地基基础不均匀沉降的原因分析及应对措施

地基基础不均匀沉降的原因分析及应对措施【摘要】
本文结合以往的施工经验，通过对某电厂的的建筑物不均匀沉降问题进行分析，对预防地基基础不均匀沉降给出合理的措施，所得结论可以应用于以后的施工中。

【关键字】地基基础、不均匀沉降、原因分析、措施
1、前言
随着科学技术水平的提高，人们对建筑的质量有了更高的要求。

地基基础不均匀引起的建筑沉降问题影响了建筑的质量，地基基础不均匀会对建筑物造成极大的危害，后果严重的可能会引起房屋倒塌，威胁到人民的财产和生命的安全,该问题越来越受到人们的关注。

2、工程概况
某电厂主厂区先后分三期建成。

其中一期主厂区位于厂区西侧，占地面积约为52.3万㎡。

一期主厂区建有原水预处理站、汽机房、车间、燃油库、各类综合楼等四十余座生产用房及辅助生产用房。

所有建筑的结构类型有以下几种：钢筋混凝土简体结构、钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土排架结构等。

建筑的基础主要为钢筋混凝土环形基础、钢筋混凝土筏板基础、钢筋混凝土柱下独立基础等。

因为受建造时的设计条件限制，一期主厂区各类建筑物地基处理主要采用大开挖、强夯、换填法处理。

为了满足生产需要，个建筑物室内及室外厂区布置有各类给排水、电线电缆管。

对电厂厂房进行实际勘察，对地基图层的分布情况和土层特征、地下水位的变化情况、力学相关指标对比得出了数据和结论。

3、沉降的种类及危害
3.1、沉降的种类
3.1.1、初始沉降
局部施加荷载时，因地基土受剪切变形（产生侧向膨胀）立即产生的沉降，称为初始沉降。

一般是因来不及排水或排水条件很差造成的。

其特征是土体变形，体积不变，表现出饱和土体的不可压缩性。

软黏土的初始沉降可占总沉降的30～40%，施工时必须予以高度重视。

3.1.2、固结沉降
在有效荷载应力作用下，土的空隙体积减少而产生的沉降称为固结沉降。

饱和粘性土的固结沉降需要一个较长的过程，因为只有孔隙水压降低，有效应力增加，挤走孔隙水，才能使孔隙体积减少。

有机腐殖质含量较多的软土，固结沉降也很明显，施工中亦应予以关注。

3.1.3、次固结沉降
在孔隙水压完全消散、有效应力基本不变的情况下，固结沉降结束后缓慢发生的沉降称为次固结沉降。

是由于部分弱结合水转化成自由水，土颗粒骨架蠕变引起孔隙体积减少而产生的。

3.2、沉降的危害
过大的不均会造成建筑物各处渗水、下水道堵塞不畅等，严重影响建筑物的使用。

对于多层砌体结构，由于砌体的抗拉、抗剪强度较低，在地基沉降时，很易在墙体上产生斜裂缝或踏步式裂缝，窗洞的四角部位尤其厉害。

除此之外还可能造成建筑物发生倾斜。

如意大利比塞塔，该建筑建造于不均匀的高压缩性地基之上，造成塔基发生不均匀沉降现象，其北侧下沉高度为1米多，南侧下沉高度为3米，至今塔身已侧移5.8米有余。

沉降还可能造成建筑物下沉严重。

如上海锦江饭店，其建筑于软土地基之上，造成建筑物沉降2.6m之多，原来的底层已陷入地下成为半地下室状态，给实际使用带来严重影响。

沉降还会造成建筑物墙体开裂。

如清华大学供应科的库房楼，在竣工一年后出现墙体开裂状况，三年以后整个楼体已有33条较大裂缝存在，列为危房。

沉降还可能带来建筑物基础断裂的危害，本次勘测的电厂厂房，筏板基础刚浇筑完准备砌墙时，发现筏板基础横向发生断裂，其缝长达6米多，宽1-5毫米。

4、造成地基基础沉降的因素
通过对电厂建筑实地勘察和对相关数据进行分析，得出一期主厂地面渗水，低下管沟渗漏水是引起地面建筑发生大量沉降的主要原因。

原设计地基图湿陷性处理深度及生育湿陷量过大是引起地面建筑发生沉降的重要原因。

4.1、湿陷性处理不合格
一期主厂区原设计的建筑物不满足《湿陷性黄土地区建筑规范》中的要求，且场地土还存在湿陷性。

4.2、渗漏水渗入土层
根据现场勘察发现一期厂区由于建厂时间长，建厂时设备不够先进等原因，多年来产生了大量渗水。

对原厂地图土层勘测，发现其含水量过大，增大幅度高达百分之四十，这也是产生沉降的原因。

4.3、土质不均匀
土的不均匀性一般表现为组成与类别不同，常在透镜体和部分不规则地层中体现出来。

此时浅基础下地基极易引发不均匀沉降。

一般也与本地成型历史有关。

如果场地周围建筑进行过打桩作业，振动就可能破坏土结构，降低土质强度，建筑建成后的沉降相对同类建筑较大，并且离桩基越近沉降越大。

通常沉降和沉降差与桩的长短和找桩时间密切相关。

4.4、上部结构不规则
一期厂房房屋上部结构平面不够规则，且变化过于复杂，造成了纵、横单元基础密集，再因建筑物各部分的刚度对称不好，极易受损；建筑物的体型过于复杂，高低或轻重变化自然较大，导致地基各部分承受荷载轻重存在差别，容易发生沉降现象。

4.5、地址勘测真实性差
实际工作中，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，如钻探中布孔不准确或孔深不到位；有的抄袭相邻建筑的资料等，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规则沉降，甚至发生结构破坏。

4.6、施工过程存在问题
基础施工前扰动了地基土；在已建成的建筑物周围堆放大量的建筑材料或土方；对于砖砌体结构，砌筑质量不满足要求，砂浆强度低、灰缝不饱满、砌砖组砌不当、通缝多、拉结筋不按规定设置等，也会使建筑物建成后产生不均匀沉降。

5、不均匀沉降的预防措施
5.1、保证建筑平面规则整齐
建筑的平面形状应力求简单, 规则整齐, 尽量避免形状复杂、建筑物有显著的高差或荷载差异。

在建筑物的裂缝事故中, 往往是在高度或荷载有差异的建筑物为多见, 所以要通过保持建筑平面规则整齐来防止沉降。

5.2、设置合适沉降缝
多层住宅的长度应控制在55m 以内;长度较大的住宅, 应在适应部位设置沉降缝;对于平面图形复杂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也需设置沉降缝。

5.3、降低建筑物的自重
可采用轻质材料, 如多孔砖墙或其他轻质墙体;选用轻型结构, 如预应力钢筋混凝土结、轻钢结构以及各种轻型空间结构;选用自重较轻、覆土较少的基础形式, 如浅埋的宽基础、有半地下室或地下室的基础,或者室内地面架空地坪等。

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，所以轻质材料的使用十分关键。

5.4、限制建筑物的自身比例
长高比大的建筑物, 调整地基不均匀变形的能力。

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,可减少建筑物的相对弯曲,房屋不易出现裂缝。

5.5、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, 它具有调整地基不均匀变形的能力。

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, 犹如空间多肋深梁, 刚度很大, 能使基础沉降比较均匀。

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。

5.6、设置圈梁
在建筑物的基础和顶层处, 宜各设置一道钢筋混凝土圈梁, 其他各层可隔层设置, 其主要作用是增强建筑物的整体性。

它在一定程序上能防止或减少裂缝的出现, 即使出现了裂缝也能阻止其发展。

5.7、选择高质量的施工材料
除了在注意细节的设计预防地基基础沉降之外，还要在施工过程中严格把关。

在施工时对所需材料进行严格的筛选。

所有的材料都要有合格证件，按照材料的分类进行摆放。

比如砂浆等原料，要对其品种、强度进行筛选，要满足设计需要。

对进场的原材料要提出高要求，好的材料才能造出好的建筑。

【结束语】
通过总结以往的经验教训和研究成果，本文对地基沉降造成的危害进行说明，强调了预防地基基础不均匀沉降的重要性。

归纳了常见沉降问题出现的原因，提供了可靠的解决方案,对未涉及的问题和方向仍要进行探讨和研究。

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