防止高层建筑基础不均匀沉降的措施

关于锦绣嘉园小区基础不均匀沉降治理措施探析南京工程学院焦磊摘要：如今，越来越多的高层建筑随着社会经济发展与技术进步开始迅猛发展起来，由于高层建筑主楼与裙房高差十分显著，上部结构荷载分布很不均匀，对地基基础而言，这种情况往往造成基础内力与地基反力差异及变化很大，导致基础发生过大的不均匀沉降，轻则引起房屋墙体开裂，重则引起房屋结构整体或局部倾斜甚至倒塌，严重影响建筑物的安全使用。因此，在高层建筑施工中要正确认识不均匀沉降对房屋结构造成的危害，采取有效的预防控制措施，并提出有效的对策，具有重要意义。关键词：高层建筑、不均匀沉降、应对措施绪论建筑物在施工和使用的过程中总产生一些沉降。当沉降均匀时，对建筑物不致带来危害，应当沉降不均匀时，往往会给建筑物带来影响。特别是软土地基，由于沉降大、不均匀、稳定期长，处理不好，极易造成工程事故。所以通过一定的途径采取适当措施，以减少建筑的不均匀沉降是十分必要的。1.高层建筑基础不均匀沉降产生原因的概述当前，由于建筑物地基不均匀沉降造成建筑物开裂、过度沉降等问题时有发生。各地区的工程地质条件不同，土层分布、土的物理力学性质不同，即使同一建筑场地，往往土质也不均匀，在进行工程勘察、工程设计与施工中，如果对地基条件掌握不全，处理不当，就可能导致事故的发生。1.1勘探资料不齐全近年来，由于城市的不断的扩张，大多数新建建筑物均位于城乡结合部，勘探资料积累较少，特别是一些住宅小区的建设，由于项目多，范围广，开发商对勘探工作不够重视，这就导致地质勘探报告中勘探点位间距过大或没有足够的勘探点地质剖面图作依据，从而造成地质剖面图的连续性不可靠，软弱土层的埋深、厚度变化情况及分布范围反映不全面、不准确，甚至有明显差错。1.2设计方面的失误部分设计人员对勘探资料的重要性不够重视，选用的地基处理方法不当，对局部不良地基土的处理没有引起充分的重视，忽视了处理后的局部地基同未处理地基的强度差异等，往往造成不良后果。房屋体形复杂过大，相邻建筑物太近，建筑设计与结构设计不协调也通常是设计人员忽视的地方。部分房地产开发商盲目节省投资，不尊重科学设计，往往提出诸如大幅度放大悬挑阳台、取消墙体甚至取消原设计要求的地基加固措施等不合理要求，少数设计人员违背设计原则，不加验算就草率签字或出设计变更。1.3地基处理施工质量较差地基处理一般采用的方法有压密注浆、粉喷桩、深层搅拌桩、旋喷桩和振冲成孔灌注桩等,这些方法有一定的缺陷，施工质量控制难度较大，施工质量无损普查技术又相对滞后，难以有效地全面检测施工质量，加固效果达不到设计要求。一些施工队伍技术力最薄弱，责任心不强，单纯追求进度，或错误地认为局部坚实土体的允许承载力超过周围土体可以不作处理，施工中发现基槽与地质勘探报告有出入时，也不通知勘察设计人员及时采取相应技术措施，因而埋下质量隐患。1.4施工中及竣工后对沉降观测不重视一些施工单位将水准点埋设在沉降影响范围之内的建筑物、电线杆或其它物体上，并缺乏必要的防护措施，不按规定定期进行复测，致使观测数据不可靠，观测点不按规定方法和间距设置或点位布置不当，不做层层观测，观测仪器精度不够，或在观测过程中随意更换观测仪器和观测人员，致使观测误差大。2.防止高层建筑基础不均匀沉降的措施2.1房屋建筑工程应先勘察后设计在进行建筑设计之前，应对工程地质进行详细勘察，查明地基土质情况、分布范围、承载力大小，地下水位等水文地质条件，然后按照安全可靠、经济合理，技术先进、方便施工等要求，进行全面分析，权衡利弊，确定合理的建筑布局和结构类型，以便使上部结构，与地基相互影响，共同工作。对软弱地基和不均匀地基尤其如此。2.2减轻建筑结构自重地基压缩变形大小与上部荷载值成正比。因此，减轻结构自重是降低基底附加应力，减少沉降的有效措施，对于基础，可以选用自重轻，覆土少的基础形式，如宽基浅埋，空心基础，薄壳基础甚至箱形基础；或设置地下室半地下室，采用架空地板，取代室内填土。对于上部结构，可以选用预应力、轻钢结构和单位容重少的轻质墙体材料，以减轻对地基的压力，减少地基沉降。2.3合理布置建筑体型建筑平面形状应力求简单，纵墙拉通，避免转折多变，凹凸复杂。建筑立面应尽量避免高低参差，荷载差异大，或开设过大的门窗洞口，削弱墙体。使房屋建筑质量重心与刚度中心基本一致，提高房屋自身抵抗不均匀沉降的能力。2.4增强建筑物的整体刚度2.4.1增强房屋纵向刚度不均匀沉降使房屋产生纵向弯曲，纵墙应尽量避免转折，中断、开设过大的门窗洞口，横墙间距不宜过大，且与纵墙牢固连接。2.4.2控制建筑物的长高长高比愈小，建筑刚度就愈大。对于软弱地基，三层以上房屋，长高比不宜大于2.5。2.4.3设置沉降缝在长度较长的建筑适当位置、平面转折、高低参差、荷载差异大、地基或基础类型改变的部位，设置沉降缝或连接走廓，从屋顶到基础断开，把建筑划分成若干个刚度较大，长高比较小自成沉降体系的单元。2.4.4设置钢筋混凝土圈梁在基础和楼盖下的墙顶上设置平面闭合的钢筋混凝土圈梁（或钢筋砖带），或采用现浇楼盖，以增强房屋建筑的整体性。2.4.5加强基础的刚度对于软弱和压缩性很不均匀地基上的建筑物，或以根据上部结构荷载情况，采用刚度较大的基础类型，如钢筋砼十字交叉条形基础，筏片基础甚至箱形基础。2.4.6调整各部分荷载分布对于较大高度（或荷载）差异的建筑，要合理布置重、高部分的荷载；采用纵横墙混合承重形式和不同的基底宽度，以合理调整建筑物各部分不均匀沉降。对于不均匀沉降要求比较严格的建筑物，必要时可选较小的基底应力，加大基层面积进行设计。2.4.7采用静定结构对于大面积堆载的单层库、房，宜采用静定结构，防止墙体开裂。2.4.8保持建筑物之间距离新老或相邻两建筑物之间应保持一定距离，避免对地基产生新的附加应力和应力叠加，引起不均匀沉降。2.4.9增强门窗洞口强度在门窗洞口两边设置钢筋砼门框；为防止底层窗台墙反向弯曲变形开裂，可在窗台墙上部砌体内配置适量钢筋。2.4.10合理安排施工顺序对立面高低悬殊，荷载变化较大的房屋，应分期分段组织施工。一般应先建荷载较重的高层，后建较轻的低层；先建深基础，后建浅基础避免增加新的附加应力。2.4.11按设要求正确使用房屋房屋竣工后，不宜随意改变房屋的使用功能，增大使用荷载或任意加大地面厚度，防止地表水渗入地基。3.防止高层建筑基础不均匀沉降的常用方法不均匀沉降一般发生在建筑物的中央处并呈弯曲形状。裂缝成八字型，产生在建筑物的两端处。而开裂发生的部位不论是上层或下层均有可能发生。工具墙体裂缝的位置和状态分析可以大致判断地基应力分析情况，从而针对发生在地基不均匀沉降的位置进行重点整治处理。在调查、检测的基础上，可以针对地基、基础结构和上部以正结构等采取相应措施，到达修补和补强的目的。一般处理方法如下：3.1沉降缝的设置按建筑地基基础规范，在建筑高度和荷载差异部位、结构或基础类型不同的部位，宜设沉降缝。当地基压缩性高，厚度较大，主楼与裙楼之间差异沉降很大时，应该将两者基础之间用沉降缝完全断开。图1.不均匀沉降引起的沉降缝3.2整体基础的采用当基础在岩石层或卵石层上，或采用桩基、深墩，主楼与裙楼之间差异沉降很小时，一般可以将主、裙楼的基础做成整体，不必设缝。高层建筑主、裙楼的设计中，常采用以下几种形式：一是同置于刚度很大的箱基或厚筏基础上，以抵抗差异沉降引起的内力；二是通过桩基支撑在基岩或承载力较大的持力层上；三是地基土软弱，后期沉降量大时，也可将裙房放在悬挑基础上，但悬挑基础不能太长。3.3主楼与裙楼基础的联合设计主楼与裙楼基础的联合设计，是指主楼与裙楼采取不同的基础形式，但中间不设沉降缝。一般情况下，主楼与裙楼的荷载相差很大，两者的刚度差异悬殊，造成一定量的沉降差异，如果处理不当会造成结构的开裂而影响使用。主、裙楼采用不同的基础形式，设法减少不均匀沉降，且在结构上保持连续无缝。(1)箱基与基础梁的联合设计。主楼采用具有补偿性的箱基，大大减少沉降，裙房采用沉降较大的基础梁，从而基本消除主、裙房之间的沉降差，两者的基础和上部结构则连成整体。(2)箱基与独立柱基础的联合设计。当主楼箱基埋深有限，属欠补偿基础时，希望裙房基础沉降更大些，以利于减少沉降差。(3)桩箱基础与独立基础或筏基的联合设计。当主楼采取桩箱或桩筏基础时，按沉降差尽可能小的要求，决定裙房采用独立基础、基础梁或筏基。(4)筏基与筏基的联合设计。当地基土条件较好、差异沉降不大，或功能上有特殊要求，主楼与裙房有可能同时采用箱基或筏基。问题的关键在于，在满足防水要求的前提下尽可能保证连接处的柔性，且先施工主楼。3.4减少地基不均匀沉降采取的防治措施就要从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，从勘察、设计、施工等方面综合采取措施，减少建筑物的总沉降量，相应地减少不均匀沉降量，增强上部结构对沉降和不均匀沉降的适应能力。(1)地质基础勘察方面，地质钻探报告是一门专门的科学，来不得半点虚假。钻探报告是设计人员的主要设计依据，必须提高地质勘测人员的业务水平、政治素质和职业道德素质，加强责任感，这样才能使钻探报告具有真实性和可靠性。采用多种设计，增强基础刚度和整体刚度。(2)住宅的平面形状应力求简单，规则整齐，尽量避免形状复杂，阴角太多；避免建筑物有显著的高差或荷载差异。长度较大的住宅，考虑在适应部位设置沉降缝；对于平面图形复杂的，或有层高高差及荷载显著不同的，要在其转折处；层高高差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝；在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。(3)长高比是保证砖石承重结构建筑物刚度的主要因素。实践证明，建筑物的长高比控制在2.5至3之间时，可减少建筑物的相对弯曲，房屋不易出现裂缝。(4)合理布置纵横墙，承重结构的墙身是房屋扭曲的主要受力构件，它具有调整地在不均匀变形的能力。纵、横墙的布置合理与否，对建筑物的整体刚度影响很大。为了保证建筑物的整体刚度，对于砖石承重结构的纵横墙应尽量贯通，横隔墙的间距不宜过大，一般不大于建筑物宽度的1.5倍为妥。（5）设置圈梁，在建筑物的墙体设置钢筋混凝土圈梁的主要作用是增强建筑物的整体性，它在一定程度上能防止或减少裂缝的出现，即使出现了裂缝也能阻止裂缝的发展。（6）切实提高施工质量，在选择不均匀地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。图2.地基不均匀沉降引起的墙体开裂3.5防止高层建筑基础不均匀沉降的质量检验地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0；在受力范围内仍存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的地基承载力。对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计算。结束语在软弱地基上开挖基坑和修造基础时，应合理安排施工顺序，注意采用合理的施工方法，以确保工程质量和减小不均匀沉降的危害。对于高低、重轻悬殊的建筑部位，在施工进度和条件许可的情况下，一般应按照先重后轻、先高后低的程序进行施工，或在高重部位竣工并间歇一段时间后再修建轻低部位。对于具有地下室和裙房的高层建筑，为减小高层部分与裙房间的不均匀沉降，在施工时应采用施工后浇带断开，待高层部分主体结构完成时再连接成整体。如采用桩基，可根据沉降情况，在高层部分主体结构未全部完成时连接成整体。在软弱地基上开挖基坑修建地下室和基础时，应特别注意基坑坑壁的稳定和基坑的整体稳定。软弱基坑的土方开挖可采用挖土机具进行作业。但应尽量防止扰动坑底土的