【摘 要】 建筑結構的基礎產生不均勻沉降主要是由于地基土質軟弱以及上部建筑結構荷載不均勻等因素造成的，從而引起上部結構的過大變形、開裂、傾斜甚至破壞。如何解決地基不均勻沉降對上部結構產生的過大變形、裂縫、傾斜甚至倒塌等不利影響是工程建設和地基基礎科學面臨的重大問題。對建筑結構基礎不均勻沉降的原因及防治對策進行了探討。
【關鍵詞】 地基；不均勻沉降；防治
建筑結構基礎不均勻沉降往往引起建筑上部結構的過大變形、開裂、傾斜甚至破壞。現實中這樣的例子比比皆是。著名的意大利比薩斜塔就是由于基礎的不均勻沉降導致上部結構產生過大的傾斜，蘇州市虎塔也是由于地基不均勻沉降，塔身向北方向嚴重傾斜，不僅塔頂離中心線已達2.31m，而且底層塔身產生生了不少裂縫，成為危險建筑而封閉一段時間。
1建筑結構基礎不均勻沉降的原因分析
當地基基礎產生不均勻沉降時，其表現形式大多是底層墻體開裂，嚴重時可能向上繼續延伸。斜裂縫一般發生在建筑物縱墻的兩端，或建筑物的中部以及建筑物的陽角。斜裂縫成因是由于地基局部沉降，使墻體承受較大的剪力，當砌體受拉應力超過其抗拉強度時，即發生斷裂；水平裂縫多發生在窗間墻。當發生局部不均勻沉降時，沉降單元上部受到阻力，使窗間墻受到較大的水平剪力，當砂漿強度不足以抵抗該剪力時，即發生水平裂縫。垂直裂縫大多在較寬窗的窗臺中部。當發生不均勻沉降時，窗間墻因受荷載較大，窗臺因其上伏有窗重，荷載很小，因此窗臺墻相當于反梁而窗間墻相當于反梁支座，窗臺墻因反向變形過大而開裂，上寬下窄。地基的不均勻沉降主要原因：
1.1施工中出現的問題。由于施工時地基處理的不好，或因地質勘探不細，沒有發現地下的某些不良地質現象，如暗洪、坑洞等，因未作處理或者處理不善。或者墻體砌筑時，砂漿強度偏低，灰縫不飽滿；磚砌組砌不當，通縫多，斷磚集中使用；拉結筋不按規定標準設置；墻體留槎違反規范要求等等從而引起地基的不均勻沉降。
1.2建成后使用過程中的意外影響。由于地下水管的大量漏水引起地基局部下沉，或因為臨時的大量的地面堆載而引起局部下沉，另外還有相鄰新建筑產生的影響等。
1.3計算過程中的不正確因素的影響。主要是計算過程中，沉降經驗系數的取值及一些人為的計算方法選擇的影響。
1.4設計方面的問題。建筑物長度太長；建筑體型比較復雜凹凸轉角多；未在適當的部位設置沉降縫；基礎及建筑物整體剛度不足，建筑物層高相差大所受荷載差異大；地基土的壓縮性顯著不同、地基處理方法不同；以及設計方面的錯誤都會引起建筑物產生過大的不均勻沉降。平面形狀復雜的建筑物，如“工”字形，Top，字形，“E”字形，“L”字形等，在縱橫交叉處，基礎密集，地基中應力重疊，沉降量增加。同時，此類建筑物整體性差，剛度不對稱，容易遭受地基不均勻沉降的危害而產生開裂。
1.5地基處理方法選取不當。地基處理方法多種多樣，每種處理方法都有各自適用的范圍，并且對不同的工程要求處理的效果也不相同。不同的地質條件千差萬別，同一地區的不同工程或者同一工程的不同部位地質條件也不盡相同，因此有可能需要同時運用多種地基處理方法，但為了施工方便，實際工程中有可能會使用同一方法處理不同軟弱地基，而這往往是造成差異沉降的隱蔽因素。
2建筑結構基礎不均勻沉降的防治措施
2.1設計措施
a.控制建筑物的長高比。根據調查，二層以上的砌體結構長高比不宜大于2.5，對于平面簡單、內外墻貫通、橫墻間隔較小的結構，長高比不宜大于3.0，不符合上述要求的，要設沉降縫。軟弱地基上的三層及以上房屋，其長高比不大于2.5。
b.設置圈梁。這是防止裂縫出現和防止裂縫發展的有效措施。對于地表變形很大的地區，阻止裂縫出現不可能的情況下，為防止房屋的突然倒塌，保持帶裂縫房屋的整體性至關重要，需采用構造柱、圈梁等。圈梁對幫助減小沉降裂縫是不容忽視的，墻內設置的圈梁能增強墻體承受撓曲應力的能力，圈梁又如鋼筋，主要承受拉力，能在一定程度上彌補砌體抗拉強度低的弱點，但是圈梁必須與砌體結構結合成整體，否則不能發揮其應有的作用。
c.合理布置縱橫墻。當地基發生不均勻沉降時，墻身是主要的受力構件，縱墻應盡量避免轉折或中斷，防止剛度消弱而損壞，建筑物橫墻能起到加強整體剛度的影響。間距不宜過大并注意與外墻妥為連接，并加強基礎的剛度和強度。基礎對不均勻沉降的調整能力依次為：箱型基礎、筏形基礎、混凝土十字交叉條形基礎、條形基礎。總結各地的經驗建議，在軟弱地基或較軟地基上的建筑采用樁基礎，而不宜采用整板基礎，不應采用條形基礎。要采取有效措施，避免上部結構因支座的移動產生很大的附加應力。
2.2建筑措施
2.2.1控制建筑物的長高比
建筑物的長高比是決定結構整體剛度的主要因素。過長的建筑物，縱墻將會因較大撓曲出現開裂。有調查資料表明，若將建筑物的長高比控制在2.5左右，再對上部結構和基礎采取一些加強剛度的措施，基本上可以控制不均勻沉降。
2.2.2合理布置縱橫墻
地基不均勻沉降最易產生在縱向撓曲上，因此一方面要避免縱墻開洞、轉折、中斷而削弱縱墻剛度；另一方面應使縱墻盡可能與橫墻聯結，縮小橫墻間距，以增加房屋整體剛度，提高抵御不均勻沉降的能力。
a.設置沉降縫。用沉降縫將建筑物分割成若干獨立的沉降單元，這些單元體型簡單、長高比小、整體剛度大、荷載變化小、地基相對均勻、自成沉降體系，因此可有效地避免不均勻沉降帶來的危害。
b.控制與調整建筑物各部分標高。基礎變形會改變建筑物各組成部分的標高，影響正常使用。為減輕不均勻沉降對使用上的影響，可采用下列措施控制：適當提高室內地坪和地下設施的標高；對結構或設備之間的聯結部分，適當將沉降大者的標高提高；在結構物與設備之間預留足夠的凈空；有管道穿過建筑物時，預留足夠尺寸的孔洞或采用柔性管道接頭。
3結構措施
3.1應盡量減少建筑物自重，有如下措施：采用輕質材料或構件，如加氣磚、多孔磚、空心樓板、輕質隔墻等；采用輕型結構，例如預應力鋼筋混凝土結構、輕型鋼結構、輕型空間結構（如懸索結構、充氣結構等）；采用自重輕、覆土少的基礎型式，例如空心基礎、殼體基礎、淺埋基礎等。
3.2減小或調整基底的附加壓力
設置地下室或半地下室，利用挖除的土重去補償一部分、甚至全部建筑的重量，有效地減少基底的附加壓力，起到均勻與減小沉降的目的。此外，也可通過調整建筑與設備荷載的部位以及改變基底的尺寸，來達到控制與調整基底壓力，改變不均勻沉降量。
3.3增強基礎剛度
在軟弱和不均勻的地基上采用整體剛度較大的交叉梁、筏形和箱型基礎，提高基礎的抗變形能力，以調整不均勻沉降。
3.4設置圈梁
設置圈梁可增強磚石承重墻房屋的整體性，提高墻體的抗撓、抗拉、抗剪的能力，是防止墻體裂縫產生與發展的有效措施，在地震區還起到抗震作用。因為墻體可能受到正向或反向的撓曲，一般在建筑物上下各設置一道圈梁，下面圈梁可設置在基礎頂面處，上面圈梁可設在頂層門窗以上（可結合作為過梁）。更多層的建筑，圈梁數可相應增多。圈梁在平面上應成閉合系統，貫通外墻、承重內縱墻和內橫墻，以增強建筑物的整體性。
4施工措施
4.1在具體施工中，可以有多種方法防治建筑結構基礎的不均勻沉降，如逆作法，逆作法可以減排土量，并與主體結構重量進行平衡，從而使沉降量大幅度降低。逆作法施工的基本原理是沿建筑物的外墻（必要時包括內墻）位置施工地下連續墻，作為地下室外墻，同時也作為擋土圍護結構。在建筑物內部的適當位置，打下中間支撐樁，若為樁箱基礎，中間樁可選定在相應的樁上。
4.2應力解除法
應力解除法是應用土力學的原理，在建筑物沉降較小的一側按照一定的角度打斜孔，解除地基中的局部應力，從而使地基土中的應力發生重分布，局部沉降量增大，從而達到控制不均勻沉降的目的。在施工過程中，邊打孔邊用高壓水沖孔，促使泥漿隨水流流出。鉆孔造成了其有效承載面積的減小，局部應力相對增大，在孔壁附近產生應力集中，孔周土側向擠出；與此同時，因邊界條件的改變，引起應力重分布并形成塑性區，迫使整個基礎范圍內的土體產生沉降，沉降速率外側大于內側。由于飽和軟粘土的靈敏度高，觸變性大，鉆孔后嚴重擾動土體，土體的抗剪強度大大降低，鉆孔后在地基土內形成的空腔，土體在自重作用下沿孔的徑向移動，采用降水的輔助措施后孔內的水被排走，土體在自重和水的滲透壓力作用下，沿孔徑向的變形明顯加大，促使建筑物局部下沉。
4.3后澆帶法
此帶設在裙房一側，寬度不小于800.具體做法是，先把高層主樓和低層裙房分開施工，從基礎到裙房屋頂各構件的鋼筋均斷開，到灌后澆帶之前把鋼筋焊接。后澆帶應采用澆筑水泥或硫鋁酸鹽水泥等早強快硬無收縮的水泥配置混凝土進行澆灌。后澆帶施工措施適用于變形穩定快，沉降量較小的地基。如砂類土在施工期間可認為其地基變形已基本完成，又如低壓縮性土地基亦可采用后澆帶。對變形量大、變形延續時間長的地基則不宜采用。
4.4通過控制地下水位控制不均勻沉降
通過使地下水位上升控制建筑物的沉降，是在建筑物的施工中，對下降的地下水位在各施工工序中相繼完成中，使其徐徐上升，并同時采用擋水墻和灌水的綜合方法使水位上升，以便對沉降進行控制，這種做法實際上有效利用浮力作用于建筑物的地下結構，使沉降得到控制。
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