如何防止高层建筑基础不均匀沉降

摘要：由于高层建筑主楼与裙房高差显著，上部结构荷载分布很不均匀，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，本文针对性地提出有效的预防控制措施，并提出有效的对策。

关键词：高层建筑；基础沉降；不均匀沉降

Pick to: the high-rise building the main building and podiums elevation difference is remarkable, and the upper structure of the load distribution is not uniform, causing foundation happened too much uneven settlement, light caused by the housing wall cracking, heavy then cause building structure whole or local dip even collapse, seriously affecting the safe use of the building. Therefore, this article puts forward effective prevention and control measures, and puts forward effective countermeasures.

Keywords: high-rise building; Foundation settlement; Uneven settlement

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

高层建筑是随着社会经济发展与技术进步发展起来的。随着高层建筑的逐渐增多，工程技术人员在高层建筑的设计与施工问题上积累了越来越多的经验。在众多的高层建筑中，有相当一部分由于功能或造型上的需要，往往沿其四周配上低层房屋(通常不高于六层)，作为娱乐室、商场、餐厅、汽车库等，形成所谓裙房。对于这样大面积、多功能、荷载差异大、结构或基础类型不同的建筑物，考虑到沉降、温度收缩和体形复杂对房屋结构的不利影响，常用沉降缝、伸缩缝或防震缝将房屋分成若干独立的部分，从而消除沉降差、温度应力和体形复杂对结构的危害。

引起建筑基础不均匀沉降的原因有哪些呢？

首先是地质勘察报告的准确性差、真实性不高。实际施工中,有些工程不进行地质勘察盲目施工;有的勘察不按规定进行,如钻探中布孔不准确或孔深不到位;有的抄袭相邻建筑物的资料等,都会给设计人员造成分析、判断或设计错误,使建筑物可能产生沉降或不均匀沉降,甚至发生结构破坏。

其次是设计方面存在问题。建筑物长度太长;建筑体型比较复杂凹凸转角多;未在适当部位设置沉降缝;基础及建筑物整体刚度不足;建筑物层高相差大所受荷载差异大;地基土的压缩性显著不同、地基处理方法不同;以及设计方面的错误等都会引起建筑物产生过大的不均匀沉降。

最后是施工方面存在问题。没有认真进行验槽;基础施工前扰动了地基土;在已建成的建筑物周围推放大量的建筑材料或土方;对于砖砌体结构,砌筑质量不满足要求,砂浆强度低、灰缝不饱满、砌砖组砌不当、通缝多、拉结筋不按规定设置等,也会引起建筑物建成后产生不均匀沉降。

由此可见,高层建筑地基基础不均匀沉降的造成原因是一个较复杂的问题,在实践当中应该针对具体情况具体分析。

不均匀沉降对高层建筑物的危害：首先是导致建筑物倾斜。例如闻名于世的意大利比萨斜塔, 塔高54. 5米。由于建造在不均匀高压缩性上,致使塔基产生不均匀沉降,北侧下沉1米多,南侧下沉有3米,塔身侧移达5. 8米之多。

其次是导致建筑物严重下沉。例如著名的上海锦江饭店,始建于上世纪30年代。建在软土地基上,建筑物绝对沉降达2. 6m,使原底层陷入地下,成了半地下室,严重影响使用。

还有导致房屋墙体开裂。某住宅楼,分东、西两个单元,房屋内外的墙壁、地面出现裂缝现象。而大楼地基下陷所产生的压力,令许多住户家的墙壁瓷砖断裂、脱落,窗户玻璃上有了裂缝。检测鉴定站的专家对大楼进行了鉴定,鉴定报告称:“该楼墙体裂缝....已影响住户安全使用,应采取措施予以加固。”专家认为裂缝的主要原因是地基不均匀沉降所致。

由此可见,不均匀沉降对房屋结构造成的危害最为严重,不仅使基础出现裂缝,而且使上部建筑结构开裂,甚至房屋整体倾斜。

施工沉降观测要正确认识不均匀沉降对房屋结构造成的危害，保证高层建筑的正常使用寿命和安全性，就应该进行正确的施工沉降观测，这样可以为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，以指导合理的施工工序，预防在施工过程中出现不均匀沉降。所以，进行施工沉降观测也是预防建筑基础不均匀沉降的措施之一。

裙楼桩基沉降原因有很多如：

(1)主楼基坑大开挖时,只对基坑南向边坡进行了有效支护,东、西、北向均未进行边坡支护。上海地区土质松软,含水量高,而且开挖时间正好是1996年8月～9月间,南方多雨,基坑开挖完不到10天,由于连续几天的降雨,致使主楼基坑东、西、北三个方向边坡垮塌,东西两侧较为严重。靠近主楼的东西裙楼的桩位检测结果显示,两排桩均发生不同程度的水平位移。

(2)施工顺序不合理。本工程主楼16层,群楼6层,荷载差异大,应该先施工主楼,待主楼沉降一部分,再施工裙楼,抵消部分由于主楼沉降对裙楼的影响,最终使主裙楼沉降达到平衡。但施工单位为了加快工程进度和方便施工,主裙楼同时施工。最终导致主裙楼沉降产生差异(见图5) 。

(3)沉降缝宽度变小。沉降缝中的施工垃圾未清理,个别部位已堵实。主楼悬挑连系梁施工时跑模,使沉降缝宽度变小。本工程在验收时,个别部位沉降缝净宽度由原设计的150mm变成不足80mm。

(4)施工中未及时纠偏。施工放线及标高测量时,完全能够发现楼面标高不一致,但这一点,施工单位没有重视和调整。通过综合分析, 前两个原因为裙楼差异沉降的主要因素,后两种因素则进一步促进了裙楼的差异沉降。

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，针对裙楼整体倾斜的问题,在分析其差异沉降原因基础上提出了以下三种处理方案:

①东西裙楼为独立柱的桩基础,各基础之间用拉梁连接。为了增加基础的承压面积,减少基底的附加应力,把现有的地面挖开,在基础之间做钢筋混凝土底板,与基础和连梁接,形成钢筋混凝土的筏板基础,充分发挥桩间土的作用,达到抑制沉降的目的。

②加大主楼和裙楼之间沉降缝的宽度,避免结构碰撞。

③对东西裙楼进行加压纠偏,由于裙楼上部结构刚度好,可在远离主楼一侧的裙楼基础和楼板加载,使其沉降大于靠近主楼的一侧,达到裙楼基础的沉降基本均匀一致。

根据当时主、裙楼的实测沉降资料,主楼、裙楼的沉降已逐步趋向稳定。近四十天观测资料是:大多数观测点已不沉降,极少点还在沉降,个别点还有反弹。这表明桩与土已开始固结,即使有将孔底的沉渣和泥浆一起排出,并向孔中注入清水或泥浆,直至沉渣厚度满足规范要求。

对于摩擦端承型的嵌岩桩,在必要的情况下可采取沉渣处理措施。导管安装后,从孔底向孔中注入一定数量的水泥浆,挤出孔底一定范围内的泥浆,使孔底一定范围由水泥浆组成,然后在较稀的水泥砂浆中抛砂球,桩的底部水泥浆、砂粒、钻孔石屑组成的浆液固化为强度较高的结石体。如灌注前沉渣控制困难或失败,可以采用后压浆法处理,以提高桩的承载力。

参考文献

[10]曾国熙等．《地基基础处理》．北京：中国建筑工业出版社，1994.

[11]张延庆，战永亮．《高层建筑物地基不均匀沉降时的内力分析》．工程力学，1998

[12]王磊.《房屋建筑的不均匀沉降与整治》．铁道建筑，2003

[13]吕鹏，商文磊．《多层砖混结构建筑物地基不均匀沉降的原因及防治措施》． 2003