浅析建筑物地基不均匀沉降的处理方法

中图分类号： TU47 文献标识码： A 文章编号：

摘 要：随着城市建设用地日益紧张，建筑物的密集程度日益提高，在高层建筑工程中，不均匀沉降已成为地基面临的主要问题之一。那么如何做好地基处理是整个建筑体结构的重点工作。本文在在介绍建筑物地基不均匀沉降带来的危害的基础上，从不同方面分析和总结了其产生的原因，深入研究防治措施并且阐述了针对软弱地基与不良地基的处理方法，以求达到有效预防、控制建筑物不均匀沉降的产生，最终消除事故根源的目的。

关键词：不均匀沉降；地基处理；防治措施

一、建筑物地基面临的问题与危害

1.建筑物地基常见的问题

就常见的建筑物而言，其地基一般存在的问题有以下四种:(1)强度及稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重及外部荷载的剪切作用时，地基将发生局部或整体剪切破坏。(2)压缩及不均匀沉降问题。当地基在上部结构的自重及外部荷载作用下，地基部分高度差异及强度不均匀，其各部分的沉降总是不均匀的，当不均匀沉降超过一定限度时，将会导致构筑物功能性、结构性的破坏，影响到构筑物的正常使用。(3)地基的渗漏量或水力比超过允许值时，会发生水量流失或因潜蚀及管涌而导致失事。(4)地震、机器及车辆的振动等动力荷载可能使地基土特别是饱和无粘性土发生液化、失稳及震陷等危害。

一般而言，前两种情况最为常见，其问题的原因多与地基土的种类密切相关，其中以软弱地基与不良地基两类地基最易导致地基问题，本文就建筑物的地基发生不均匀沉降情况进行重点分析与讨论。

2. 地基不均匀沉降的危害

在实际工程中，天然地基土具有一定的压缩性，因此，在自重应力和附加应力的作用下，地基将产生一定的沉降。一般来说，地基产生均匀沉降，对建筑物本身影响不大，可以预留沉降标高加以解决。但是由于地基软弱、土层厚度变化大，土层在水平方向软硬不一、建筑物荷载相差较大或基础类型、尺寸的差异等原因，容易使地基产生过量的不均匀沉降，造成建筑物倾斜，引起上部结构产生附加应力或上部结构附加应力增加，当不均匀沉降超过建筑物承受的限度时，即造成墙体或楼面开裂等事故，甚至使整个结构严重倾斜，影响建筑物使用，危及人类安全。

总体来说，不均匀沉降对工程的危害主要表现在两个方面:一是使上部结构产生过大附加应力；二是使建筑物底层层高减小，建筑物总高度减小。因此，采取有效措施防止或减轻不均匀沉降，在建筑设计中至关重要。

二、地基不均匀沉降产生的原因

1.地基方面

地基方面对建筑物不均匀沉降的原因主要在于受土的物理力学性质影响。对于粘土而言，首先是粘土侧向位移的影响。沿河、沿湖或是沿海边的建筑，在重力作用下，粘土层会向岸边移动。类似这种粘土层的水平位移，有时也发生在与已有建筑物相邻近的深挖工程中，它一方面产生侧移，另一方面也导致沉降。其次是由于粘土层干燥、收缩而使建筑物产生沉降。伴有较大热源的建筑物(如锅炉房等)，当其热量传递到地基内时，往往导致粘土层水分蒸发，地基土收缩，从而使建筑物产生较大的局部或整体沉降。而对于软土层来说，其厚度不均也会引起不均匀沉降。因地层倾斜等原因造成建筑物下部地基软土层厚度不均，由于软土层厚的部分压缩量大，而薄的部分压缩量小，从而造成建筑物的不均匀沉降。当建筑物跨建在不同类型的地基上，如有未固结和已固结的地基，松砂层和砂砾层地基等沉降状况不同，必然形成不均匀沉降。

2. 基础和上部结构

基础主要是基础形式的不同而引起的不均匀沉降，而上部结构主要是桩基础和结构的相互作用等。第一种基础的形式是采用不同的桩基础结构。若建筑物一部分被桩基础支承，另一部分被加固的地基支承，造成基础结构的受力状况和沉降各自不同，必将引起建筑物的不均匀沉降。这种情况也常常发生在建筑物各部分重量显著不同或不同时期进行改建、扩建的工程中。第二种是采用了同类型的基础结构，但其形状、分布有显著差异，将产生不均匀沉降。

3. 周围环境条件的改变

(1)原来的地下水位发生变化。在已有建筑物附近开挖基坑工程中，采用排水法处理地下水或大量开采地下水时，都会使局部地下水位下降。(2)在已有建筑物的附近建造新的建筑物时，造成地基应力重叠。在新旧基础应力场作用下，将会产生地基应力互相叠加，使原有地基荷载加大，会造成新建建筑物地基和基础的倾斜现象，其损伤程度随着基础结构与荷载大小和面积的差异而不同。(3)振动作用的影响。铁路、公路等交通荷载的作用，或是某些机械设备振动的影响，都会使建筑物产生缓慢的不均匀变形和沉降。

三、针对性的地基处理技术

1. 针对软弱地基的处理办法

软弱地基上的建筑物总会产生一定的不均匀沉降，不同软弱地基有不同的沉降原因及危害。以软弱土层为持力层时一般遵照下列规定:淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施；充填土，建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；对于有机质较多的生活垃圾和对基础有侵蚀作用的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层，具体可以采用以下几种方法进行处理:

(1)夯实水泥土桩复合地基。夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定配比，在孔外充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，制成均匀的水泥土桩。通过在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。与搅拌水泥土桩相比，夯实水泥土桩桩体有较高强度。夯实水泥土桩复合地基具有桩身强度均匀、施工速度快、不受场地的影响、造价低、无污染等特点。根据工程实际情况，夯实水泥土桩成孔可采用机械成孔(挤土、不挤土)或人工成孔，混合料夯填可采用人工夯填和机械夯填。此方法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。处理深度不宜超过l0m。

(2)水泥粉煤灰碎石柱(CFG桩)复合地基。复合地基成套技术水泥粉煤灰碎石桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩(简称CFG桩)，通过在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层保证桩、同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。桩端持力层应选择承载力相对较高的土层。水泥粉煤灰碎石桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点，并有较大的使用范围。根据工程实际情况，水泥粉煤灰碎石桩常用的施工工艺包括长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩、振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔灌注成桩。此方法适用于处理粘性土、粉土、砂和已白重固结的素填土等地基。就基础形式而言，既可用于条形基础、独立基础，也可用于箱形基础、筏形基础。在地基处理工程中有着广泛的应用，经济效益显著。另外还有传统的预压处理法、砂井和塑料排水板加固法、强夯法等。

2. 针对不良地基的处理办法

2.1 湿陷性黄土地基的处理

(1)在湿陷性黄土厚度较小的建设场地，一般采用单一的地基处理方法。如湿陷性土层下的地层为较厚、且承载力较高的砂砾石等地层时，可以采用换填法，挖除上部湿陷土层，用砂石或碎石回填进行地基处理，可以达到满意的效果。当湿陷性土层以下的地层承载力较低时，则可以采用桩基础穿透湿陷性土层，将桩端支承在可靠的地层中；当湿陷性土层较薄，而地层中存在埋深不大且承载力较高的砂层或砂卵石等地层时，可以采用预制桩穿透湿陷性土层，将桩端支承在砂层或砂卵石等地层上。

(2)在湿陷性黄土厚度较大建设场地，一般采用复合型的地基处理方法。先用挤密桩预处理以消除湿陷性，再施工桩基础。当建筑物荷载较大时，可采用素混凝土挤密桩和钢筋混凝土灌注桩复合型地基处理方法。在岩土工程条件具备时，也可采用素混凝土挤密桩和钢筋混凝土灌注桩后注浆复合型地基处理方法、素混凝土挤密桩和预制桩等复合型地基处理方法。当建筑物荷载不大时，也可采用素混凝土挤密桩和CFG桩复合型地基处理方法；同样根据工程条件也可采用灰土桩和粉喷桩复合型等地基处理方法。此外，在条件具备时，也可采用灰土挤密桩(DDC法)复合地基等地基处理方法。

2.2 膨胀土地基的处理

(1)膨胀土地区建筑物的处理方案，一般情况可参考下表进行:

(2)基础砌置深度一般不宜小于大气影响深度。若地基土的组成上部是膨胀土、下部是非膨胀土，当其膨胀土的厚度较小时，可把基础砌置于非膨胀土之上；若地基土的组成上部是非膨胀土、下部是膨胀土，当其非膨胀土的厚度较大时基础深度宜浅埋。

(3)若用加深基础处理，上部结构措施亦可适当减少，反之上部结构需相应加强。

(4)墩基和桩基上的地圈梁宜与地面脱空10~20cm。同时应该对建筑场地的排水系统进行完善，防止雨水和生活、生产废水等渗入基础改变土层含水量。此外，还应对上部建筑进行结构处理和保湿处理以共同减小膨胀土地基对建筑物产生不均匀沉降的影响。

参考文献：

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[2]庄宇,王立安.浅谈预防建筑基础产生不均匀沉降的措施[J].硅谷, 2010,(01).

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