建筑物地基不均匀沉降的原因及对策研究__墨水学术,论文发表,发表

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:564

副标题#e#摘要：建筑物地基的不均匀沉降严重威胁着建筑物的安全。本文对建筑物地基不均匀沉降的原因、不均匀沉降对建筑物产生的损伤进行了探讨，并提出了处理不均匀沉降的对策，供同行参考。
关键词：建筑物地基；不均匀沉降；原因；对策

建筑物因地基不均匀沉降而引起结构裂缝，尤其是软土地基上的建筑物，虽然经过了长期使用，其不均匀沉降仍有可能发展。当地基不均匀积聚的能量达到一定程度时，将使建筑物结构的稳定性遭到破坏，直接影响了建筑物的安全。地基的不均匀沉降受许多因素的影响，涉及到上部结构、下部基础以及地基等方面，因此必须对其进行综合分析，并采取有效的预防处理措施将问题消灭在萌芽状态。
一、不均匀沉降的原因
地基的不均匀沉降有很多原因，主要包括地基、基础、上部结构和建筑物周围环境条件的人为改变等。地基方面主要受土的物理力学性质影响，基础主要是基础型式的不同而引起的不均匀沉降，上部结构主要是基础和结构的相互作用等.具体分析如下：
1.1地基
(1)粘土侧向位移。在沿河、沿湖、沿海边的建筑物，在重力作用下，粘土层会向岸边移动。类似这种粘土层的水平位移，有时也发生在与已有建筑物相邻近的深挖工程中，它一方面产生侧移，同时也导致发生沉降。
(2)粘土层干燥、收缩而产生的沉降。当伴有较大热源的建筑物，如锅炉房等，当热量传递到地基内，就使粘土层水分蒸发，从而产生地基土收缩，于是发生较大的局部或整体沉降。
(3)软土层厚度不均。因地层倾斜等原因造成建筑物下部地基软土层厚度不均，由于软土层厚的部分压缩量大，而薄的部分压缩量小，从而造成建筑物的不均匀沉降。
(4)建筑物跨建在不同类型的地基上。如有未固结和己固结的地基，松砂层和砂砾层地基等沉降状况不同，必然形成不均匀沉降。
(5)建筑物接近倾斜地段或崖地地段。由于建筑物的自重，引起下部地基滑动，或者由于建筑物自重，引起建筑物所在地段的移动滑坡，从而导致产生不均匀沉降。尽管建筑物的重量一般是按体型均匀分布的，但各部分的重力却均集中在建筑物的中央处，所以均匀体型的建筑物中部比端部沉降大的。
1.2基础和上部结构
(1)采用了不同的基础结构。若建筑物一部分被桩墓支承，另一部分被加固的地基支承，造成基础结构的受力状况和沉降都各自不同，必将引起建筑物的不均匀沉降。这种事故也常发生在建筑物各部分重量显著不同或不同时期内进行改建、扩建的工程中。
(2)采用了同类型的基础结构，但其形状、分布有显著差异。即使采用同一型式的基础结构，由于基础底面积、桩长以及桩距等有显著的不同时，也将产生不均匀沉降。
(3)建筑物的改、扩建局部拆除时改变了原基础结构工作状态。由于改建、扩建中增加了上部结构荷载，所以局部增加了基础结构荷载，从而造成不均匀沉降。另外，也可能因使用要求，拆除部分结构时，因荷载改变或结构条件改变而产生不均匀沉降。
1.3建筑物周围环境条件的人为改变
(1)原来的地下水位发生变化。在已有建筑物附近开挖基坑工程中，采用排水法处理地下水时，或大量开采地下水时，都会使局部地下水位下降。地下水位下降部分，地基失去了水的浮力，使土体的有效重量增加，从而成为地基不均匀沉降的原因。同时也会因为地下水位下降，使已有建筑物的木桩、钢桩等基础一时暴露于大气之下，使桩或桩头在地下水位的临界处受到腐蚀，使桩基功能受到损伤破坏，从而造成新的沉降。
 (2)在已有建筑物的附近建造新的建筑物时，造成地基应力重叠。当两个基础相距较近，在新旧基础应力场作用下，将会产生地基应力互相叠加，使原有地基荷载加大，因此会造成新建建筑物地基和基础的倾斜现象，其损伤程度随着基础结构与荷载大小和面积的不同，有时也可能导致旧建筑物发生损坏。
 (3)振动作用的影#p#副标题#e#响。因铁路、公路交通荷载的作用，或某些机械设备振动的影响，使建筑物产生缓慢的不均匀变形和沉降。建筑物附近打桩的冲击振动影响也会发生程度不一致的沉降变形反应。
二、不均匀沉降对建筑物产生的损伤分析
2.1混凝土墙板实验
以正方形混凝土墙板为例，当左端墙板产生不均匀沉降，混凝土墙板以近左端的点为中心向左下角与右上角方向产生拉应力，而左上角与右下角产生压应力。在两支力量的作用下，结果是在拉应力的方向产生裂缝。由此可见，不均匀沉降产生的裂缝是从沉降少的部分开展延伸开始的。
2.2建筑物工程实例
具体反映在建筑物上的，其不均匀沉降一般发生在建筑物的中央处并呈弯曲形状，裂缝成八字型，产生在建筑物的两端处，而开裂发生的部位不论是上层或下层均有可能发生。除八字型裂缝外，还有在建筑物的中下部，因为受拉应力作用还会产生垂直裂缝。此外，还有因结构材料在温度作用下而产生收缩裂缝，这种裂缝上部反应大，地面以下部分因温差小，反应小。还有因温度作用的膨胀裂缝，如钢筋混凝土整浇刚性屋面、砖砌墙体，在顶部屋面上的裂缝较严重，这是因为混凝土结构的温度线胀系数大于砌体结构的温度线胀系数而造成的。这些裂缝往往是混合存在的，应进行充分调查，对其产生原因做出正确判断。
以某栋办公楼因地基层软弱而发生的不均匀沉降事故事例为例。事故大楼外墙裂缝呈八字形，经地基应力分布与沉降值实测结果数据比较后可知计算值小于实测值，地基应力不是条直线而是曲线。这个事故证明了，根据墙体裂缝的位置和状态分析可以大致判断地基应力分析情况，从而针对发生地基不均匀沉降的位置进行重点整治处理。
三、处理不均匀沉降的对策
3.1全面调查了解地基及建筑物现状
上述不均匀沉降的根本原因在于设计阶段对地基状况调查、勘测以及基础结构的选择存在问题。所以，在处理不均匀沉降的具体事故时，应首先调查以下内容：①地基的性质和现状；②建筑物基础结构现状；③建筑物上部主体结构状况。
 其中第①项是事故调查的基本条件，为了说明问题，有时还对该建筑物周围地基结构作必要的探查，包括地基土的组成、物理力学性质、地下水位及地下水性质等。第②项是调查基础结构的类型、构造、尺寸，结构材料的物理力学性能，根据需要还应作基础结构设计复核。第③项重点是测绘上部结构因地基不均匀沉降所造成的结构反应.如裂缝的分布、走向、宽度、稳定情况，结构的变形，连接节点的变位、倾斜等，同时还应量测整体结构的基础沉降量等。
3.2根据调查结果进行有针对性的修补和补强
在调查、检测的基础上，可以针对地基、基础结构和上部结构等采取相应措施，达到修补和补强的目的。一般有如下措施：
(1)地基加固措施主要有地基土压密、脱水、固结和置换等。具体应根据建筑物规模、损害程度以及地基土性质的差异而决定。对于采用的技术细节还有相应要求，应通过技术、工艺、经济三者的比较再确定。
(2)基础结构加固措施多采用另设支承结构，选择较坚硬的持力层，通过桩、支墩或其他新增基础结构，将上部结构的荷载传到地基上。施工中应特别注意土体的支护、稳定和安全设防措施。
 (3)上部结构的加固措施，除采用裂缝修补的方法以外，还可以采用整体结构加固，但这种方法是比较困难的。
3.3设计阶段的预防措施
最经济、效果最好的方法还是应在设计阶段采取相应的对策措施。一般措施有：①使整体建筑物轻型化，尽量减少地基压力；②控制建筑物的重量分配，使其与地基承载力相协调；③设置伸缩缝或沉降缝，使建筑物分段；④提高建筑物的整体刚度：⑤设置地下室；⑥尽可能缩短建筑物的长度；⑦加大相邻建筑物的间距等。
采用上述措施时，应注意上部结构的荷载条件和粘土层沉降量的分布形式，必须与其粘土层地基#p#副标题#e#应力分布形式相似，以便达到均匀沉降的目的。

参考文献：
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【2】吴德汉.软弱地基不均匀沉降的控制措施田.安徽建筑,2008,(8)
【3】罗宇生.湿陷性黄土地基处理［M］.北京：中国建筑工业出版社,2008