房建工程軟土地基不均勻沉降的全程防治措施

林心斌

（平潭綜合實驗區城市發展集團有限公司，福建 平潭 350400）

0 引言

房建工程中軟土地基不均勻沉降問題已成為設計者、建設者關注的熱點。在房建工程中導致軟土地基出現不均勻沉降的因素較多，其中任何一種因素都會對房建工程造成損害，若未及時防治軟土地基不均勻沉降問題，輕則導致一系列功能使用問題，重則引發重大安全事故[1]。因此，針對房建工程中軟土地基不均勻沉降問題，各方責任單位必須給予足夠的重視，在技術、施工、管理等方面進行完善，避免房建工程中軟土地基不均勻沉降問題的出現，以保證建筑安全。本文將對軟土地基不均勻沉降建筑的表現形式及成因、房建壽命周期全過程中各責任單位預防措施及軟土地基不均勻沉降的治理進行探討，為提高房建工程的質量、使用壽命提供科學參考。

1 軟土地基不均勻沉降的表現形式

在房建工程中軟土地基不均勻沉降，其建筑的主要表現形式為墻體開裂、管道斷裂、建筑主體傾斜等[2]。

1.1 墻體開裂

墻體開裂是房建工程中軟土地基不均勻沉降的主要表現形式。軟土地基不均勻沉降可造成建筑的拉應力、剪應力等內力的重新分配，從而導致墻體出現各類裂縫。當軟土土層分布均勻，由于建筑中間部位較周邊部位承重構件承擔更多的豎向荷載，導致地基沉降呈凹形，此時墻體的裂縫從兩邊向中間沉降幅度大的地方呈正八字形出現，且裂縫下大上小；當軟土土層分布不均勻時，上部建筑在土層分界處出現墻體裂縫，此時裂縫向土質壓縮性較大的方向傾斜，且裂縫下小上大。因此，軟土地基不均勻沉降導致的墻體開裂直接威脅建筑的正常使用及人民生命財產的安全。

1.2 管道斷裂

管道斷裂是房建工程中軟土地基不均勻沉降必然出現的結果。當軟土地基不均勻沉降時，勢必造成室內外出現沉降高差，導致埋在建筑底部的管道拉裂或斷開。因此，軟土地基不均勻沉降可導致排污管道被拉裂漏水、消防管道無水可用、線路損壞出現斷電斷網等情況，直接對建筑的使用功能造成影響。

1.3 建筑主體傾斜

軟土地基上主體建筑出現傾斜主要由于軟土地基比較深厚，承受壓力能力差，導致主體建筑的重心與基礎底板的形心重合發生偏離，引發軟土地基產生不均勻沉降，最終使主體建筑傾斜。當軟土地基上主體建筑傾斜后，輕則導致內部門窗破裂、電梯故障等問題，影響建筑正常使用功能，重則導致梁柱構件被拉裂或壓碎，甚至出現建筑傾覆倒塌風險。因此，主體建筑傾斜為房建工程中軟土地基不均勻沉降的重大危害。

2 房建工程壽命周期全過程各責任單位的預防措施

2.1 建設單位的預防措施

作為項目的牽頭單位，建設單位主要從以下方面采取措施：（1）如果項目選址存在軟土地基，在項目招投標階段，要設定要求投標企業必須具備承接過軟土地基項目的業績，選定更專業的設計、施工單位承接項目，保證質量。（2）項目前期方案確定時向資深專家請教，不片面追求視覺效果、美學藝術或一些奇形怪狀的造型要求，造成后期建筑不均稱，軟土地基不均勻沉降問題突出。

2.2 勘察單位的預防措施

勘察報告作為設計單位基礎設計的依據，需從以下幾方面采取措施保證數據的準確性：

（1）勘察人員必須有足夠的職業素養以及責任感，勘察過程不隨意、不作假，不隨意減少勘探孔數、不復制隔壁孔位或者采用相鄰場地數據來代替。

（2）勘探孔位數量、間距必須依據規范設置，且應結合建筑外形以及土層變化情況，在建筑異型、轉角、土層突變區域等位置加密孔數。

（3）勘察單位必須通過土工試驗，準確提供軟土土層的各項參數，確保承載力特征值、濕陷等級、土體含水率、壓縮性等影響設計的關鍵參數準確，為設計單位提供依據。

2.3 設計單位的預防措施

設計是工程建設的靈魂，設計單位預防軟土地基不均勻沉降須從建筑和結構兩個專業角度采取措施。

2.3.1 建筑專業

（1）相鄰建筑退距問題。當原有建筑地基在新建建筑基底應力影響范圍內時，新建建筑地基土層的壓縮變形以及基底應力擴散會使原有建筑的基底土層發生壓縮變形及土層擾動，從而導致不均勻沉降。

（2）應力平面、立體規則簡單，建筑物長高比控制在2.5~3.0之間[3]。平面盡量少凹凸、少折角，立面上盡量減少造型突變，層數突變。若一定要平面、立面復雜的效果，應考慮在平面折角、凹凸，立面層數突變部位設置沉降縫，將建筑劃分為多個獨立、較為規則的單體，這樣各單體相對規則、簡單，不但有利于控制單體基底壓力均勻，減少沉降，而且后期若發生沉降，有利于將危害程度減輕到最小；建筑長高比過大如同懸臂構件的懸挑長度大而構件高度小，剛度低，使其抵抗、調整地基不均勻沉降能力變弱，因此，建筑設計時應將長高比控制在適宜范圍內。

（3）建筑設計時可針對不均勻沉降產生的房屋功能使用問題提前考慮并采用相應的措施，例如，預估沉降量，提高首層地坪標高；為從基底穿過的管道、管線預留沉降空間，避免被壓斷或拉裂；與墻體相連的管道，采用柔性接頭或留足變形洞口。

2.3.2 結構專業

（1）減少、調整基底附加應力。首先，減少基底壓應力，可以采用多孔磚、加氣磚、空心樓板輕質材料，基礎可選用少量覆土，或設置地下室等措施減少上部建筑自重應力，或是增加基礎面積或者增加樁基數量以降低基底壓力。其次，調整基底附加應力，可在建筑重量差距較大、土層變化較大、平面不規則變化處設置沉降縫，使得單體內基礎壓力均勻，從而減少不均勻沉降。高層建筑中通常采用變剛度調平設計法，調整樁基布置，使得基底反力分布模式與上部荷載分布一致，從而減少沉降差異[4]。

（2）適當加強基礎及上部剛度。軟土地區基礎應選用樁基礎，以穿過軟土土層后的堅硬土層作為持力層，若軟土層較厚，則應選用剛度更大的灌注樁，必要時加大基礎梁尺寸，或采用樁筏基礎以有效應對不均勻沉降。主體建筑應均衡，間距合理、盡量對稱布置縱橫墻，使整體剛度較為均勻，避免因剛度、承重集中而加劇軟土上建筑不均勻沉降。同時應加強縱橫墻的連接，以達到豎向構件“手拉手”緊密連接，形成整體剛度，抵抗不均勻沉降。

（3）嚴格計算沉降變形。基礎設計時，通過專業軟件準確輸入地勘報告土層參數，進行沉降變形計算，將沉降值控制在《地基基礎設計規范》要求內。

2.4 施工單位的預防措施

作為項目的實施單位，針對軟土地基不均勻沉降問題應從工藝、工序等方面保證質量。

（1）采取適當措施進行軟土地基處理。目前，施工單位針對軟土地基處理主要方法有水泥攪拌樁法、置換法、強夯法、排水固結法等，幾種方法原理不同，適用條件也有差別。水泥攪拌樁法需要水泥作為固化劑，適用情況廣，加固深度大，但施工質量不易保證，且目前尚無較好的檢測措施；置換法主要通過碎石等將軟土置換出來，適用于軟土層較薄，上部建筑層數較少的情況，但通常還需要進行軟弱下臥層驗算；強夯法是通過重錘對軟土進行夯實，以壓縮軟土，提高承載力，該方法施工速度快，成本低，但噪聲、振動影響大，城區不適合采用；排水固結法利用重載排出軟土中的孔隙水，提高承載力，雖然方法簡單、成本低，但工期長的缺點限制了該方法的普及。施工單位應結合設計單位要求，理清各種軟土地基處理方法的適用條件和優缺點，針對項目采取合適的處理方法，并加強處理效果驗證。

（2）確保基礎施工達到設計要求。基礎開挖時，不擾動持力層土質，應預留200~300mm由人工開挖，否則擾動后造成持力層承載力不足，需通過砂土、碎石回填等措施，保證承載力；基底下土層如含有腐殖質等需清理徹底，否則后期腐殖質分解后會造成局部下沉引起不均勻沉降；基礎開挖至持力層后，應注重驗槽工序，檢驗現場土質是否符合勘察報告及設計要求，避免承載力不足導致不均勻沉降問題。

（3）注重施工先后順序，減少軟土地基不均勻沉降。例如建筑物為高層帶裙房模式，或是荷載輕重差別較大時，應先施工高層或荷載較大部分，再施工裙房或荷載較輕部分，可減少沉降差，減弱軟土地基不均勻沉降。

（4）加強施工工藝，確保施工質量，減弱軟土地基不均勻沉降的危害。施工單位不偷工減料，保證砂漿強度，灰縫飽滿，按規定設置拉結筋、圈梁；墻體按照規定的一順一丁工藝，上下錯縫；設置馬牙槎構造柱，避免直搓陰搓。

（5）加強沉降觀測。施工單位需按照規范要求，做到施工期間每個結構層不少于1次，主體封頂后兩個月不少于1次的沉降觀測[5]，有利于軟土地基不均勻沉降早發現、早處理，避免更大損失。

2.5 使用單位的預防措施

（1）在使用過程需要加強管理，避免因使用或管理不當造成建筑物出現不均勻沉降。

（2）使用時不隨意改變建筑物用途，增加荷載，不隨意破壞建筑構件，危害結構體系。

（3）加強管理，避免周邊長期積水，浸泡基底軟土。

（4）避免周邊堆載重物，加大建筑物基底附加應力，導致軟土地基不均勻沉降。

3 軟土地基不均勻沉降的治理

目前，軟土地基不均勻沉降的加固方式常用錨桿靜壓樁法、基底注漿加固法、樹根樁、坑式靜壓樁法、基礎補強注漿加固、加深加大基礎法等[6]，每種方法都有適用條件，例如基底注漿加固法是將漿液注入基底土孔隙中，改善土體力學性能，提高承載力，該方法施工簡單，工期短，不影響建筑正常使用，但是要注意控制漿液的注入量以及漿液流失問題；坑式靜壓樁法是在已開挖好的基礎托換坑內，以建筑自重為反力將預制樁壓入地基中，同時抬升上部結構，該方法對基礎剛度要求高，施工難度大，風險高，工期長[7]；加深加寬基礎法是通過在淺基礎底下設置墩基礎方式提高地基承載力，或者通過加寬基礎尺寸方式減少基底應力，主要適用于持力層較好、地下水位較低的情況。實際運用時，需結合建筑基礎形式、上部結構形式、場地周邊情況等多種因素進行綜合考慮，選擇最為合適的加固方式。

4 軟土地基不均勻沉降實例分析

平潭海峽大橋二線通道工程入區服務樓項目，該項目主體建筑基礎采用筏板+CFG樁復合地基，由于基底下方存在較厚的軟土，在使用過程出現嚴重的不均勻沉降，建設單位于2015年委托原設計單位進行加固，加固后該建筑不均勻沉降仍未穩定，上部墻體出現大面積裂縫。2020年建設單位重新委托加固該建筑。此次采用錨桿靜壓樁法增設型鋼樁對基礎進行加固，同時考慮建設、勘察、設計、施工和使用五方主體單位責任，提前加強管理，確保加固效果：

（1）作為業主單位，選擇好設計及施工單位，招投標時限定資質、限定有軟土地基加固業績，以此來選擇設計、施工單位。

（2）進行關鍵位置補勘，由于項目建成后使用年限較久，且首次加固效果不佳，所以有必要進行關鍵位置補勘。通過分析補勘結果數據，對比首次加固圖，發現原加固的型鋼混凝土樁部分未到達下部強風化持力層。

（3）科學設計加固方案，依據沉降觀測的數據結果以及結合原加固圖進行承重柱周邊補樁，補樁時考慮變剛度調平原則，在沉降較大處多補樁，沉降較小處少補樁進行沉降調節。同時，在柱上板帶范圍鑿開原有承臺300mm厚，拖過植筋、雙面焊接增設柱上板帶，使補樁反力能夠均勻分散到筏板上。

（4）施工時加強管理。加固方案樁基施工以樁長及壓樁力雙控，壓樁力為主，施工時確保每根樁的壓樁力達到設計要求，同時復核樁長，如此雙控措施可確保設計效果如實落地。

（5）交付使用時，組織檢查上部是否有不符合原設計使用功能的房間，避免超重；場地周邊排水溝重新梳理，避免積水，同時利用粗砂回灌由于沉降導致的基底脫空部分。

加固前后，委托第三方進行房屋建筑物的主體沉降監測工作，監測工作自2020年5月16日至2021年6月30日，歷時410d，在加固實施后的監測過程中未發現超過預警值，最后100d沉降速率小于《建筑變形測量規范》（JGJ 8-2016）規范要求，截止2021年6月30日該樓已達到穩定狀態。

5 結束語

綜上所述，軟土地基不均勻沉降問題在房建工程中影響大、危害深，要改善這一問題必須堅持全過程防治，單靠任何一方的力量是無法保證的，因此需要項目參與的五方主體從項目開始至交付運營使用階段，加強每個階段各方主體的職責管理，科學防治，以此保證最終施工質量，從而減少不均勻沉降問題，促進軟土地基上房建工程進一步發展。