂大廈地基深達19米多。如此深的地基，可能會穿過數層地下含水層。施工降水使地下水位下降，會形成面積不等的“地下水漏斗”，對地下的生態環境產生非常不利的影響。

3、建筑結構不當的影響

一些建筑物附近存在較多的其他建筑物時，會對地基的穩定性能產生不良影響。建筑物周圍有幾次設施或機械設備震動時，地基會被多頻率的震動引發變形或下沉。當建筑物附近有大型的開挖工程時，會因為水土流失，致使高層建筑物的地基發生滑移或者沉陷。建筑物周圍如果存在交通主干道，地基會因長年累月的車輛振動而引發振密變形。當建筑物發生改建或者擴建、局部拆除和重組變動了原來地基的基礎結構和工作狀態時，如果增加了建筑物上部結構的負荷，使局部加強了基礎結構的荷載，引發地基的不均勻沉降。

4、施工控制不嚴的影響

施工是地基沉降控制的重要環節，例如在基層施工前沒有經過嚴格檢驗，擾動了地基土層;將已經建成的建筑物周圍存放沉重的建筑材料等。工程的磚砌結構和砌筑的質量不合格、砂漿的強度不夠、灰縫區分飽滿度、磚砌和組砌不良、拉結筋不符合標準等，都會導致建筑物在竣工后發生不均勻沉降的后果。如果施工時地基處理不佳，或者缺乏細致的地質勘探程序，使施工對未能及時發現地下的不良地質狀況，因而未做合理處理都可能引發地基不均勻沉降。高層建筑物竣工后投入使用時，一些意外事件發生：地下水管發生嚴重漏水導致地基局部沉降，或者前面講過的地面負荷物過多引發地基局部下沉。

二、高層建筑地基沉降的控制措施

1、增強建筑結構整體剛度

（1）設置圈粱，在建筑物的墻體內設置鋼筋砼圈梁。其作用是增強建筑物的整體性，提高磚石砌體的抗剪抗拉能力，在一定程度上能防止或減少裂縫的出現。圈梁設置于建筑物的底部或頂部，對于多層建筑可以隔層設置，考慮構造抗震設防時，應層層設置并與構造柱等共同協調考慮。

（2）設置沉降縫。在一些建筑中，尤其是民用建筑中，由于功能或美觀的需要，往往采用多單元的組合形式，平面形狀復雜，立面高差懸殊，使地基受力狀態很不一致，導致沉降差異增大。立面的高差在不可避免時，可采取設置沉降縫的辦法減少建筑物的不均勻沉降。用沉降縫將建筑物從屋面到基礎分割成若干個獨立的沉降單元，則使得建筑物的平面變得簡單、長高比減小，從而有效減輕地基的不均勻沉降。

（3）控制建筑物的長高比，它是決定磚石結構房屋空間剛度的一個主要因素，實踐證明，控制建筑物的長高比，在一定范圍內能有效地減少建筑物的不均勻沉降;軟土地基調查表明，對三層和三層以下磚石承重結構的建筑物，其長高比宜不大于2.5，當長高比大于2.5而小于3.5時，應盡量做到縱橫不轉折，其內橫墻間距不宜過大。建筑物的功能要求有較大的長度，而不能滿足一般長高比時，可用沉降縫斷開。

（4）建筑平面應力求簡單，高差不宜過大。建筑平面簡單、高度一致的建筑物，基底應力較均勻，圈梁容易拉通，整體剛度好，即使沉降較大，建筑物也不易產生裂縫和損壞。軟土地區由于層數差引起的損壞想象很為普遍，一般高差二層及二層以上者，常見有輕重不同的裂縫。在規劃上，對高大密集建筑群進行控制，因為這種高大密集建筑群，會對地面沉降產生疊加效應。對于深度大于15米的深基坑工程，要監督進行危險性評估，條例還進一步嚴格地下水治理，明確除了特殊情況外，禁止在自來水管網到達區域，開采地下水。比如2011年，某某的地下水開采量，已經縮減到了2005年時的不足兩成，年平均地面沉降量，由8.4mm減少到6mm。

2、積極進行沉降觀察

沉降觀測點的布設，每間隔8-12米設置一個，建筑物山墻必須在中部適中位置上設有觀測點。框架式結構多層、高層建筑物的沉降觀測點應設置在混凝土柱上。超高層建筑沉降點的設置還應征求設計單位的意見。沉降觀測點布設位置、標高，應設置在外檐墻面上，正負零以上100-150mm處。公共建筑及超高建筑，由設計部門根據建筑物具體情況確定標高位置，如設計無要求時，可參照民用建筑沉降觀測點的標高設置。沉降觀測點均應配用當地統一編號的標志，其標志由當地建設工程質量監督管理總站統一監制、管理。

3、采用合理的施工措施

高層建筑施工過程中，埋設專用水準點和沉降觀測點時應該嚴格遵循設計和相關標準的要求，進入主體結構的施工階段時，對結構層的觀測要至少每層一次，主體結構封頂以后，沉降觀測的頻率為最低兩個月一次。工程監理機構應當及時進行檢查和復測，并在工程質量評估材料中記錄在冊。在已經竣工的輕型建筑群四周，避免將大量的建筑材料或者土方等重物堆放在側，防止地面堆載致使建筑物發生沉降。當地基的土質含有大量淤泥及淤泥質土時，開挖基坑時要盡量保持動土的原狀結構，一般可以在坑底存留約20厘米的原土層，等到施工墊層階段再鏟除。當坑底的軟土以及被擾動時，可先將擾動土層鏟掉，回填上砂子和碎石。

4、加強多層住宅的沉降觀測

要對原材料的進場驗收過程嚴格控制，堅決避免將不合格的建材用于高層建筑的工程中;要嚴格檢測施工的計量器具，并對計量工作的過程進行專人監督;在泥漿等軟弱地基上進行施工時，要科學設置工程的程序，講究施工方法的有效與合理，爭取將不均勻沉降效果及時調整和降到最低。

綜上所述，高層建筑地基沉降的引起因素很多，我們工程技術人員要努力提高技術水平，加強管理和控制力度，能找到科學的手段和方法預防各種不良因素的發生，加快創新發展，采取有效措施，使高層建筑的地基更加牢固，保證我國高層建筑領域的工程質量。

參考文獻：

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