高層建筑地基不均勻沉降及其工程影響

呂松洋　吳澤燚

摘 要：地基的不均勻沉降是高層建筑施工過程中常見的一種問題，在工程中會造成嚴重后果，對人民的生命財產造成極大損失。本文簡要闡述什么是地基的不均勻沉降、不均勻沉降地基的特點、高層建筑基礎不均勻沉降產生的原因、高層建筑地基不均勻沉降的危害、以及對高層建筑地基不均勻沉降的處理措施五個方面。

關鍵詞：不均勻沉降;高層建筑;危害;防治措施

隨著我國建筑行業的不斷發展，高層建筑更多的被采用，高層建筑一旦施工完成投入使用，總會造成不同程度的沉降，尤其它的主樓與裙房有明顯的高差[1]，會導致一定程度的不均勻沉降，嚴重時會導致高層建筑的裂縫、倒塌。

1.地基的不均勻沉降

地基的不均勻沉降是建筑物在施工前，地面地基已經存在的自身重力和建筑物傳遞給地面地基的重力作用發生變化，使地基發生豎向變形，叫沉降。由于建筑自身不同結構重力的不同及所受的荷載不均，導致相鄰地基的沉降大小有差別，叫做不均勻沉降。目前針對工程實際的地基不均勻沉降，可以建立有限元分析模型對土中波的傳播進行研究。在此基礎上對如何用有限元法求解實際地基瞬態振動問題進行探討，用有限元軟件 ansys 對實際地基瞬態振動進行計算。或采用有限元方法計算高層建筑的地面振動變化和不均勻沉降。適當的屏障隔震可以減小地面振動位移，但有可能增大某一區域的動應力和振動頻率，從而加劇高層建筑的不均勻沉降[1]。

2.不均勻沉降地基的特點

2.1土層性質復雜

地基的土層的分布復雜，由于受地形影響，地基土層的平面分布以及土層的厚度不同，同時土層層次多，不同土層的物理性質相差較大導致力學指標不同[2]。

2.2基巖起伏大

建筑中經常會將其中一部分基礎放置于基巖之上，而將另一部分放置于土層上，而基巖高低變化不同，基巖上的土層厚度隨基巖的起伏而不同，因此導致建筑基礎的不均勻沉降。

2.3存在軟弱土層

建筑地基會遇到受到河流渠道或者古池塘等影響，產生以淤泥細沙等若塑狀的軟弱土層，在處理得當的情況下，可以避免基礎的不均勻沉降。

2.4地面高低復雜

由于平整地面存在挖方區與填方區，建筑基礎會放置于不同的區域，若不能合理處置，就會導致地基的不均勻沉降，除此之外，部分地基基礎放置在基巖上或者河道上也會產生同樣的問題。

3.高層建筑基礎不均勻沉降產生的原因

3.1高層建筑的勘察于設計的不合理

在高層建筑的勘察方面，由于施工人員對高層地基的不合理勘察，機器設施不夠精準，不能發現某些不良地質，導致勘察數據不準確，探測資料缺失等導致地基的不均勻沉降。結構復雜導致未合理設計沉降縫，使結構剛度不足;建筑物的高差較大，所承受荷載差異大等。

3.2地基防潮層失效

地基防潮層失效的原因主要是利用剩余的砂漿進行施工，或者未對地基表面進行清理與維護，建筑后期使用中，會出現防潮層脫水現象，使防潮層失效，出現地基的不均勻沉降，產生裂縫。同時，基坑開挖會導致建筑物基礎發生沉降和不均勻沉降，磚石結構和混凝土結構存在沉降裂縫，這些裂縫的產生主要是由于周圍建筑物的失穩造成的。因此，利用 flac3d 來建立基坑開挖與筏形基礎相互作用的三維數值分析模型，分析筏形基礎的土體變形規律。筏板基礎的沉降最大值出現在基坑的最大坑底自由面上，筏板基礎的沉降最小值出現在基坑的外側[3]。

3.3 地基類別

軟土地基上的路基變形是影響高層建筑不均勻沉降的主要因素。例如天津某地區高層建筑經常發生波浪型不對稱沉降，嚴重影響建筑和道路的使用，對車輛和人身造成損害。在交通荷載作用下，極軟土地基上道路的初始波浪非對稱變形是普遍存在的，并且會不斷發展。因此可以通過建立力學模型，探討路面波浪破壞的機理。提出采用土工格柵減小不均勻變形的方法，并用有限元分析法對加固效果進行分析。

4.高層建筑地基不均勻沉降的危害

自然條件下地基土層具有壓縮性，對高層建筑尤為明顯，由于高層建筑的自身重力及所受荷載，會造成不同程度的沉降現象。大多數高層建筑地基受地下水影響使土層松軟，造成地基的不均勻沉降建筑傾斜，嚴重的不均勻沉降會使高層建筑的墻體開裂，甚至導致高層建筑的坍塌，造成工程事故[4]。

5.高層建筑地基不均勻沉降的處理措施

5.1設計的科學合理

在充分的數據收集整理[3]前提下對施工規范進行合理的設計。

5.2提高施工質量

（1）對建筑材料和土方等重物，指定的區域內，避免對建筑附加沉降。

（2）提高砌筑墻體的穩定性，采用上下錯縫的方法

（3）規范約束施工人員，規范施工。

5.3避免防潮層失效

防潮層是高層建筑的隱蔽工程，通常情況下，避免防潮層失效可以對防潮層下的丁皮磚進行有效處理，把握好防潮層的施工工序，并且根據不同建筑采用相應的防潮材料，防止地基防潮層失效造成的地基不均勻沉降。

參考文獻

[1]許可，房碩，王陽，李盛.剛柔復合式路面在不同軟土地基結構下的沉降分析[J].湖南交通科技，2020，46（02）：5-9.

[2]劉慧.軟土地基水閘與海堤連接段地基處理探析[J].河北水利，2020（06）：37-38.

[3]Chao Bao，Fangze Xu，Gang Chen，Xiaotong Ma，Mingjie Mao，Shangrong Zhang. Seismic Vulnerability Analysis of Structure Subjected to Uneven Foundation Settlement[J]. Applied Sciences，2019，9（17）.

[4]Yanming Feng. Brief Talk on the Application of Light Material Replacement Technology for Lateral Direction Hole of Embankment in Bump at Bridge-Heading Control[J]. International Journal of Civil Engineering and Machinery Manufacture，2019，4（2）.