地基不均勻沉降對框架結構的影響分析研究

張 亮

中鐵十六局集團第四工程有限公司

地基不均勻沉降對框架結構的影響分析研究

張 亮

中鐵十六局集團第四工程有限公司

隨著國民經濟的不斷發展，建筑行業管理制度雖然有所完善，但是我們不得不承認，當前依舊存在質量問題，而開裂就是最普遍的一個現象。在引起開裂的諸多因素之中，地基基礎不均勻沉降所引起的裂縫占據比例極大。所以，研究地基不均勻沉降對框架結構產生的影響具有極高的工程應用價值。本文在分析不均勻沉降帶來危害的基礎上，探討引起地基不均勻沉降的主要因素，通過具體的實例對產生的影響進行分析，希望可以對地基不均勻沉降的研究更為透徹。

框架結構；地基；不均勻沉降

1 引言

我國面積遼闊，不同地區，其地質也會有所差異，就算是同一個區域，其地質都不盡相同。在引發建筑工程事故中，地基不均勻沉降是主要原因之一。針對不均勻沉降的控制是一個非常重要的研究課題，尤其是在濕陷性黃土地區和軟土地區，對于建筑的變形控制設計，就應該引起建筑設計師們的重視。

2 地基不均勻沉降帶來的危害

2.1 墻體裂縫

地基不均勻沉降的出現，會導致磚砌體受到一定的彎曲應力。在彎曲應力的作用之下，就會因為受拉應力，導致砌體出現裂縫。考慮到建筑結構長高比較大的建筑，其中間位置上的沉降要比兩端大，這樣就會有八字裂縫出現，但是如果量端的沉降高，那么就會呈現出倒八字[1]。

2.2 柱體斷裂或壓碎

出現地基不均勻沉降，中心就會受到柱體壓力，發生拉裂現象，甚至還會直接出現壓碎失穩的問題。

2.3 建筑物傾斜

對于高層建筑物，出現不均勻的地基沉降，就會出現建筑物傾斜的問題。一旦超出一定的傾斜程度，就會直接威脅到建筑物的安全性。隨著傾斜的發展，其重心也會發生偏移現象。偏移嚴重，則會出現倒塌問題。

3 引起地基不均勻沉降的因素

3.1 內在因素

建筑地基出現不均勻沉降的內在因素主要是因為地基土層的不連續性，各向異性以及非均勻性。不同性質的地基土層，其承載能力和壓縮性能有著懸殊。如果某一個區域之中的土層壓縮性能、承載力以及穩定性都無法滿足建筑設計的要求，就有可能出現不均勻沉降的問題[2]。

3.2 外部因素

按照建筑工程裂縫防治技術規程，對于引發建筑地基不均勻沉降的原因而言，主要包含了：

(1)淺埋基礎地基受到了凍脹的作用；

(2)出現了管線斷裂或者是因為其他的原因，導致地基的含水率出現了變化，或者是出現局部沉陷的問題；

(1)地下水位突然升高，或者是相毗鄰的工程施工降水；

(2)在建筑物的周邊堆放了過多的重物；

(3)相同的地基其基礎壓力存在較大的差異；

(4)同一結構單元之中，地基基礎所擁有的壓縮性能出現了明顯的差異；

(5)相鄰的基礎壓力之間出現了相互的影響作用；

(6)墻體同管溝之間沒有留下空隙；

(7)在地基的局部位置上還存在沒有經過任何處理的軟弱層；

(8)毗鄰的建筑基坑進行開挖的過程中造成了影響；

(9)針對特殊地基的處理情況。

4 工程實例分析

4.1 工程背景

南昌市站西花園還建房工程位于南昌市九龍湖片區，項目依托九龍湖片區新一輪規劃建設，是紅谷灘新區用于安置紅角洲片區拆遷安置而設計建設的高層住宅建筑。本項目占地面積78965.83平方米，總建筑面積274625.99平方米。地上設有304個地面停車位，地下室設有1490個停車位，社區內設有商業服務網點4層、幼兒園3層、社區衛生服務中心和文體活動中心2層樓等配套設施。合同項目投資暫定5.3億，結構：框架剪力墻。

4.2 監測目的

在處理地基加工時，動態觀測建筑物的主梁應變情況、豎向位移以及建筑物的水平位移，這樣可以對樓梯的沉降以及具體的變形規律加以了解。通過分析對主體結構帶來的直接影響，就可以提出建議，為后續的研究積累技術資料。

4.3 實地監測情況

基礎加固施工中，應該指派專業的人員來觀測現場。在本次的沉降測量環節，主要是利用相對標高。而水準基點則是通過一級水準觀測來實現。水準基點同沉降點利用二級水準觀測來實現。在沉降的觀測過程中，還需要穩定好水準基點和沉降觀測點；另外，在觀測過程中，環境條件也應該保持相對的一致。建筑物的沉降觀察的時間也需要嚴格控制，尤其是在首次觀測中，需要校核，所以，需要確保精度達到預期的目標。在水平變形縫位移測量中，則可以通過游標卡尺進行測量，這樣才可以保證讀數的科學性，并且做好準確的記錄[3]。

在施工關節，應當控制好觀測頻率，每天觀測一次建筑物的沉降頻率與屋頂的變形縫。等待完成之后，可以將觀測頻率延長到每一周一次。

4.4 觀測結果分析

4.4.1 沉降結果分析

(1)等沉降曲線圖。在穩定了第一期加固沉降之后，對于本次沉降量所得到的等沉降曲線圖見圖1所示。

圖1 第一期沉降曲線圖

在穩定了第二期加固沉降之后，對于本次沉降量所得到的等沉降曲線圖見圖2所示。

圖2 第二期沉降曲線圖

(2)分析稱將結果

一期施工：從穩定之后的沉降曲線圖可以看出，沉降量大的點主要集中在C區東側。對各個沉降點進行沉降速率的測量之后，發現其都小于0.01mm/d～0.04mm/d，通過分析，證明沉降變形已經處于穩定狀態。從具體來看，建筑本身受到影響主要是因為C區二灰樁出現了抬升的問題。在B和C區域的東側進行旋噴樁的注漿，使得土體地基受到擾動破壞了整體承載力，引導基礎沉降。二期施工：從沉降曲線圖來看，CD伸縮縫最大，朝著南北方向呈現出逐漸遞減的狀態，其變形成盆形。本次施工中，CD伸縮縫處沉降量為20mm，沉降速度為1.20mm/d。在經過了三個月的連續觀測后，從數據統計分析證明其已經趨于穩定。從施工來看，高壓注漿是引發沉降的主要因素，因其會讓地基土軟化，使得區域的地基剛度達不到要求，進而引發彼此之間的架越。由于筏板-上部結構共同體南北方向之上的線剛度與東西方向之間有著較大的差異。因此，南北方向上出現的變形較大，同時沉降不均勻性較大，但是東北方向則相對偏弱。就地基因素來看，進行第一期加固，BC東側選擇的高壓旋噴樁，BC伸縮段下方，同水泥漿進行一定的融入，具備較大的強度。所以，在施工中，BC區筏板沉降變形處于同一平面上；CD伸縮縫下的地基為黃土以及垃圾土，在注漿環節，很容易出現遇水失陷的問題。上部結構-地基共同體的剛度在伸縮縫處的最小，所以，在這一位置的變形和沉降量都很大[4]。

4.4.2 屋頂變形縫觀測結果分析

(1)測點觀測數據與時間-變化曲線：

圖3 第一期縫寬一時間關系曲線

圖4 第二期縫寬一時間關系曲線

(2)變形縫距離觀測結果分析。

一期施工：從觀測結果來看，從施工階段開始，一直到建筑物變形趨于穩定的狀態，上述圖3之中已經詳細的表述出都發生了不同程度的縫隙縮小，其變形縫的實際變化同沉降規律也能夠基本的匹配。二期施工。從觀測結果來看，從施工階段開始，一直到建筑物變形趨于穩定的狀態，上述圖4之中已經詳細的表述出都發生了不同程度的縫隙縮小，其變形縫的實際變化同沉降規律也能夠基本的匹配。在觀測中，溫度也會造成一定的影響，導致小幅度的波動出現。就曲線圖而言，其變化整體呈現出穩定-縮小-穩定的趨勢，但沒有對溫度因素加以考慮，所以，結果是相對的。

5 結束語

總而言之，引起地基不均勻沉降的原因有很多，對于建筑物結構造成的影響也是難以估計的。通過地質勘測、設計、施工以及正常施工階段的措施，就可以對地基出現的不均勻沉降進行有效的可能告知。當地基不均勻沉降影響到建筑物結構穩定性，或者是造成一定危害，就需要針對出現地基不均勻沉降進行原因分析，并確定實際的影響范圍，這樣才可以制定相對應的措施，確保地基不均勻沉降得到有效的控制，進而保證建筑物本身的安全。

[1]董海根,呂月紅.濱海軟土地基不均勻沉降對框剪結構影響的反分析研究[J].中國西部科技，2011(9);13～15.

[2]鄭輝.不均勻沉降對框架混凝土結構的影響解析[J].四川水泥，2015(9);88.

[3]黃林賢.不均勻沉降對RC框架結構影響的分析[J].建筑,2013(12)：60～61.

[4]于潔.地基不均勻沉降對二元件簡化模型剪力墻結構影響的反分析研究[D].天津大學，2013.

張亮，性別：男，籍貫：黑龍江省綏棱縣，民族：漢族，出生：1983年7月，職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：市政、建筑工程施工。