高层建筑基础不均匀沉降原因、危害及控制措施

发表时间:2020/9/23   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:吴畏
[导读] 摘要:高层建筑是随着社会经济发展与技术进步发展起来的。
        天津白塔建筑工程有限公司  天津  301900
        摘要:高层建筑是随着社会经济发展与技术进步发展起来的。随着高层建筑的逐渐增多,工程技术人员在高层建筑的设计与施工问题上积累了越来越多的经验。
        关键词:高层建筑:不均匀沉降:措施
        1、高层建筑基础不均匀沉降产生原因的概述
        1.1、勘探资料不齐全
        由于城市的不断扩张,大多数新建建筑物均位于城乡结合部,勘探资料积累较少,特别是一些住宅小区的建设,由于项目多,范围广,开发商对勘探工作不够重视,导致地质勘探报告中勘探点位间距过大或没有足够的勘探点地质剖面图作依据,从而造成地质剖面图的连续性不可靠,软弱土层的埋深、厚度变化情况及分布范围反映不全面、不准确,甚至有明显差错。少数勘探单位选用的取土器不规范或取土不当,致使原状土样扰动较大,室内试验得出的土样指标不可靠。一些勘探单位布孔数量少或布孔不合理,对暗塘、流砂层等不良地基土的范围确定不准确,甚至有明显遗漏。
        1.2、设计方面的失误
        部分设计人员不重视勘探资料,选用的地基处理方法不当,对局部不良地基土的处理没有引起充分的重视,忽视了处理后的局部地基同未处理地基的强度差异等,往往造成不良后果。房屋体形复杂过大,相邻建筑物太近,建筑设计与结构设计不协调也是设计人员忽视的地方。部分房地产开发商盲目节省投资,不尊重科学设计,往往提出诸如大幅度放大悬挑阳台、取消墙体甚至取消原设计要求的地基加固措施等不合理要求,少数设计人员违背设计原则,不加验算就草率签字或出设计变更。
        1.3、地基处理施工质量较差
        地基处理采用的方法有压密注浆、粉喷桩、深层搅拌桩、旋喷桩和振冲成孔灌注桩等,这些方法有一定的缺陷,施工质量控制难度较大,施工质量无损普查技术又相对滞后,难以有效地全面检测施工质量,加固效果达不到设计要求。一些施工队伍技术力最薄弱,责任心不强,单纯追求进度,或错误地认为局部坚实土体的允许承载力超过周围土体可以不作处理,施工中发现基槽与地质勘探报告有出入时,也不通知勘察设计人员及时采取相应技术措施,因而埋下质量隐患。
        2、不均匀沉降高层建筑物的危害
        2.1、导致建筑物倾斜
        例如闻名于世的意大利比萨斜塔,塔高54.5米。由于建造在不均匀高压缩性上,致使塔基产生不均匀沉降,北侧下沉1米多,南侧下沉有3米,塔身侧移达5.8米之多。
        2.2、导致建筑物严重下沉
        例如著名的上海锦江饭店。建在软土地基上,建筑物绝对沉降达2.6m,使原底层陷入地下,成了半地下室。
        2.3、导致房屋墙体开裂
        一幢18层住宅楼,分东、西两个单元,房屋内外的墙壁、地面出现裂缝现象。而大楼地基下陷所产生的压力,令许多住户家的墙壁瓷砖断裂、脱落,窗户玻璃上有了裂缝。检测鉴定站的专家对大楼进行了鉴定,鉴定报告称:“该楼墙体裂缝....已影响住户安全使用,应采取措施予以加固。”专家认为裂缝的主要原因是地基不均匀沉降所致。
        施工沉降观测要正确认识不均匀沉降对房屋结构造成的危害,保证高层建筑的正常使用寿命和安全性,正确的进行施工沉降观测,为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,以指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降。所以,进行施工沉降观测也是预防建筑基础不均匀沉降的措施之一。
        3、防止高层建筑基础不均匀沉降的措施
        3.1、建筑措施
        ①建筑物的体型应力求简单
        地基条件不好时,在满足使用要求的前提下,尽量采用简单的建筑体型,如长高比小的等高“一”字型建筑物。这样的建筑物,由于整体刚度好,地基受荷均匀,所以较少发生开裂。


        平面形状复杂的建筑物,纵、横单元交叉处基础密集,地基中由各单元荷载产生的附加应力互相重叠,必须出现比别处大的沉降,加之这类建筑物的整体性差,各部分的刚度不对称,很容易遭受地基不均匀沉降的损害。
        建筑物高低(或轻重)变化太大,地基各部分所受的荷载轻重不同,自然也容易出现过量的不均沉降。因此,当地基软弱时,建筑物的紧接高差以不超过一层为宜。
        ②控制长高比及合理布置墙体
        砌体承重房屋的长高比大,整体刚度就差,纵墙很容易因挠曲过度而开裂。对于平面简单,内、外墙贯通,横墙间隔较小的房屋,长高比的控制可适当放宽。
        合理布置纵、横墙,是增强砌体承重结构房屋整体刚度的重要措施之一。一般房屋的纵向刚度较弱,故地基不均匀沉降的损害主要表现为纵墙的挠曲破坏。内、外墙的中断、转折,都会削弱建筑物的纵向刚度。地基不良时,应尽量内、外墙都贯通,纵横墙的联结形成了空间刚度,缩小横墙的间距,可有效地改善房屋的整体性,从而增强了调整不均匀沉降的能力。
        ③设置沉降缝
        用沉降缝将建筑物(包括基础)分割为两个或多个独立的沉降单元,可有效地防止地基不均匀沉降产生的损害,分割出的沉降单元,原则上都要求具备体型简单、长高比小、结构类型不变及所在处的地基比较均匀等条件。为此,沉降缝的位置通常选择在下列部位上:(1)长高比过大的建筑物的适当部位;(2)平面形状复杂的建筑物转折部位;(3)地基土的压缩性有显著变化处;(4)建筑物的高度或荷载有很大差别处;(5)建筑物结构类型(包括基础)截然不同处;(6)分期建造房屋的交界处;(7)拟设置伸缩缝处(沉降缝可兼作伸缩缝)。
        3.2结构措施
        ①减轻建筑物的自重
        为了减轻墙体重量,应大力发展轻质高强墙体材料,某些非承重墙可用轻质隔墙代替,不过要注意不使建筑物的整体刚度过于削弱,也可采用预应力砼结构、轻钢结构及各种轻型空间结构等,选用自重轻、回填土少的基础形式,如要求大量抬高室内地坪时,可考虑用架空地板代替室内厚填土。
        ②设置圈梁
        对于砌体承重房屋,不均匀沉降的损害突出地表现为墙体的开裂,因此,实践中常在墙内设置圈梁来增强其承受挠曲应力的能力,当墙体挠曲时,圈梁的作用犹如钢筋砼梁内的受拉钢筋,它主要承受拉应力,弥补了砌体抗拉强度不足的弱点,另外,圈梁必须与砌体结合成整体,否则便不能发挥应有的作用。每道圈梁应尽量贯通外墙,承重内纵墙及主要内横墙,并在平面内联成闭合系统,以利于增强建筑物的整体性。
        ③减小或调整基底附加应力
        设置地下室或半地下室,改变基底尺寸,都可以控制沉降,但要针对工程具体情况考虑,做到既有效又经济合理。
        ④采用非敏感性结构
        采用排架、三铰拱(架)等结构,支座发生相对位移进不会引起很大的附加应力,故可以避免不均匀沉降的损害。
        3.3施工措施
        在软弱的地基上进行工程建设,合理地安排施工程序,注意某些施工方法,也能收到减少或调整部分不均匀沉降的效果。
        当拟建的相邻建筑物之间轻(低)重(高)悬殊时,一般应按照先重后轻的程序进行施工;有时还需在重建筑物竣工后间歇一段时间,然后再建造轻的邻近建筑物,如果重的主体建筑物与轻的附属部分相连时,也可按上述原则处理,在已建成的轻型建筑周围,不宜堆放大量的建筑材料或土方等重物;拟建的密集建筑群内如有采用桩基础的建筑物,桩的设置应首先进行,在进行井点排水降低地下水位及挖深坑修建地下室(或其他地下结构)时,应密切注意到对邻近建筑物可能产生的不良影响。
        在淤泥及淤泥质土的地基上开挖基坑时,要注意尽可能不扰动土的原状结构,通常可在坑底保留200mm左右厚的原土层,待施工垫层时再临时铲除,如发现坑底软土已被扰动,可挖去扰动部分,用砂、碎石等回填处理。
        参考文献
        [1]郑汝飞.浅谈高层建筑采用两种基础施工不均匀沉降控制的施工技术
        [2]林景芝.高层建筑沉降测量技术及其应用探讨
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