高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的原因及應(yīng)對(duì)策略

孫維彬 徐志昌 趙麗紅

【摘要】高層建筑物對(duì)地基基礎(chǔ)要求較高，為了確保高層建筑的安全使用，必須從各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)對(duì)高層建筑地基不均勻沉降的控制，并對(duì)高層建筑產(chǎn)生不均勻沉降原因分析、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，做好相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，減少或避免高層建筑出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】不均勻沉降；設(shè)計(jì)缺陷；勘察

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市人口密度的提高，高層建筑的地下空間利用率得到大幅度提升。但在建設(shè)過(guò)程中，由于受眾多環(huán)境因素的影響，常出現(xiàn)對(duì)高層建筑地基基礎(chǔ)處理不到位，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)剛度不足，地質(zhì)勘察不詳細(xì)等，導(dǎo)致高層建筑基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全產(chǎn)生直接影響。

1、高層建筑地基不均勻沉降的原因

1.1地質(zhì)環(huán)境影響

高層建筑工程對(duì)地質(zhì)條件要求較高，對(duì)于不同位置高層建筑的地質(zhì)情況各異差異，高層建筑的基礎(chǔ)如果起伏不平，覆蓋層厚度不同，局部地質(zhì)出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，常常出現(xiàn)高層建筑的基礎(chǔ)一部分位于比較堅(jiān)硬的基巖上，另一部分基礎(chǔ)置于比較硬的土層上。或者高層建筑的地基處于土質(zhì)較軟的地層中，地基的下臥層軟土的厚度大，土的壓縮性就越大，有暗溝、洞穴等現(xiàn)象。高層建筑的地基含水量由于變化無(wú)規(guī)律性，其受壓后將會(huì)使高層建筑地基發(fā)生不均勻沉降。

1.2勘察報(bào)告不全面

勘察報(bào)告的準(zhǔn)確性是影響高層建筑地基穩(wěn)定性的重要因素，在勘察過(guò)程中，如果勘察人員粗心大意或偷工減料，如進(jìn)行鉆探布孔時(shí)，不按照鉆探操作規(guī)程、規(guī)范要求作業(yè)，造成孔位、孔深達(dá)不到相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，以至于勘察報(bào)告不能有效反映高層建筑的地質(zhì)情況，造成施工過(guò)程出現(xiàn)高層建筑地基出現(xiàn)不均勻沉降等現(xiàn)象。

1.3設(shè)計(jì)缺陷

高層建筑地基基礎(chǔ)一般較長(zhǎng)，建筑結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，凹凸轉(zhuǎn)角數(shù)較多，有的高層建筑的層高之間存在一定的高差或荷載分布不均；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特征，有的部位應(yīng)設(shè)有沉降縫而設(shè)計(jì)圖紙上出現(xiàn)漏項(xiàng)，甚至有的基礎(chǔ)及建筑物整體剛度不滿足要求，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理等影響造成高層建筑地基的不均勻沉降。

1.4施工不規(guī)范

在高層建筑地基基礎(chǔ)開(kāi)挖完成后，未能按照施工技術(shù)交底的內(nèi)容進(jìn)行施工，制定的施工排水方案不能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，有的施工單位私自對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改建；有的高層建筑墻體砂漿配比未進(jìn)行印證就用在工程中，導(dǎo)致砂漿強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，灰縫不飽滿，拉結(jié)筋未能按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)置。

1.5其他影響因素

近年來(lái)，由于大量開(kāi)采地下水，造成水文、地質(zhì)條件發(fā)生很大變化，加上建筑不合理的使用，隨意改變?cè)蟹课莸脑O(shè)計(jì)用途，增大荷載或增加振動(dòng)等，對(duì)高層建筑的墻體產(chǎn)生破壞，最終導(dǎo)致建筑物地基基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降等現(xiàn)象。

2、高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的應(yīng)對(duì)策略

2.1全面全方位勘察

勘察人員根據(jù)高層建筑所處的地理位置，制定科學(xué)的勘察方案，地質(zhì)條件較為復(fù)雜的條件，加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)的補(bǔ)充勘察，確保勘察報(bào)告準(zhǔn)確，能全面反映高層建筑的地質(zhì)情況。由于地質(zhì)情況存在復(fù)雜多變性，如不能全面勘察，出現(xiàn)地質(zhì)較為復(fù)雜的情況，將對(duì)高層建筑整體安全運(yùn)行產(chǎn)生直接影響。

2.2優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，其平面形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單，規(guī)整有序，盡量減少或避免在高層建筑結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)形狀復(fù)雜，陰角過(guò)多，或建筑物有明顯的標(biāo)高差等。大量的實(shí)踐表明，在軟土地基上出現(xiàn)地基沉降的現(xiàn)象較多，設(shè)計(jì)上出現(xiàn)漏項(xiàng)，特別是在一些部位未設(shè)置沉降縫等，沉降縫可有效的對(duì)高層建筑進(jìn)行分割，分割成有效單元體，有利于每個(gè)單元體之間出現(xiàn)沉降時(shí)互補(bǔ)，減少因地基的不均勻沉降對(duì)高層建筑產(chǎn)生不利的影響。

圈梁是高層建筑中重要的結(jié)構(gòu)，特別在建筑物的基礎(chǔ)和頂層，必須按照設(shè)計(jì)要求配置滿足技術(shù)要求的鋼筋混凝土圈梁，對(duì)于其他各層可隔層進(jìn)行設(shè)置，在一定程度上對(duì)提高建筑物的整體性，減少和預(yù)防裂縫的發(fā)生具有十分重要的作用。高層建筑物由于地基的承載力較大，必須加強(qiáng)對(duì)地基處理施工過(guò)程的控制，否則，由于壓力的擴(kuò)散，將會(huì)使高層建筑物的地基發(fā)生變形，因此，為了確保高層建筑物的穩(wěn)定性，必須確保兩座建筑物之間有一定的安全間距。

2.3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須充分考慮高層建筑的自重應(yīng)力，并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，盡量選擇建筑材料市場(chǎng)出現(xiàn)的新材料，例如：自重輕、強(qiáng)度高、環(huán)保節(jié)能的材料，對(duì)減小高層建筑物的不均勻沉降具有顯著的作用。由于高層建筑物對(duì)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)能力要求較高，在設(shè)計(jì)時(shí)必須全面的考慮對(duì)高層建筑地基產(chǎn)生不均勻產(chǎn)生的因素，例如控制高層建筑物的長(zhǎng)高比，根據(jù)具體結(jié)構(gòu)特征設(shè)置一定數(shù)量橫墻，增加高層建筑物的整體性，即使高層建筑的地基發(fā)生不均勻沉降，對(duì)防止高層建筑發(fā)生較大的撓曲變形將起到很大作用。

后澆帶在建筑上是一種比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，通常將后澆帶設(shè)置在高層建筑物的主樓與副樓結(jié)構(gòu)受力比較小的部位。高層建筑物的主樓與副樓施工任務(wù)完成后，可用鋼筋混凝土將主、副樓進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)施工，使整個(gè)結(jié)構(gòu)連接成一個(gè)整體，提高對(duì)地基發(fā)生不均勻沉降的影響。

2.4地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)措施

在進(jìn)行高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)建筑物變形產(chǎn)生影響的因素，并對(duì)高層建筑基礎(chǔ)的沉降量及偏心距進(jìn)行驗(yàn)算，確保建筑物的剛度和強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)高層建筑的力學(xué)性能不能滿足建筑的安全穩(wěn)定性時(shí)，必須采取一定的技術(shù)措施進(jìn)行處理。如果高層建筑物的地基基礎(chǔ)形式不同，則必須將建筑物的上部結(jié)構(gòu)斷開(kāi)，特別高層建筑處在地震區(qū)。

整體厚筏基礎(chǔ)的板塊化設(shè)計(jì)方法在實(shí)際中得到有效的應(yīng)用。其主要根據(jù)高層建筑地基基礎(chǔ)較深的特點(diǎn)，將高層建筑基底下荷載控制在土體欠補(bǔ)償狀態(tài)，或基底附加壓力控制在很小的狀態(tài)，充分利用回彈再壓縮段變形小的特點(diǎn)及裙房基礎(chǔ)筏板有限擴(kuò)散高層荷載的原理進(jìn)行分區(qū)變板厚設(shè)計(jì)和變形控制設(shè)計(jì)，解決大面積筏板沉降量和差異沉降問(wèn)題，進(jìn)而取消沉降縫或沉降后澆帶，實(shí)現(xiàn)筏板整體設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，高層建筑基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降的因素較多，不均勻沉降對(duì)高層建筑物產(chǎn)生巨大的安全隱患，必須結(jié)合高層建筑的結(jié)構(gòu)特征及地基基礎(chǔ)制定有效的應(yīng)對(duì)措施，減少或避免因高層建筑不均勻沉降對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)安全性帶來(lái)危害。

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[3]劉睿.主樓與裙房基礎(chǔ)之間不均勻沉降的控制[A].水與水技術(shù)（第3輯）[C].2013年.

作者簡(jiǎn)介：

孫維彬，青建國(guó)際集團(tuán)有限公司，山東青島；

趙麗紅，青島習(xí)遠(yuǎn)房地產(chǎn)土地評(píng)估造價(jià)咨詢有限公司，山東青島；

徐志昌，青建國(guó)際集團(tuán)有限公司，山東青島。