地基不均勻沉降對框架結(jié)構(gòu)的影響分析研究

張 亮

中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司

地基不均勻沉降對框架結(jié)構(gòu)的影響分析研究

張 亮

中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)管理制度雖然有所完善，但是我們不得不承認(rèn)，當(dāng)前依舊存在質(zhì)量問題，而開裂就是最普遍的一個現(xiàn)象。在引起開裂的諸多因素之中，地基基礎(chǔ)不均勻沉降所引起的裂縫占據(jù)比例極大。所以，研究地基不均勻沉降對框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響具有極高的工程應(yīng)用價值。本文在分析不均勻沉降帶來危害的基礎(chǔ)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(chǎn)生的影響進(jìn)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(jié)構(gòu)；地基；不均勻沉降

1 引言

我國面積遼闊，不同地區(qū)，其地質(zhì)也會有所差異，就算是同一個區(qū)域，其地質(zhì)都不盡相同。在引發(fā)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(qū)和軟土地區(qū)，對于建筑的變形控制設(shè)計，就應(yīng)該引起建筑設(shè)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(xiàn)，會導(dǎo)致磚砌體受到一定的彎曲應(yīng)力。在彎曲應(yīng)力的作用之下，就會因為受拉應(yīng)力，導(dǎo)致砌體出現(xiàn)裂縫。考慮到建筑結(jié)構(gòu)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(xiàn)，但是如果量端的沉降高，那么就會呈現(xiàn)出倒八字[1]。

2.2 柱體斷裂或壓碎

出現(xiàn)地基不均勻沉降，中心就會受到柱體壓力，發(fā)生拉裂現(xiàn)象，甚至還會直接出現(xiàn)壓碎失穩(wěn)的問題。

2.3 建筑物傾斜

對于高層建筑物，出現(xiàn)不均勻的地基沉降，就會出現(xiàn)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(fā)展，其重心也會發(fā)生偏移現(xiàn)象。偏移嚴(yán)重，則會出現(xiàn)倒塌問題。

3 引起地基不均勻沉降的因素

3.1 內(nèi)在因素

建筑地基出現(xiàn)不均勻沉降的內(nèi)在因素主要是因為地基土層的不連續(xù)性，各向異性以及非均勻性。不同性質(zhì)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(qū)域之中的土層壓縮性能、承載力以及穩(wěn)定性都無法滿足建筑設(shè)計的要求，就有可能出現(xiàn)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(shù)規(guī)程，對于引發(fā)建筑地基不均勻沉降的原因而言，主要包含了：

(1)淺埋基礎(chǔ)地基受到了凍脹的作用；

(2)出現(xiàn)了管線斷裂或者是因為其他的原因，導(dǎo)致地基的含水率出現(xiàn)了變化，或者是出現(xiàn)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(chǔ)壓力存在較大的差異；

(4)同一結(jié)構(gòu)單元之中，地基基礎(chǔ)所擁有的壓縮性能出現(xiàn)了明顯的差異；

(5)相鄰的基礎(chǔ)壓力之間出現(xiàn)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(jīng)過任何處理的軟弱層；

(8)毗鄰的建筑基坑進(jìn)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(qū)，項目依托九龍湖片區(qū)新一輪規(guī)劃建設(shè)，是紅谷灘新區(qū)用于安置紅角洲片區(qū)拆遷安置而設(shè)計建設(shè)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(shè)有304個地面停車位，地下室設(shè)有1490個停車位，社區(qū)內(nèi)設(shè)有商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點4層、幼兒園3層、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心和文體活動中心2層樓等配套設(shè)施。合同項目投資暫定5.3億，結(jié)構(gòu)：框架剪力墻。

4.2 監(jiān)測目的

在處理地基加工時，動態(tài)觀測建筑物的主梁應(yīng)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(guī)律加以了解。通過分析對主體結(jié)構(gòu)帶來的直接影響，就可以提出建議，為后續(xù)的研究積累技術(shù)資料。

4.3 實地監(jiān)測情況

基礎(chǔ)加固施工中，應(yīng)該指派專業(yè)的人員來觀測現(xiàn)場。在本次的沉降測量環(huán)節(jié)，主要是利用相對標(biāo)高。而水準(zhǔn)基點則是通過一級水準(zhǔn)觀測來實現(xiàn)。水準(zhǔn)基點同沉降點利用二級水準(zhǔn)觀測來實現(xiàn)。在沉降的觀測過程中，還需要穩(wěn)定好水準(zhǔn)基點和沉降觀測點；另外，在觀測過程中，環(huán)境條件也應(yīng)該保持相對的一致。建筑物的沉降觀察的時間也需要嚴(yán)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(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。在水平變形縫位移測量中，則可以通過游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量，這樣才可以保證讀數(shù)的科學(xué)性，并且做好準(zhǔn)確的記錄[3]。

在施工關(guān)節(jié)，應(yīng)當(dāng)控制好觀測頻率，每天觀測一次建筑物的沉降頻率與屋頂?shù)淖冃慰p。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(jié)果分析

4.4.1 沉降結(jié)果分析

(1)等沉降曲線圖。在穩(wěn)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(wěn)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(jié)果

一期施工：從穩(wěn)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(qū)東側(cè)。對各個沉降點進(jìn)行沉降速率的測量之后，發(fā)現(xiàn)其都小于0.01mm/d～0.04mm/d，通過分析，證明沉降變形已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。從具體來看，建筑本身受到影響主要是因為C區(qū)二灰樁出現(xiàn)了抬升的問題。在B和C區(qū)域的東側(cè)進(jìn)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(dǎo)基礎(chǔ)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(xiàn)出逐漸遞減的狀態(tài)，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(jīng)過了三個月的連續(xù)觀測后，從數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析證明其已經(jīng)趨于穩(wěn)定。從施工來看，高壓注漿是引發(fā)沉降的主要因素，因其會讓地基土軟化，使得區(qū)域的地基剛度達(dá)不到要求，進(jìn)而引發(fā)彼此之間的架越。由于筏板-上部結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(jìn)行第一期加固，BC東側(cè)選擇的高壓旋噴樁，BC伸縮段下方，同水泥漿進(jìn)行一定的融入，具備較大的強(qiáng)度。所以，在施工中，BC區(qū)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(huán)節(jié)，很容易出現(xiàn)遇水失陷的問題。上部結(jié)構(gòu)-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(jié)果分析

(1)測點觀測數(shù)據(jù)與時間-變化曲線：

圖3 第一期縫寬一時間關(guān)系曲線

圖4 第二期縫寬一時間關(guān)系曲線

(2)變形縫距離觀測結(jié)果分析。

一期施工：從觀測結(jié)果來看，從施工階段開始，一直到建筑物變形趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，上述圖3之中已經(jīng)詳細(xì)的表述出都發(fā)生了不同程度的縫隙縮小，其變形縫的實際變化同沉降規(guī)律也能夠基本的匹配。二期施工。從觀測結(jié)果來看，從施工階段開始，一直到建筑物變形趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，上述圖4之中已經(jīng)詳細(xì)的表述出都發(fā)生了不同程度的縫隙縮小，其變形縫的實際變化同沉降規(guī)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(dǎo)致小幅度的波動出現(xiàn)。就曲線圖而言，其變化整體呈現(xiàn)出穩(wěn)定-縮小-穩(wěn)定的趨勢，但沒有對溫度因素加以考慮，所以，結(jié)果是相對的。

5 結(jié)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(jié)構(gòu)造成的影響也是難以估計的。通過地質(zhì)勘測、設(shè)計、施工以及正常施工階段的措施，就可以對地基出現(xiàn)的不均勻沉降進(jìn)行有效的可能告知。當(dāng)?shù)鼗痪鶆虺两涤绊懙浇ㄖ锝Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，或者是造成一定危害，就需要針對出現(xiàn)地基不均勻沉降進(jìn)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(yīng)的措施，確保地基不均勻沉降得到有效的控制，進(jìn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)影響的反分析研究[D].天津大學(xué)，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(xué)歷：本科，研究方向：市政、建筑工程施工。