孙杰
浙江省建科建筑设计院有限公司,浙江杭州,310000
摘要:一般在土建工程中,建筑的天然地基是土层或者岩层等土体时,本身都会具有一定程度的压缩性。当基础的不均匀沉降程度较大并超过上部结构所能承受的极限时,建筑墙体就会出现裂缝,甚至整个建筑物的倾斜程度更加严重,严重影响其安全及使用功能。本文针对建筑不均匀沉降的原因和采取的有效措施作了如下分析。
关键词:不均匀沉降;地基特点;原因;有效措施
中国在建筑物的基础建造方面有悠久的历史。从战国时期的块石基础,到北宋元丰年间,基础类型已发展到木桩基础、木筏基础及复杂地基上的桥梁基础、堤坝基础,使基础型式日臻完善。基础是建筑物地面以下的承重构件,它承受建筑物上部结构传下来的全部荷载,并把这些荷载与基础自身荷载一起传给地基。基础工程作为建筑工程项目建设中的一项重要组成部分,有着非常重要的地位和作用,可以说是确保整个建筑工程质量的重要基础和前提。一旦基础发生不均匀沉降,会给整个上部结构带来很大的影响,产生不同程度的破坏。由于建筑结构基础不均匀沉降产生的工程质量事故,轻则影响建筑物的美观,破坏室内外装修,造成房屋使用者心理上的不安,重则造成墙体渗水和灌风, 影响建筑物的使用功能,更严重的会引起墙倒屋塌,出现伤人事故和财产损失。
一般在土建工程中,建筑的天然地基是土层或者岩层等土体时,本身都会具有一定程度的压缩性。另外,就是由于所施工建筑物的载荷分布差异较大,各部分基础的尺寸类型也各不相同,一旦地基土比较软弱、土层的硬度分布不均匀,就极易导致基础产生过量的不均匀沉降,造成地基沉陷。地基发生沉陷会使得建筑上部结构产生新的附加应力并重新分布,同时增大原有的附加应力,在这种影响下轻则造成建筑物略微的倾斜,而当基础的不均匀沉降程度较大并超过上部结构所能承受的极限时,建筑墙体就会出现裂缝,甚至整个建筑物的倾斜程度更加严重,严重影响其安全及使用功能。
(一)易引起建筑物基础不均匀沉降的地基特点
1) 地面高差悬殊很大。大量的平整场地工作往往使同一构 造物的部分基础置于挖方区,而另一部分基础置于硬土层上,如处理不当,很容易使地基产生不均匀沉降。
2)基岩起伏变化较大。由于基岩起伏,上覆土层的厚度不同,常常使建筑物一部分基础置于坚硬的基岩上,另一部分基础置于土层上,使建筑物地基产生不均匀沉降。
3)土层复杂。山区地基由于土层在平面与竖向分布上常有很大的差异,不但层次多,而且各种土层的物理力学指标相差悬 殊,在平面上土层厚度变化较大。
4)局部软弱土层。山区常遇到有古(老)池塘,河道沟渠的淤泥细砂,软塑状粘性土层等局部软弱土层,一般面积不大,对一个构造物地基的影响虽然只是局部的,但如果处理不当,易产生基础不均匀沉降,也应得到重视。
(二)分析建筑基础不均匀沉降的原因
1.地质因素
土层在平面与竖向分布上有很大的差异,不但层次多,且各种土层的物理力学指标相差悬殊,在平面上土层厚度变化较大,局部存在软弱土层。
2.地质勘察因素
地质钻探报告真实性如何,对建筑的沉降量大小关系很大。工程地质报告要正确反映土层性质、地下水和土工试验情况,并结合设计要求,对地基作出评价,对设计和施工提出某些建议。实际施工中,有些工程不进行地质勘察盲目施工;有的勘察不按规定进行,都会给设计人员造成分析、判断或设计错误,使建筑物可能产生不均匀沉降,甚至发生结构破坏。
3.设计因素
建筑结构在建设之前需要精准设计,需要对建筑结构进行充分计算,计算出它的地基承载能力,保证地基设计承载力满足施工要求,如果建筑设计人员对勘探资料不进行认真分析,在设计时没有验算地基与基础、建筑物的整体强度、刚度以及稳定性。 对地基承载力之内的地基差异变形没有做到精确的计算和分析,一旦地基基础周围一定区域内的荷载与建筑荷载发生较大差异时, 没有有效地地基处置应对措施,就容易产生建筑工程结构不均匀沉降。
4.施工因素
施工地区的地下水位置比较高,在施工过程中就需要在基坑周边设置排水沟和降水井,做好排水工作,并在基础结构底部做好防水。在施工时,对地基处理不当,或是地质勘探不准确时,如没有及时发现暗洪、坑洞、墓穴等局部不良地质现象时,后期施工时处理不当很容易出现建筑工程结构基础沉降。
5. 建成后使用过程中的意外影响
由于地下水管的大量漏水引起地基局部下沉,或因为临时的大量的地面堆载 而引起局部下沉,另外还有相邻新建筑产生的影响等。
(三)有效控制房屋建筑基础不均匀沉降的有效措施(1)建筑措施
建筑物的体型设计要做到力求简单,把建筑物的长高比控制在一个合理范围内。再次是设置沉降缝。建筑物沉降量难以避免,为了防止因地基沉降引发的建筑物破坏,可以考虑在建筑物平面的转折部位以及建筑高度和荷载差异较大处设置沉降缝,以避免临近单元发生倾斜挤压。
(2)结构措施
首先是减轻建筑物的自重。建筑物的自重直接影响到建筑物结构基础承受的荷载,因此,减少沉降有效的措施之一便是减轻建筑物的自重,选用一些轻质建材,如多孔砖、加气砖等等。其次是减少或调节基础底面附加应力,如在设置地下室,尽量使用已经挖出的土重去对其他部分或是全部建筑物进行补偿;其次是加大基础刚度。尤其是要加强软地基以及不均匀地基的抗变形能力,如选择使用刚度较大的筏形、交叉梁以及箱型基础。在进行地下室设计时,利用挖除的土重进行部分或全部补偿,以此减少基底的附加压力,实现均匀沉降或减小沉降的目的。而且也可以通过调整建筑与设备荷载的部位,以及改变基底尺寸,实现对基底压力的有效控制和调整,改变不均匀沉降量。
(3)施工措施
作好地基验槽工作:首先作好基槽开挖后的钎探工作,请勘察、设计、监理、建设单位共同验槽以确定地基土与勘察结果是否相符并经监理单位验收合格;控制好给排水管道的灌水试验和采暖管道的系统打压试验:必须严格按规范操作并经过监理工程师隐蔽验收合格后在进行下道工序施工,防止管道漏水、渗水浸泡地基引起地基土局部软化而造成沉降量过大和底层地面塌陷、裂缝;控制好结构工程施工质量:加强原材料的进场验收,砂浆、砌体的品种,强度等级必须符合设计。合理选择施工方法,安排施工顺序,可以减少建筑物因不均匀沉降而造成的危害。如选择逆作法,可以将排土量降到最低,又能保证主体建筑物结构重量的平衡。
结语
在新建筑不断涌现的当前社会,对于建筑质量的标准和要求也在不断地提高。人们在追求建筑美感的同时,对建筑的安全可靠性也及其重视。尤其是高层建筑一旦发生基础不均匀沉降,会给建筑的使用及安全带来严重的后果,因此,在建筑的建设过程中应该高度重视这一问题。
参考文献
[1] 王继瑞.浅析建筑工程结构基础沉降现象
建筑工程技术与设计 2016年5月
[2]施麟.防治高层建筑基础不均匀沉降的措施
科学家,2017(16) :51