地基不均匀沉降的危害及防治

发布时间：2024-10-18

论文

第10卷第9期中国水运 Vol.10 No.9 2010年 9月 China Water Transport September 2010

地基不均匀沉降的危害及防治

刘皓，张思渊，张学鹏

（1中国地质大学工程学院，湖北武汉 430074；2武汉大学水力水电学院，湖北武汉 430072）

摘要：在国内外的建筑历史上，由于地基软弱、荷载分布不均匀等原因，引起建筑物下沉或者不均匀下沉，对建筑工程产生了极大的危害。尤其是高层建筑和重要建筑的建设，不均匀沉降问题一旦处理不好，将给投资方和施工方造成巨大的经济损失及恶劣的影响。因此解决地基沉降在工程施工中占有极其重要的意义。 1

关键词：不均匀沉降；建筑措施；结构措施；施工措施

中图分类号：TU433 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2010）09-0220-02

一、不均匀沉降的危害

在实际工程中，天然地基土具有一定的压缩性，因此，在自重应力和附加应力的作用下，地基将产生一定的沉降。一般来说，地基产生均匀沉降，对建筑物本身影响不大，可以预留沉降标高加以解决。但是由于地基软弱，土层厚度变化大，土层在水平方向软硬不一建筑物荷载相差较大或基础类型、尺寸的差异等原因，容易使地基产生过量的不均匀沉降，造成建筑物倾斜，引起上部结构产生附加应力或上部结构附加应力增加，当不均匀沉降超过建筑物承受的限度时，即造成墙体或楼面开裂等事故，甚至使整个结构严重倾斜，影响建筑使用，危及安全。

总体来说，不均匀沉降对工程的危害主要表现在两个方面：一是使上部结构产生过大附加应力，二是使建筑物底层层高减小，建筑物总高度减小。因此，采取有效措施防止或减轻不均匀沉降，在建筑设计中至关重要。

二、沉降量确定

建筑地基在长期荷载作用下产生的沉降，沉降量可以划分为三个部分：初始沉降，固结沉降，次固结沉降。三个量之和即为地基沉降量。

初始沉降又称瞬时沉降，是指外荷加上的瞬间，饱和软土中孔隙水尚来不及排出时所发生的沉降，此时土体只发生形变而没有体变，一般情况下把这种变形称之为剪切变形，按弹性变形计算。在饱和软粘土地基上施加荷载，尤其如临时或活荷载占很大比重的仓库、油罐和受风荷载的高耸建筑物等，由此而引起的初始沉降量将占总沉降量的相当部分，应给以估算。

主固结沉降是指荷载作用在地基上后，随着时间的延续，外荷不变而地基土中的孔隙水不断排除过程中所发生的沉降，它起于荷载施加之时，止于荷载引起的孔隙水压力完全消散之后，是地基沉降的主要部分。次固结沉降在固结沉降稳定之前就可以开始，一般计算时可认为在主固结完成（固结度达到100%）时才出现。

次固结沉降量常比主固结沉降量小得多，大都可以忽略。但对极软的粘性土，如淤泥、淤泥质土，尤其是含有腐殖质等有机质时，或当深厚的高压缩性土层受到较小的压力增量

收稿日期：2010-05-28

作者简介：刘皓，中国地质大学工程学院。

比作用时，次固结沉降会成为总沉降量的一个主要组成部分，应给以重视。

三、解决危害的途径

解决不均匀沉降的危害主要有两个途径：一是设法增强上部结构对不均匀沉降的适应能力，二是设法减少不均匀沉降或总沉降量。在具体施工中常常将采用的措施分为三个类型，下面我们将对这四个方面进行具体说明。

1．建筑措施

（1）建筑物体型力求简单

建筑物包括平面与立面形状及尺度。平面形状复杂的建筑物，在纵横单元交接处的基础密集，地基中附加应力相互叠加，导致该部分的沉降往往大于其他部分。当建筑物的高低或者荷载差异较大时，也必然会加大地基的不均匀沉降。因此，当具备发生较大不均匀沉降条件时，建筑物体型应该力求简单。

若建筑物的体型较复杂，宜根据其平面、立面形状、荷载差异等情况、在适当部位用沉降缝将其划分为若干刚度较好的独立单元体；或者将两者隔开一定的距离，两者之间采用能自由沉降的连接体或简支、悬挑结构连接。

（2）控制建筑物长高比

建筑物在平面上的长度L和基础底面算起的高度H之比称作建筑物的长高比，是决定砌体建筑的主要因素长高比越小，建筑物刚度越好，对地基不均匀沉降的调节作用也越好。对于3层或3层以上的房屋，L/H宜小于2.5；当L/H在2.5和3.0之间时，应当尽量控制纵墙不转折或少转折，内墙间距不宜过大，且内墙与纵墙之间的连接必须牢靠，同时纵墙开洞应尽量小。在实际设计中，若建筑物沉降量大于120 mm时，则应对长高比进行控制，同时尽量减少纵墙布攥着或少转折，必要时还应增加基础刚度和强度。

（3）设置沉降缝

为防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降引起房屋破坏所设置的垂直缝称为沉降缝。作法为：从基础底部断开，并贯穿建筑物全高。使两侧各为独立的单元，可以垂直自由的沉降。设置沉降缝的一般部位和原则：① 建筑物平面的转折部位；② 建筑的高度和荷载差异较大处；③ 过长建筑物的

论文

第9期刘皓等：地基不均匀沉降的危害及防治 221 适当部位；④ 地基土的压缩性有着显著差异；⑤ 建筑物基础类型不同以及分期建造房屋的交界处；⑥ 拟设置伸缩缝出（沉降缝可兼做伸缩缝）。

为避免沉降缝两侧单元相向倾斜挤压，沉降缝应当有足够的宽度：

表房屋沉降缝宽度房屋层数沉降缝宽度/mm 2—3 50—80 4—5 80—120 5层以上

不小于120

注：当沉降缝两侧单元高度不同时，按低层取用，并应

当满足抗震缝要求。

（4）建筑物之间保持一定距离

地基中附加应力具有扩散作用，相邻建筑物之间的沉降会相互影响。为避免引起不均匀沉降，应该对相邻建筑物基础之间的距离进行控制。

（5）调节某些设计标高

建筑物的长期沉降，将改变使用期间各建筑单元或地下管道等的原有标高。通常情况下可采用以下三个措施：一是根据预估沉降量调节室内外地坪和地下设施的标高，二是给建筑物和设备之间留有净空。三是将室内外设备管道连接安排在施工后期完成。

2．结构措施

（1）减轻建筑物自重

建筑物自重（包括基础及以上覆土中立）在基地压力找有很大比例。工业建筑占50%，民用建筑占60%到70%，因而减少沉降长从减轻建筑物自重着手。如采用轻质材料，采用轻型结构，减轻基础及其上方的回填土等。

（2）减少或调整基础底面的附加应力

基础底面附加应力的调整是一种重要的措施，尤其是高层建筑和密集建筑群的建造尤为适用。通常情况常采用以下两种措施：① 设置地下室，采用补偿性基础设计方法，一挖除的土重抵消部分或者全部的建筑物重量，达到减小沉降的目的；② 调整基地尺寸，按照地基承载力确定出基础底面尺寸后，运用沉降理论和合理的设计经验对基地尺寸进行合理的调整，使不同荷载的基础沉降量接近。

（3）选用非敏感性结构

不同的结构对于相同情况的不均匀沉降具有不同的敏感性。理论和实际的工程经验表明，排架结构和三绞拱结构等结构在地基发生一定的不均匀沉降时，不会引起很大的附加应力，应此选用这种结构可以较好的减轻不均匀沉降的危害。对于单层工业厂房、仓库和某些公共建筑，在情况许可的情况下，应当尽可能的选择对地基沉降不敏感的结构。

（4）设置圈梁

圈梁的作用在于提高砌体结构抵抗弯曲变形的能力。当建筑物产生蝶形沉降时，墙体产生正向弯曲，下层圈梁将其作用，反之，上层圈梁产生作用。对于多层建筑的基础和顶层宜各设一道圈梁，基础软弱或建筑物较复杂时，应层层设置圈梁。

（5）设置基础梁

钢混结构对不均匀沉降很敏感，很小的沉降差异都将引起附加应力。对于单独桩基的框架结构，在基础之间设置基础连加大结构刚度，是减少不均匀沉降的游侠措施。

（6）加强基础刚度

对于建筑体型复杂，荷载差异较大的刚混结构体系，可采用交叉条形基础、筏形基础、箱型基础或桩基础等，加强基础整体刚度，减小沉降差异。

（7）合理布置纵横墙

承重结构的墙身是房屋挠曲的主要受力构件，它具有调整地在不均匀变形的能力。纵、横墙的布置合理与否，对建筑物的整体刚度影响很大。比如纵墙贯通而横墙密布，则刚度很大，这时基础沉降也较均匀。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。

3．施工措施

在软弱地基上开挖基坑或进行基础施工时，合理的安排施工顺序，采用合理的施工方法，可以确保工程质量和减小不均匀沉降造成的危害。

在实际施工时，常常从以下五个方面进行施工措施的保证：① 拟建相邻建筑之间轻重悬殊时先建较重建筑物；② 对于已建轻型建筑周围不宜对方中物；③ 密集建筑群内若有桩基础建筑时，先设桩；④ 注意开挖基坑进行降水时对邻近建筑的影响；⑤ 开挖基坑时尽量减少对原状土的扰动。

4．防治措施（1）地基处理

采用桩基础。将爆扩桩、灌注桩，打入桩穿过软弱土层，将基础支撑在坚硬土（石）层上，使建筑物的沉降差满足设计要求。这种方法能同时取代或减少地基处理和开挖基坑的土方工程，可以节约人力和缩短工期，山区普遍采用此法。

（2）基础加固

地基基础加固中，常采用加宽或加大基础底面积的方法，因其施工简单、所需设备少，常用于基础面积太小而产生过大沉降或不均匀沉降事故的处理，以及采用直接法加层时对地基础的补偿加固。

参考文献

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