建筑结构地基变形处理的措施

建筑结构地基变形处理的措施

（一）地基变形处理的一般方法

地基变形是造成建筑物裂缝损坏、倾斜和事故的重要原因。随着建筑物的建成, 上部荷载的增加, 地基承载力和可能产生的沉降变形值是关键问题。地基变形特征有沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜。要改良软弱地基土的工程特性, 一般的常用处理方法较多, 大体可分三类:

1)采用挖除软弱地基, 如置换法;

2)人工增强土的密度如强夯法、碾压、振动法等;

3)减少孔隙水压力加速固结如排水法、挤密法等。

地基处理的目的就是要提高软弱土的强度, 保证地基稳定, 降低其压缩性, 减少地基沉降或不均匀沉降即地基变形。减少地基变形的地基基础措施, 可从以下5个方面考虑:

1)掌握土层分布情况;

2)妥善处理不良地质现象;

3)减少附加应力;

4)充分挖掘地基潜力;

5)采用合适的基础方案。

在对施工方案的筛选和优化中, 不容忽略的是, 建筑结构应主动适应地基变形, 使建筑物安全可靠且经济合理, 应是设计中首要考虑的因素且施工中应首要选择。

2.结构适应地基变形的措施

1）采用合适的结构形式。当上部结构和基础的整体刚度及强度不能适应地基变形时, 上部结构就遭致裂损。在其他条件相同的情况下, 上部结构连同基础的整体刚度愈大, 建筑物的差异沉降就愈小, 但在上部结构和基础中产生的附加弯矩就愈大, 所以当上部结构柔性大时, 基础不宜有相当大的刚度。水池、油罐常采用柔性底板, 目的就是使之能适应大量的不均匀沉降。选择结构形式时, 对于由地基变形引起的结构物的整体或局部稳定问题必须引起重视。

2）建筑处理措施

（1）建筑物的平面布置不宜复杂。由于软土地基变形的特点, 建筑物的平面布置不宜复杂, 同一建筑物的各组成部分的高度和荷载不宜有过大的差别。因为采用H 、Y 、L 等形状, 在转角交接处或层差的相邻处往往出现裂缝损坏。

（2）考虑相邻基础的影响。在已建成的建筑物旁建造新的建筑物, 后者使前者产生附加沉降, 其速率较大, 曲率半径较小而弯曲方向相反, 往往容易使前者发生裂损;当同一建筑物的邻接部分或相邻两建筑物同时建造时, 由于相互影响而增加沉降, 其曲率半径较大, 加上建筑材料在施工初期的蠕变性质往往较能适应不均匀沉降, 故损坏情况比不同时间建造的相邻建筑物轻些。

（3）必要时设置沉降缝。当建筑物各单元的高度和荷载相差悬殊, 或平面形状较复杂, 又不能将各单元分开适当距离;或地基土不均匀, 可能产生较大的沉降;或当建筑物分期建造时, 则各单元连接处可考虑设置沉降缝。设置沉降缝时需注意以下各点:

①沉降缝需有足够的宽度, 缝中不可填塞, 使各单元可以自由移动, 否则会引起相互顶住挤压, 损坏结构。沉降缝的宽度一般为:二、三层时, 5 ～8cm ;四、五层时,8 ～12cm ;五层以上, 不小于12cm , 当地基有显著不均匀时, 应适当加宽。

②沉降缝须从建筑物顶部开始断开, 直到基础底部, 利用伸缩缝是不可取的。

③沉降缝不能消除地基中的应力重叠, 故在条件许可时将建筑物划分为几个单元为妥, 各单元间相隔一定距离并可先造临时性通道, 待沉降基本稳定后, 再建造永久性建筑;如必须同时建造永久性建筑, 则可插入具有足够刚强度的结构;或采用简单结构过渡, 但沉降缝必须处理得当, 否则也不能生效。

（4）建筑和构造上留有调整或沉降余地

①当预估建筑物或构筑物沉降过多而有碍使用或美观, 或采用天然地基在技术和经济上优越但沉降量较大时, 可有意将标高适当提高。

②当有管道与建筑物相撞时, 建筑物的过大沉降将使管道断裂, 可在穿墙孔洞上方留有余地。外接管道若有支架, 可将支架标高适当降低, 支架与管道暂以垫片垫之, 随着建筑物下沉逐步抽出, 调整标高, 直到建筑物的沉降基本结束, 再将管道和支架的联系固定。也可采用特制的活络接头, 允许相对位移和转动, 目前有些油罐和气柜的接出管就采用了这种接头, 以适应较大的地基变形。

③油罐一类的构筑物, 除沉降较大外, 常发生较大的倾斜。为了对付这种变形, 可预先在四周埋设千斤顶, 或设计预留安放千斤顶的位置, 必要时用千斤顶校正倾斜。有时如没有考虑这种措施, 也可在沉降小的一边外侧地坪上, 离开一定距离, 沿圆周切线方向开槽, 迫使地基土被挤出而下沉, 可收到一定的效果。

3）结构处理

（1）砖承重结构的纵横墙布置对整体刚度有很大的影响, 对调整不均匀沉降起重要作用, 要求纵墙贯通, 横墙密布, 犹如空腹多肋深梁, 刚度甚大。

（2）有时预估到建筑物不均匀沉降较大时, 也可在局部墙体内配置钢筋, 以加强砌体强度。

（3）砖承重结构在墙体内设置钢筋混凝土圈梁, 或钢筋砖圈梁, 是加强建筑物刚强度的重要措施, 同时为满足抗震要求, 应层层设置, 多层建筑物在基础和顶层处均应设置。圈梁在平面内必须呈封闭系统。

（4）砖承重结构中采用较高大的条形基础, 能收到一定的效果。有的设计中将室内地坪以下至基础顶面的一段砖墙, 改用现浇混凝土来代替。

（5）砖承重结构的开孔或开窗不能过大, 以防止墙体的刚度和强度受到削弱, 当必须开较大的孔洞时可采用钢筋混凝土边框加强。

（6）当建筑物受到邻近建筑或地面荷载的影响而产生附加变形时, 有时适当加强其强度, 以抵抗所产生的附加应力, 也是一种措施。

4）防止动、活荷载引起地基的不均匀沉降。在软土地基上的建筑物和构筑物, 当承受的活荷载较大, 加荷速率过快, 反复作用频繁时, 常常产生过大的不均匀沉降, 故要特别予以重视。如重级制吊车反复作用的动荷载, 使基础的沉降比静荷载作用时有显著增加, 并由于外力的偏心作用, 基础倾斜往往较大, 可考虑采用桩基等措施。对于某些堆载较重, 堆积面积较大的仓库或厂房, 须重视使用中的措施。

（1）控制荷载分布, 要求有计划地均匀堆物, 并防止在基础上堆放;

（2）控制加载速率, 如料仓与储油罐地基, 活荷载应有控制地增加, 对减少沉降和不均匀沉降起到一定作用;

（3）当均匀堆放的大面积地面堆载超过40MPa , 可考虑采用桩基础。

5）房屋相邻部分不同施工进度的影响。当同一建筑物由高差较多或重量差异较大的相邻部分组成时, 一般应先建重的和高的部分, 间隔相当时间后, 再建造轻的和低的部分, 以减少相邻基础的影响。

软土地基处理方法中, 要注意每种方法都有其适用范围、局限性和优缺点。在软土地区, 应该采取各种有效措施, 控制地基不均匀沉降。针对某一具体土木建筑工程的工程地质条件、