简谈建筑结构基础不均匀沉降的危害及防治措施

　　1 前言
　　高层建筑随着社会经济发展与技术进步同步发展起来。随着高层建筑的需求增多，工程技术人员应充分认识到地基基础不均匀沉降将对框架结构房屋产生很大的危害，轻则引起房屋墙体开裂，重则引起房屋结构整体或局部倾斜甚至倒塌。因此正确认识不均匀沉降对房屋结构造成的危害，深入分析事故发生的原因，采取有效不均匀沉降防止措施，消除沉降差、 温度应力和体形复杂对结构的危害，具有重要的现实意义。
　　2 基础不均匀沉降的危害及原因分析
　　2.1 不均匀沉降的危害分析
　　(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)导致房屋墙体开裂。某幢 13层的住宅楼，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断裂、瓷砖脱落、梁板开裂。房屋安全检测中心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。
　　(3)导致建筑物严重下沉。例如某四星级饭店，建在软土地基上，建筑物绝对沉降达 2.8m，使原底层陷入地下，成了半地下室，严重影响使用。因此，采取有效措施防止或减轻不均匀沉降，在建筑设计及施工中至关重要。
　　2.2 基础不均匀沉降的原因分析
　　由于楼歪歪楼脆脆等建筑事故的屡屡发生，使得社会和民众对建筑的质量问题极度关注，建筑各主体应高度重视。但是，各种人为因素和地质因素还是在威胁着建筑物的使用安全。
　　(1)勘测环节的失误。城乡一体化进程中，一些新建筑都选择在城乡结合部，相关的地质资料缺乏积累，加之开发商的轻视，使得项目初期的勘探中，点位间距过大，也有的是因为没有勘探点地址剖面图做依据，缺乏连贯性，对地址情况掌握不全或者处理不当，在此期间存在一些差错。勘探人员所使用的取土器不规范，导致原状土样受到干扰，进而实验结果不可靠。勘探过程中，布孔少或者不合理也是造成勘探数据失误的原因，对地下的暗塘以及流沙层等确定不准确或者遗漏，从而使勘探结果的可靠性和准确性大打折扣。
　　(2)设计环节的失误。对建筑物的设计是直接影响其日后使用效果的重要原因，合理的设计是保证建筑质量的重要措施。如果设计期间对地基处理方法的选择不当，没有充分考虑局部不良地基的处理或者处理不当，就会产生不良后果。另外由于开发区域的建筑密集，建筑设计及结构设计的不协调性也是造成沉降的一个主要因素。开发商为了利润的最大化，不尊重科学，提出无理要求，取消墙体和原地基加固措施，设计人员缺少原则性，擅自签字同意 [1]。
　　(3)施工地基处理方面的因素。目前建筑施工中所采用的地基处理方法都存在一些弊端，质量控制困难。质量检测技术滞后，无损检测很难真正验收质量，致使一部分建筑的加固效果不符合设计要求。施工人员的技术和责任感都不高，对一些问题发现了不作处理或者处理不当，不通知勘测人员擅自决定，埋下质量隐患。
　　(4)施工单位不重视沉降观察的因素。施工中或者竣工后，对沉降的观测不重视，一些观测点的选择和预留都缺少防护措施，而且不能够按规定进行复测，致使观测记录不准确和不科学。另外观测点设置不科学，没有层层观测，观测仪器精度不够，观测设备及观测人员缺乏连续性，使得观测数据存在一定的误差。竣工后的观测有名无实，没有明确的责任单位负责，使得一些应该在使用前解决的问题，拖到使用后才出现，影响社会信誉。
　　3 建筑结构基础不均匀沉降的防治措施
　　3.1 勘测时注重勘测报告的可靠性
　　地质勘测报告是设计人员进行设计和施工计划的重要凭证，因此，必须保证勘测报告的准确性和可靠性，具体有以下几点要求 ：
　　(1)取得附有坐标及地形的建筑物总平面布置图，各建筑物的特点以及可能采取的基础型式、尺寸、预计埋置深度，对地基基础设计的特殊要求等。同时查明不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数[2]。查明建筑物范围各层岩土的类别、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性和承载力。
　　(2)查明地下水的埋藏条件。当基坑降水设计时尚应查明水位变化幅度与规律，提供地层的渗透性。判定环境水和土对建筑材料和金属的腐蚀性，了解建筑物地下水类型、埋藏深度、动态、化学成分，判定地基土及地下水在建筑物施工和使用期间可能产生的变化及其对工程的影响，提出防治措施。
　　3.2 设计时增强多层建筑的基础刚度和整体刚度
　　(1)建筑措施。多层住宅的平面形状应力求简单，规则整齐，尽量避免形状复杂，阴角太多;避免建筑物有显著的高差或荷载差异。在软土地区建筑物的裂缝事故，往往以有高度差异或荷载差异的建筑物为多见，尤其是高、低或轻;重单元连成一体未设置沉降缝时易发生。
　　(2)设置沉降缝。多层住宅的长度应控制在 55米以内;长度较大的住宅，考虑在适应部位设置沉降缝 ;对于平面图形复杂的，或有层高高差及荷载显著不同的，要在其转折处 ;层高高差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝;在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。
　　(3)考虑相邻建筑物的影响。建筑物荷载不仅使建筑物地基土产生压缩变形，而且由于基底压力扩散的影响， 在相邻范围内的土层，也将产生压缩变形 ;这种变形随着相邻建筑物距离的增加而逐渐减少，由干软弱地基的压缩性很高，当两建筑物之间距离较近时，常常造成邻近建筑的倾斜或损坏。
　　(4)结构措施。控制建筑物的长高比。长高比是保证砖石承重结构建筑物刚度的主要因素。长高比大的建筑物，调整地基不均匀变形的能力就差。相反，如将建筑物长高比限制在一定范围内，它就具有较大的调整地基不均匀变形的能力。实践证明，建筑物的长高比控制在 2.5至 3之间时 [3]，可减少建筑物的相对弯曲，房屋不易出现裂缝。
　　(5)合理布置纵横墙。承重结构的墙身是房屋扭曲的主要受力构件，它具有调整不均匀变形的能力。纵、横墙的布置合理与否，对建筑物的整体刚度影响很大。如纵墙贯通而横墙密布，则犹如空胀多肋深梁，刚度很大，这时基础沉降比较均匀。为了保证建筑物的整体刚度，对于砖石承重结构的纵横墙应尽量贯通，横隔墙的间距不宜过大，一般不大于建筑物宽度的1.5倍为妥。
　　(6)设置圈梁。在建筑物的墙体设置钢筋混凝土圈梁的主要作用是增强建筑物的整体性，它在一定程度上能防止或减少裂缝的出现，即使出现了裂缝也能阻止裂缝的发展。
　　(7)地基和基础措施。多层住宅的地基基础设计必须以控制变形值为主，设计单位必须进行基础最终沉降量和偏心距离的验算。基础最终沉降量应当控制在相关规范规定的限值以内。在建筑物体形复杂，纵向刚度较差时，基础的最终沉降量和偏心距应当按照相关规范进行控制。当天然地基不能满足建筑物沉降变形控制要求的，必须采取技术措施，一般可采用打预制钢筋砼短桩。同一建筑物尽量采用同一类型的基础并理置于同一土层中。
　　3.3 施工时切实提高施工质量
　　基础工程是位于建筑物最下部的构件，承受着建筑物的全部荷载，并将这些荷载传递给地基。建筑基础工程属于地下隐蔽工程，在建筑工程竣工后，难以检查基础的施工质量。若建筑基础工程出现质量问题，将会导致整个建筑沉降、偏斜，甚至引发难以补救的重大安全事故，造成灾难性后果。因此，建筑基础工程施工质量，已成为保证整个建筑工程质量的重点，采取何种措施来提高建筑基础工程的施工质量，也成为当前许多建筑工程从业人士所共同关注的问题。
　　(1)做好地基验槽工作，首先做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质与勘察结果是否相符，如不符请勘察、设计部门共同确定地基处理方案，然后方可进行下一步施工，并且在施工中确保地基处理和基础工程的质量，处理过程必须由监理工程师旁站，并经监理单位验收合格。
　　(2)控制好给排水管道的灌水试验，必须严格按规范操作并经过监理和建设单位隐蔽验收，作到每根埋地排水管均做灌水试验，排水管道支墩和垫层混凝土强度合格，然后经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。
　　(3)控制好结构工程施工质量。严把钢材质量关及钢筋安装工艺;设计合理的基础混凝土配合比，合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定，除满足确定耐久性要求和节约原材料外，应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配合比，必须提供合格的水泥、砂、石、水泥控制强度、砂控制细度、含水率、含泥量等，只有材料达到合格要求，才能做出合格的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的进行，达到设计和验收标准，正确按设计配合比施工。按施工配合比施工，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要用重量比，不要用体积比，最后要及时检查原材料是否与设计用原材料相符;加强原材料管理。混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量 ;加强混凝土养护工作，进行混凝土强度的测定。我们以 28天强度为准，为施工简便和质量保证，我们一般做 7天试块等，以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展，以明确确定其质量。
　　(4)加强对建筑物的沉降观测。施工期间，施工单位必须按设计要求及规范标准埋设专用水准点和沉降观测点。主体结构施工阶段，每结构层沉降观测不少于一次;主体结构封顶后，沉降观测 2个月不少于一次。
　　4. 结束语
　　本文从不均匀沉降产生原因到问题防治措施的论述，总结了该类结构基础不均匀沉降的一般性结论，供技术参考使用。