建筑工程結構基礎沉降原因與對策研究

吳忠誠 鐘詩斌

摘 要：地基具有壓縮性，當建筑物的上部結構形式、荷載變化、地基自身承載能力、地基地質及水文，以及建筑選材等等因素都會導致建筑工程結構基礎沉降，從而危害建筑物的安全和穩定。為此，在掌握沉降量的基礎上，從建筑、結構、施工等方面做好建筑工程結構基礎沉降防治工作。

關鍵詞：建筑工程；結構基礎；沉降

1 概述

天然地基具有一定的壓縮性，當建筑物的上部結構形式、荷載變化、地基自身承載能力、地基地質及水文，以及建筑選材等等因素的存在，隨著建筑物的自重應力與附加應力的產生，建筑工程結構基礎必然會產生一定的沉降。如果建筑工程結構基礎沉降過大，就會引發上部結構傾斜、開裂、失去使用功能等等事故，甚至會讓整個建筑結構發生倒塌，危及安全。因此，做好建筑工程結構基礎沉降的預防和處置具有積極的現實意義。

2 建筑工程結構基礎沉降原因分析

建筑工程結構基礎沉降一方面是因地基土在建筑物荷載作用下產生壓縮變形，而導致地基出現沉降；另一方面是由于建筑物荷載過大，超過了地基持力層自身所能承受的荷載范圍。主要原因有：

2.1 設計因素

建筑結構在建設之前需要精準設計，需要對建筑結構進行充分計算，計算出它的地基承載能力，保證地基設計承載力滿足施工要求，如果建筑設計人員對勘探資料不進行認真分析，在設計時沒有驗算地基與基礎、建筑物的整體強度、剛度以及穩定性。對地基承載力之內的地基差異變形沒有做到精確的計算和分析，一旦地基基礎周圍一定區域內的荷載與建筑荷載發生較大差異時，沒有有效地地基處置應對措施，就容易產生建筑工程結構不均勻沉降。

2.2 施工因素

在施工時，對地基處理不當，或是地質勘探不準確時，如沒有及時發現暗洪、坑洞、墓穴等局部不良地質現象時，后期施工時處理不當很容易出現建筑工程結構基礎沉降。還有當砌磚組磚不正，通縫過多，斷磚集中使用，以及拉結筋沒有按照標準設置等等，加之施工人員責任心不強，過分追求施工進度，對施工建筑物周圍環境缺少充分的了解，造成處置不當，在一段時間過后，建筑結構基礎便會誘發不均勻沉降現象。

2.3 后期使用的原因

建筑物建成后長期使用過程中的一些因素也會容易造成結構基礎不均勻沉降，例如地下水管長期、大量漏水；臨時性大量地面承載以及相鄰新建筑的出現等等都容易造成基礎沉降。

2.4 沉降計算參數選擇不合理

建筑物地基土不是一種勻質的彈塑性材料，在進行地基基礎沉降量計算時，初始沉降依據彈性理論計算，固結沉降需要根據壓縮以及三軸實驗確定，次固結構沉降則需要根據蠕變實驗確定參數，再采用分層總和法求解[1]。這時，如果確定的相應參數不準確或者是確定的參數計算與實際產生較大誤差時，就容易導致建筑結構基礎出現不均勻沉降形象。

2.5 沉降觀測的因素

建筑物施工過程以及竣工后需要對結構沉降觀測并作出詳細的記錄，但在實際中，有關人員對該項工作不重視，不定期觀測，觀測點設置不合理以及儀器精度超差等原因造成對沉降不能做出科學的分析和判斷，帶來建筑工程沉降觀測數據不準確[2]。

3 建筑工程結構基礎沉降處理對策

3.1 確定沉降量

建筑結構基礎在長期的荷載作用下便會產生一定的沉降，這時準確預判地基沉降量為后期有針對性地采取措施提供依據。建筑結構基礎的沉降量是初始沉降、主固結沉降與次固結沉降三者的之和。通常情況下，初始沉降按彈性變形計算，隨著時間的推移，外荷載不變而地基中孔隙水不斷排除過程中發生的沉降量；次固結沉降量大多可以忽略，但在一些極軟的粘性土或深厚的高壓縮性土層中由于受到較小壓力增量比的作用，這時要給予次固結沉降量足夠重視。

3.2 處理原則

在處理建筑結構基礎沉降時，因遵守相應原則：

（1）避免沉降持續發展原則。一些建筑（如高層建筑）結構基礎沉降量差異較大，如果沉降持續發展就容易損害建筑物的安全性和穩定性，因此，首要原則是處理施工時不能加大沉降差。

（2）避免對地基做降水處理，建筑結構基礎地質復雜多變，但盡量避免對地基做降水處理，以防止建筑物基礎進一步下沉。

（3）避免增加新的基礎擾動，即便是在后期出現下沉現象時，也應盡量減少對已有建筑物地基添加新的擾動。

3.3 建筑工程結構基礎沉降處理措施

解決建筑結構基礎不均勻沉降的途徑主要是：設法增強上部結構對不均勻沉降的適應能力；二是設法減少不均勻沉降或總沉降量[3]。總的來說，主要是從以下四個方面做好處理工作。

（1）建筑措施。首先是建筑物的體型設計要做到力求簡單。建筑物包含立面與平面形狀及尺度，如果形狀復雜，就會產生較大荷載差異，容易產生地基不均勻沉降。其次把建筑物的長高比控制在一個合理范圍內。建筑物平面長度與從基礎底面算起的高度之比便是建筑物長高比，這一比之越小，建筑物的剛度就越好，對于出現地基不均勻沉降的調節效果也越好。若將建筑物的長高比控制在2.5左右，再對上部結構和基礎采取一些加強剛度的措施，基本上可以控制不均勻沉降[4]。再次是設置沉降縫。建筑物沉降量難以避免，為了防止因地基沉降引發的建筑物破壞，可以考慮在建筑物平面的轉折部位以及建筑高度和荷載差異較大處設置沉降縫，以避免臨近單元發生傾斜擠壓。最后是調節一些設計標高。因此，應適當提高室內地坪和地下設施的標高；給建筑物與設備間預留一定凈空。

（2）結構措施。首先是減輕建筑物的自重。建筑物的自重直接影響到建筑物結構基礎承受的荷載，因此，減少沉降有效的措施之一便是減輕建筑物的自重，選用一些輕質建材，如多孔磚、

加氣磚等等。其次是減少或調節基礎底面附加應力，如在設置地下室，盡量使用已經挖出的土重去對其他部分或是全部建筑物進行補償；其次是加大基礎剛度。尤其是要加強軟地基以及不均勻地基的抗變形能力，如選擇使用剛度較大的筏形、交叉梁以及箱型基礎。再次是設置圈梁。設置圈梁能夠有效提升磚石承重墻房屋的整體性，對于墻體抗拉、抗剪等能力的提升具有積極意義，還可以有效防止墻體產生裂縫等等。最后是選用非敏感性結構。實踐表明，相同情況下，不同的建筑設計結構對不均勻沉降具有不同的敏感性。例如，選擇排架結構和三絞拱結構能夠有效減少附加應力的產生。此外，合理布置縱、橫墻，可以提升建筑物整體剛度，有效應對地基不均勻沉降。

（3）施工措施。合理選擇施工方法，安排施工順序，可以減少建筑物因不均勻沉降而造成的危害。如選擇逆作法，可以將排土量降到最低，又能保證主體建筑物結構重量的平衡；選擇應力解除法，當地基出現不均勻沉降時，在沉降較小的一邊按照相應的力度打一些斜孔，將局部的應力予以解除，讓地基中的應力充分分布，達到控制不均勻沉降效果；選擇后澆帶法，可以有效解決高層主樓與低層群房之間因差異沉降引發的結構內力。在具體的施工過程中，應該堅持做到：開挖基坑時盡量減少對地基周圍原狀土的擾動；當出現臨近建筑之間輕重懸殊時，應該先建較重建筑物；在有樁基礎建筑的密集建筑群中，應該先設樁；開挖地基進行降水時注意降低對周圍建筑的影響。

（4）防治措施。主要是從地基處理和加固基礎兩方面做好建筑物結構基礎不均勻沉降的防治。首先是地基處理，一般采用樁基礎，不能將基礎支撐在較軟的土石層上，而應將樁穿過較軟土層，支撐到較為堅硬的土石層上，確保把建筑物的沉降差控制在合理的設計范圍之內。其次是加固基礎，對于基礎面積過小而容易發生大沉降時，應采用加寬或者擴大基礎底面積的辦法，對基礎進行補償加固。

4 結語

總之，建筑工程結構基礎不均勻沉降的發生是由多種因素導致的結果，既有設計的原因，也有施工不當、計算不準確、地基土質較軟、上部結構荷載不均勻等等因素的存在，這些因素的存在使得建筑物在不均勻沉降過程中，導致上部開裂、變形甚至傾斜和倒塌等后果。因此，要不斷總結經驗，探索新的解決方法，有效解決建筑工程結構基礎不均勻沉降問題。

參考文獻：

[1]陳忠.高層建筑基礎不均勻沉降處理研究[J].中小企業管理與科技，2011（08）：117.

[2]閔克明，閔建，楊丹.淺談多層建筑工程不均勻沉降問題[J].陜西建筑，2010（01）：72-73.

[3]劉皓，張思淵，張學鵬.地基不均勻沉降的危害及防治[J].中國水運，2010，10（09）：220-221.

[4]張寶滿.建筑結構基礎不均勻沉降的原因及防治對策探討[J].內蒙古煤炭經濟，2010（05）：45-46.

作者簡介：吳忠誠（1978-），男，本科，江西玉山人，講師，主要從事：土木工程方面研究。