建筑結構基礎不均勻沉降原因及控制措施探討

金春偉

摘要：建筑結構地基不均勻沉降是威脅建筑、土木工程的使用質量和安全的重要原因之一，而隨著現代高層建筑不斷興起，這點表現得更為突出。本文從地基自然屬性、建筑結構以及相鄰基礎（荷載），分析了對基礎沉降的影響，并針對不均勻沉降引起的墻體開裂提出了兩點補救措施。

關鍵詞：建筑基礎；不均勻沉降；控制

前言

影響建筑基礎穩定性的未知因素、不確定因素很多，要準確地進行沉降預測并徹底解決沉降帶來的巨大危害，建筑基礎沉降觀測，地基、基礎進行加固，或針對具體結構的處理，如大底盤結構的樁筏基礎中設置沉降后澆帶，這些措施就成了確保建筑結構運營安全的重要技術保障。

1.建筑地基基礎不均勻沉降的危害及原因分析

無論是大大小小的建筑物，還是規模巨大的土木工程，它們都要座落在地球表面下一定深度的巖土地層上，而這一部分巖土地層在土力學及基礎工程領域里通常統稱為地基。因此本節從地基、建筑結構等方面來對基礎不均勻沉降進行簡要分析。

1.1地基的自然屬性

一般情況下，建筑結構的承載層多為土層，不是單一的勻質材料而且存在著孔隙，這也使土體具有可壓縮性。帶裙房的大底盤高層建筑由于主樓與裙房層數差異，兩者之間柱底荷載相差越大，使得兩者地基的壓縮性產生差異，從而產生較大的沉降差，對房屋結構造成較大影響的例子比比皆是。擬建場地的相鄰建筑打過樁，或一側建過房、預壓過或由于井點降水均會引起較大的不均勻沉降。長期在施工一線的工作者不難發現，鉆機鉆孔過程中，有冒氣、冒水、冒砂現象，噴出的水污染了鄰近的填充墻墻體，這也進一步證明在人為干擾情況下，土體壓縮性會發生變化

1.2建筑結構對地基沉降的影響

在建筑物設計方面，平面形狀復雜的建筑物，縱、橫單元交叉處基礎密集荷載顯著不同，地基中由于單元荷載產生的附加應力相互重迭，加之上部結構的平面不規則和體型變化復雜，各部分的剛度不對稱，很容易遭受地基不均勻沉降的損壞。建筑物體型復雜，高低（或輕重）變化較大，地基各部分所受的荷載輕重不同，而又未在適當部位設置沉降縫自然容易出現過量的不均勻沉降。基礎作用的強弱取決于基礎與地基的相對剛度、基底下塑性區的大小以及土的壓縮性。一般說來，無論是粘性土還是無粘性土地基，只要基礎埋深和基礎面積足夠大，而荷載不太大時，基底反力均呈馬鞍形；而均布荷載下柔性基礎的基底沉降是中部大、連緣小，剛性基礎受荷后，基礎不彎曲。

1.3相鄰基礎（荷載）的影響

建筑物荷載不僅使建筑物地基土產生壓縮變形，而且由于地基中附加應力的向外擴散，在相鄰范圍內的土層，也會產生壓縮變形。其表現形式主要有以下幾方面：

1）不同建筑的基礎彼此靠得很近，若荷載差異大，基礎的面積接近或有差異，一般均會產生不同程度的不均勻沉降。

2）相鄰建筑物的距離越近，且埋深差異越大，引起的相互不均勻沉降越大。

3）基礎上或其附近有大面積堆載。如填土、生產堆料等，若荷載小，距離遠，則對基礎的影響小。

4）打樁在軟土地基中對于相鄰建筑的影響靠得越近產生的不均勻沉降越大。有研究表明，在粘性土中打樁可以引起建筑物不均勻沉降的土層厚度約等于打入土中樁的長度。

2.針對地基不均勻沉降的補救措施

根據國內外工程事故實例及筆者實踐，控制建筑物地基不均勻沉降引起的墻體開裂的控制和治理措施從應從以下幾個方面進行。

2.1對地基不均勻沉降引起墻體開裂的治理措施

針對已經發生的沉降事故，但未完全失去挽救價值的建筑，多數均應經過適當整治，使建筑物完全或部分恢復功能而繼續使用。為了阻止不均勻沉降的繼續發展，而加劇建筑結構墻體裂縫，必須對不均勻沉降房屋所處地基和結構構件進行維修加固。

2.2.地基處理

1）鋼管樁加梁法：因為在室內分段打入后的連接作法不易，不僅難以保證質量，而且造價偏高。

2）混凝土灌注樁架梁法：若采用大直徑灌注樁，工程量大，造價偏高；而用常規灌注樁直徑，地基中的軟弱回填上層可能會發生頸縮。

3）樁底架梁托底法：直接在承重外墻兩側施工毛石混凝土柱墩，并且使毛石混凝土的柱墩坐落在持力層上；在柱墩上架設與承重外墻連為一體的鋼筋混凝土。

4）三重管旋噴樁定向旋噴法：在基礎地面形成半徑為0.6}0.8m的半圓樁，托住基礎使其不再繼續下沉。

2.3.結構修復加固

在經過結構矯正復位和地基處理后，為恢復建筑物正常使用功能，還應及時地對上部結構損壞部分進行加固、修補。上部結構處理包括裂縫的處理和砌體承載力的處理。

1）裂縫的處理

對因不均勻沉降，在修補磚墻裂縫前，應先搞清開裂的原因，觀察裂縫是否穩定。對于除荷載裂縫以外、且已經穩定的裂縫可以采用如下方法：

灌漿修補。水泥漿液的強度遠大于砌筑磚墻的砂漿強度，因此用壓力設備把水泥漿液壓入墻體的裂縫內可以迷補體承載力的缺陷，從而可以恢復如初。

填縫修補。填縫修補的方法有兩種。配筋水泥砂漿填縫，即每隔4～5皮磚在磚縫中先嵌入細鋼筋，然后再按水泥砂漿填縫的修補工序進行；水泥砂漿填縫，即先將裂縫清理干凈，用工具將1：3的水泥砂漿或比砌筑砂漿強度高一級的水泥砂漿或摻有107膠的聚合水泥砂漿填入磚縫內。

3.結束語

因地基問題所引起的建筑物破壞有兩種：一種是由于建筑物的荷載超過了基礎持力層的承受能力而使地基產生滑動破壞；另一種是由于建筑物荷載作用下使地基產生壓縮變形，引起基礎過大的沉降或不均勻沉降，使上部結構開裂、過大變形、傾斜甚至破壞倒塌或失去使用價值。因此，只要在保證建筑過程中各個環節的質量，以及在出現不均勻沉降后采用科學的補救措施，是可以保證各類建筑的使用質量和使用安全的。

參考文獻

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