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高层建筑不均匀沉降的原因与防治方法


刘立馗

(中国联合工程公司,浙江 杭州 310052)

摘 要:现在国民经济水平不断提高,不但极大地改善了人民的生活条件,也为各行业的发展带来了良好的机遇。随着建筑行业的发展以及设计和施工技术的成熟,高层建筑随之发展起来,在城市中有了广泛的应用。我国人口基数大,高层建筑能增加一定区域内容纳人口的数量,对当前住房压力起到缓解作用;另外高层建筑能大幅度提高土地的利用价值,具有良好的经济效益。高层建筑拥有良好的发展前景。但现阶段,高层建筑中也存在一些问题,其中基础不均匀沉降的问题,会对建筑造成损坏,不仅影响使用性能,严重的甚至会导致建筑物坍塌,引起安全事故,造成人身财产损失。因此对于建筑物基础不均匀沉降的防治十分必要。

关键词:不均匀沉降;危害;防治方法;高层建筑

高层建筑基底荷载较大,如果存在基底持力层分布不均匀等不利情况,容易出现不均匀沉降,进而引发建筑物裂缝甚至倾斜;部分带有裙房的高层建筑,由于主楼和裙房之间的高度相差较大,其基底荷载也会有较大差别,这个差别甚至会跨越数量级。如果没有采取合理的处理措施,也容易出现不均匀沉降。高层建筑一旦发生不均匀沉降,容易引发严重后果。因此必须采取有效措施对建筑物基础不均匀沉降进行防治。文章在对建筑物基础不均匀沉降产生的原因进行分析的基础之上,提出了几项防治措施,希望可以对建筑物基础不均匀沉降的防治提供参考。

1 建筑物不均匀沉降的产生原因

1.1 前期准备工作不充分

施工开始前的准备工作会对建筑物的质量产生直接影响。例如,进行地质勘探时,未发现地质中存在的问题或不良条件,无法为后续的设计提供有效的参考建议和数据支持,因而无法采取有效措施解决这些不利因素,会给后续施工作业带来隐患。

1.2 建筑物地基处理不当

对于高层建筑地基有多种处理方式,需要结合工程项目需要选择适宜的处理方式。但各项目所在地环境、地质等存在较大差异,所以必须保障地基处理方案的科学可行。通常来说,需要将多种方法结合起来才能达到最佳的效果。但在实际施工中,为了便于操作,往往只选用一种方法对地基进行处理,很难发挥理想效果。

1.3 建筑设计缺乏科学性

建筑方案的设计中就要充分考虑场地地基的实际情况,通过合理的设计来充分利用有利地基,规避不利地基。然而,现实中往往一味追求经济效益,而使得设计缺乏科学性,埋下隐患。细化到单体设计,对于高度相差大的建筑,比如主塔带裙房的建筑,需要通过合理的布置沉降缝来使主塔和裙房分开;对于荷载差距大的单体,也可以通过合理设缝断开以规避不均匀沉降。

1.4 基础形式选择不尽合理

在前期详细地质勘查报告等其他资料完整的前提下,设计人员要根据地勘资料,建筑形式,结构体系,自然条件等各方面因素选择最合适的基础形式,确保安全。但现实中,往往受制于业主对于经济效益的一味追求,或者是因为考虑不周等因素,导致所用方案并非最佳方案,甚至带有缺陷,不尽合理,从而导致不均匀沉降的发生。

1.5 建筑物使用中的突发情况

建筑物在使用过程中意外因素也会导致不均匀沉降的发生,如地下水管爆裂、连续降雨等,会使部分地基土发生性状改变,增加其流动性,对地基安全产生不利影响。另外,建筑物附近地面堆载过大,使用荷载大大超出原设计取值等也易引发沉降过大。

2 建筑物基础不均匀沉降的危害

建筑物基础在出现不均匀沉降的开始阶段,楼体没有显著变化,难以察觉。若未及时采取措施解决,不均匀沉降会不断持续,久而久之楼体倾斜幅度会不断加大。当不均匀沉降继续扩大,墙体或楼面会产生裂缝,如果不控制和处理,裂缝会越来越大,对居住者生命安全造成极大威胁,还会影响建筑物的正常使用。例如近年来新闻报道中的“接吻楼”,“楼歪歪”等,就是不均匀沉降的典型例子。这些事件要求我们对建筑物质量引起重视。建筑物基础不均匀沉降的危害极大,必须采取有效措施避免该问题的发生,才能确保建筑物的使用安全。

3 建筑物基础不均匀沉降的预防

3.1 确保前期准备工作的充分

建筑项目施工的前期准备工作十分重要,它对后期施工作业起到铺垫作用,保障准备工作的充分至关重要。具体来说,在设计和施工作业开始之前,需要由专业的地质勘查从业人员,按照规范的勘察方法,仔细详尽地完成地质勘察工作,确保查明各种隐藏的不利地质情况,以期对后续的设计施工提供可靠的参考和建议;对设计和施工相关资料进行完整地收集,也能为设计和施工作业提供指导。

3.2 优化设计方案

(1)需要尽可能简化建筑物体型,建筑物高度和荷载之间的差异不可过大。因此,在建筑设计过程中,需要尽可能避免有凹凸的转角,体型尽量简单规整;将建筑物长宽比,高宽比等参数控制在合理范围内。如遇超长结构,多塔结构,主塔和裙房相连的结构,同一单体不同区块荷载差异较大等等情况,则合理设缝将其断开;同时,要确保沉降缝的宽度满足要求;另外,由于地基附加应力具备扩散性,在设计中还需要确保相邻建筑物之间留有合理的距离,以免建筑物距离过近使得应力发生叠加,导致建筑物产生不均匀沉降。

(2)在结构设计方面要采用合理的结构形式。首先,保证建筑物整体的结构刚度;其次,尽可能使建筑物自重降低,材料的选择上应以轻质材料为主,如多孔砖、轻质墙体等;最后,根据地质勘查报告,结合场地特点,选取合理的基础形式。针对同一单体不同区块不同的基底荷载情况,可以考虑差异布桩(基础),充分发挥基底地基土的承载力,也能有效抵御不均匀沉降的发生。

3.3 加强施工质量的控制

保障建筑物施工质量,才能降低建筑基础不均匀沉降的发生概率。对以往发生过的建筑物不均匀沉降的原因进行分析,施工质量不到位的占比很大。施工质量的控制概括起来主要是如下方面:①材料合规合格。要确保采购的钢材合格,砂浆,商砼,砌体等建材强度达标;②工序合规合理。要进行合理的施工进度和工序的安排,减小施工对建筑物安全的不利影响。例如,带地下室的结构降排水何时停止,地下室顶板的覆土何时完成,上部建筑砌体何时完成浆砌,桩基的打桩顺序等,都要根据实际情况制定合理的工序方案;③施工方案合理安全。编排施工方案要合理,充分考虑周边不利因素的影响。尤其是在非空旷地区已有建筑密集的场地,尤其要注重施工方案的合理性,避免这边施工,隔壁沉降的现象发生;④检测验收合规到位。各项规定的检测不可遗漏,不可走过场。提早发现问题,处理问题,避免建筑物带病使用。尤其对于强度的检测,承载力的检测,垂直度的检测等等格外重要;⑤重视对施工人员的培训,通过宣传教育强化施工人员责任意识,严格按照技术标准和规范要求进行施工。

4 建筑物基础不均匀沉降的治理

4.1 地基加固技术

地基加固技术是处理建筑物基础不均匀沉降的有效措施之一,其应用效果良好。地基加固技术有多种方法,例如针对天然基础的基础加宽以及加深,针对桩基础的补压钢管桩等等。基础加宽操作简便,且技术工艺相对成熟。该技术通过增加基础底面积,降低地基接触应力。基础加深主要方法是将敦式基础设置在地基基础以下,从而实现持力层的转换,有效提高基底持力层的承载力。针对桩(筏)基础,当出现不均匀沉降时,常常在沉降较大的位置筏板上开孔,补压钢管桩后封闭筏板,以期减小沉降较大处的沉降量,使沉降趋于均匀。

4.2 纠斜技术

顶升纠偏法以及促沉纠斜法是纠斜技术的两种主要方法。前者主要是指在确保反力支撑具备安全性的前提之下,利用千斤顶将沉降较为严重的部分抬起,对建筑物基础不均匀沉降进行处理。促沉纠斜法一般利用挖掘和掏土的方法,以增大沉降较小那侧的沉降量,以期使沉降均匀;或者对沉降较小位置进行增加荷载,实现载荷的平衡,达到稳定状态。

5 结束语

高层建筑一定程度上可以代表城市的形象,也是城市快速发展的重要标志。建筑基础不均匀沉降容易引发建筑物墙体开裂,甚至倾斜和坍塌,不但会威胁到人民的生命财产安全,带来极大的经济损失,也会影响城市形象,因此必须采取有效措施进行控制。文章重点分析了建筑物不均匀沉降产生的原因,总结了建筑物不均匀沉降的预防和治理的几点措施。

参考文献:

[1]庄宇,王立安.浅谈预防建筑基础产生不均匀沉降的措施[J].硅谷,2010,(1):102-103.

[2]郭婷婷,楚天舒.论高层建筑基础不均匀沉降的控制措施[J].经济技术协作信息,2013,(33):40-45.

[3]吴胜发.建筑结构基础不均匀沉降及控制研究[D].广州大学,2006.

[4]潘晓辉.防止高层建筑基础不均匀沉降的措施[J].智能城市,2016,2(6):191.

[5]郑汝飞.浅谈高层建筑采用两种基础施工不均匀沉降控制的施工技术[J].广东建材,2010,26(3):63-64.

中图分类号:[TU208.3]

文献标志码:A

文章编号:2096-2789(2017)09-0167-02

作者简介:刘立馗(1986-),男,中级工程师,研究方向:建筑结构。

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