地基不均勻沉降導致建筑開裂分析

【摘 要】地基不均勻沉降對建筑結構產生的危害重大，本文以工程實例，分析了因為鄰近建筑的施工，對已有建筑產生的影響。

【關鍵詞】地基不均勻沉降;裂縫 

The foundation asymmetry sink to decline to cause a building to open crack analysis

Zeng Chao-hui

(Hunan Province power company logistics service center Changsha Hunan 410001)

【Abstract】The foundation asymmetry sink to decline to building structure creation of endanger graveness， this text with engineering solid example， analysis because of close by building of construction， to have already have building creation of influence.

【Key words】The foundation asymmetry sink to decline;Crack

1. 引言

地基不均勻沉降是引起土木、建筑工程事故的主要原因之一。混凝土結構、磚混結構建筑物曾發生了較多因不均勻沉降導致建筑物開裂的例子。尤其在近年來，隨著城市區域的不斷擴張，建筑用地的規模不斷增大，城市建筑的得到了迅速發展。但是在建筑施工過程中，因為基礎開挖，放炮施工導致周圍建筑受損的情況屢見不鮮。特別在地質較為復雜的情況下，尤其容易引發相鄰建筑的地基不均勻沉降，對結構造成安全隱患。

2. 建筑結構基礎不均勻沉降的表現形式

當地基基礎產生不均勻沉降時，其表現形式大多是底層墻體開裂，嚴重時可能向上繼續延伸。斜裂縫一般發生在建筑物縱墻的兩端，或建筑物的中部以及建筑物的陽角。斜裂縫成因是由于地基局部沉降，使墻體承受較大的剪力，當砌體受拉應力超過其抗拉強度時，即發生斷裂;水平裂縫多發生在窗間墻。當發生局部不均勻沉降時，沉降單元上部受到阻力，使窗間墻受到較大的水平剪力，當砂漿強度不足以抵抗該剪力時，即發生水平裂縫。垂直裂縫大多在較寬窗的窗臺中部。當發生不均勻沉降時，窗間墻因受荷載較大，窗臺因其上負有窗重，荷載很小，因此窗臺墻相當于反梁而窗間墻相當于反梁支座，窗臺墻因反向變形過大而開裂，上寬下窄。

3. 地基不均勻沉降的原因

由基礎沉降計算公式: S∝σ2hEs，分析可知:附加應力 σ2、地基壓縮層厚度 h以及地基土的壓縮模量 Es相差懸殊，是導致地基不均勻沉降的本質因素;土體中孔隙的存在是土體具有可壓縮性、導致建筑物沉降的內在原因;基底附加應力 p是引起地基土壓縮、導致建筑沉降的外因。具體來說，引起基礎不均勻沉降的原因可分為下列幾類:

3.1 地基土本身的不均勻性。

地基土并不是單一的勻質材料，但在設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 r、壓縮模量 E、密實度 ρ等，這樣就使計算與實際有一定的誤差。因此，盡管設計時計算得很認真，也并不能保證建筑物能夠完全均勻沉降。

3.2 施工中出現的問題。

由于施工時地基處理的不好，或因地質勘探不細，沒有發現地下的某些不良地質現象，如暗洪、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。

3.3 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生的影響等。

3.4 計算過程中的不正確因素的影響。

主要是計算過程中，沉降經驗系數的取值及一些人為的計算方法選擇的影響。

3.5 地基面積安全儲備的不同。

在具體設計中，對承受外荷載較大的部分，設計者會給予精確計算，而對外荷載較小的部分，往往會采取估算方法，并給予相對較大的富余量，而這恰恰是不可取的。

3.6 地基處理方法選取不當。

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。不同地區的地質條件千差萬別，同一地區的不同工程或者同一工程的不同部位地質條件也不盡相同，因此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。

3.7 建筑結構設計不當。

一般結構設計時，都會驗算地基承載力，使其滿足要求。但常常忽略地基承載力之內的地基差異變形，當基礎相鄰部位的上部荷載差異較大，又沒采取相應的地基處理措施時，往往都會產生差異沉降。

4. 工程分析

針對上述3.3提及的結構在建成使用過程中的意外影響，結合工程實踐討論鄰近建筑施工所產生的基礎不均勻沉降問題。

4.1 工程概況。

受損結構為某學校的體育館與學生食堂，該兩棟建筑均建于上世紀80年代，其中體育館為框架與排架混合結構，基礎為柱下獨立基礎，學生食堂為磚混結構，條形基礎，使用狀態一直較為正常。因辦學規模的擴大，學校在體育館及學生食堂附近新建了學生宿舍。在基礎施工階段，體育館與學生食堂墻體發生了不同程度的開裂。

4.2 裂縫分析。

對體育館及食堂進行了現場調查與分析，并進行了建筑沉降觀測。其中體育館裂縫可分為二類，食堂裂縫可分為三類，均與建筑的不均勻沉降有關，描述如下:

體育館裂縫:

(1)外墻靠近柱頂端附近，從墻角發生，成45°夾角的斜向裂縫。根據沉降觀測，結構部分測點出現傾斜，對墻體產生牽拉力，當主拉應力大于墻體的極限抗拉強度時，造成墻體出現接裂縫;

(2)內墻廊道樓梯間與體育館之間產生豎向裂縫，該建筑為對稱結構，中間廊道樓梯間為框架結構，南北體育館為排架結構，廊道與羽毛球館設置有伸縮縫，由于體育館出現側向傾斜，導致內墻出現豎向裂縫。

學生食堂裂縫:

(1)門窗洞口附近及部分墻體出現的斜向裂縫，此類裂縫寬度一般小于1mm;

(2)沿墻角處產生的豎向裂縫，此類裂縫寬度在3~6mm;

(3)在梁下出現的受力斜向裂縫，此類裂縫寬度較大;

該建筑為砌體結構，對不均勻沉降較為敏感，在地基不穩定的情況下易在上部墻體上產生裂縫，特別是門窗洞口和局部受壓等薄弱部位，裂縫開展較寬。

5. 結論

建筑結構的基礎產生不均勻沉降引起上部結構的過大變形、開裂、傾斜甚至破壞。而造成基礎不均勻沉降的原因有很多，對于因為施工而引發周邊建筑出現此類情況的事件也不在少數。在施工準備及過程中，對已有建筑進行詳細的評估，地質條件的調查了解，采取相應的保護措施，是避免出現此類情況的必要手段。

參考文獻

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[文章編號]1006-7619(2010)07-06-151