減小地基不均勻沉降的措施

摘要:結(jié)合三個特殊的工程實例分析地基不均勻沉降,文中分別從裂縫產(chǎn)生的特征、原因、防止的建筑措施、結(jié)構(gòu)措施和施工措施等三方面提出了一些預防不均勻沉降的辦法和治理方法。

關(guān)鍵詞:減小;地基;沉降措施

中圖分類號:TU433文獻標識碼:B文章編號:1009-8631(2009)12-0067-02

萬丈高樓平地起,這句話就道出了地基的重要性。因為建筑物的總荷載(包括建筑物的自重和外加荷載)通過基礎傳給地基,如果(F+G)/A>f時,地基就會產(chǎn)生變形或失穩(wěn),雖然在實際施工中人們會把地基作為一個重點分部來施工并進行質(zhì)量驗收。但是由于設計、施工不當,也會影響建筑物的正常使用與安全,并且當事故一旦發(fā)生,補究十分困難。現(xiàn)就三個案例進行分析,望能引以為戒。

一、案例概況

著名的意大利比薩斜塔,始建于1173年,該塔由于建筑在不均勻高壓縮地基上而發(fā)生傾斜,北側(cè)下沉1m有余,南側(cè)下沉近3m,至今仍以每年1㎜的速率下沉。再如廣東省海康縣?？荡舐玫隇橐恍陆ㄆ邔庸步ㄖ?在裝飾收尾階段,于1992年5月3日下午6時30分,在無風無雨的情況下,整幢大樓突然全部倒塌,造成重大傷亡事故。再如甘肅慶陽某職工住宅樓于1996年9月開工,1997年9月完工并交付使用,在職工們喬遷不到一年的光景,該樓已出現(xiàn)23處裂縫,最長處裂縫達2400㎜,最寬處多在2-3㎜?？梢姽こ藤|(zhì)量不但是國外問題也是國內(nèi)問題,在經(jīng)濟騰飛的今天雖然到處是“百年大計,質(zhì)量第一”的質(zhì)量方針,但是質(zhì)量究竟何在?只能在焦點訪談,社會大視角上聽到或看到,做為一名建筑人而為之震驚。

現(xiàn)就著三個案例進行分析提出性相應措施。海康大旅店倒塌的直接原因是設計錯誤,使基礎產(chǎn)生不均勻沉降,該工程1980年5月開工,1981年8月完成主體結(jié)構(gòu),1982年4月竣工,7月1日營業(yè)。在1981年6月發(fā)現(xiàn)地梁開裂,柱子的最大沉降量為105㎜,同年11月最大沉降量為430㎜12月發(fā)現(xiàn)墻、柱裂縫,最長4800㎜從而造成上部結(jié)構(gòu)以至整個的建筑破壞。應當指出,此次倒塌一年前有先兆,并非突然發(fā)生,如能及早采取措施,事故可以避免,但由于施工管理混亂,施工質(zhì)量低劣,也是一個重要原因。同時設計部門施工單位,建筑主管部門也有不可推卸的責任。慶陽某職工住宅樓所處地區(qū)為濕陷性黃土基地。濕陷性黃土具有大孔結(jié)構(gòu),喊有大量可容鹽類,遇水浸濕后溶解,土一粒結(jié)構(gòu)破壞,強度降低,迅速產(chǎn)生沉陷。該地基處理時正值雨秀,剛打好的三七灰土,受到了雨水的浸泡,導致建筑物建成后產(chǎn)生了大量的裂縫,并且有砂聲及門窗變形的現(xiàn)象。上述這樣的工程質(zhì)量真讓人憂。所以我在此提醒建筑界的同人們,質(zhì)量才是企業(yè)的信譽。

二、地基不均勻沉降引起的裂縫分析

地基不均勻沉降和地基土層的均勻性、地基土的壓縮性及荷載差異等有關(guān)。根據(jù)我國國情,《建筑地基基礎設計規(guī)范》中允許磚混結(jié)構(gòu)有沉降,并允許有沉降差。雖然規(guī)范要求控制沉降差,但在磚混凝土結(jié)構(gòu)設計中不太被人們注意。此沉降差反映到地基上的磚混結(jié)構(gòu)上,有時可引起墻體裂縫。

(一)地基不均勻沉降引起墻體裂縫的特征

1、裂縫向沉降較大的方向傾斜,沿著門窗洞口約成45度,呈正八字形。

2、在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下,裂縫位于層數(shù)低的,荷載輕的部分,并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。

3、當房屋的沉降分布曲線呈凸形時,往往除了在縱墻兩端出現(xiàn)倒八字形傾斜裂縫處,也常在縱墻頂部出現(xiàn)豎向裂縫。在多層磚混結(jié)構(gòu)中,也有在窗口下坎墻上出現(xiàn)豎向裂縫的。

(二)地基不均勻沉降原因分析

1、房屋地基土層分布不均勻,土質(zhì)差別較大是發(fā)生地基不均勻沉降的客觀原因。

2、主觀原因造成地基不均勻沉降多與設計有關(guān),例如:①地基處理方案和基礎設計不協(xié)調(diào)或在同一建筑物基礎下采用多種地基處理方法。②由于建筑立面的錯層,平面的變化引起荷載不均勻,如處理不好,可以引起地基不均勻沉降。③當房屋縱墻剛度較差時,由土壤的應力擴散作用,房屋兩端應力逐漸減小,可以引起地基不均勻沉降。④還有的設計不符合規(guī)范的規(guī)定,實際中有的筏板從橫墻軸線算起挑出長達2100mm遠遠超出規(guī)范的“不宜超出1500mm”的規(guī)定。結(jié)果將改變地基受力狀態(tài),造成不良后果。

3、施工原因造成人工地基承載力不均勻。

4、房屋建成后使用不當,如基礎長期受水浸泡或在房基附近挖坑、施工松動地基土等。

三、防止地基不均勻沉降的措施

在此提出預防產(chǎn)生不均勻沉降的措施。以為建筑物總會產(chǎn)生一定的沉降成不均勻沉降,在軟弱地基上更是如此。過大的不均勻沉降易使上部結(jié)構(gòu)開裂甚至破壞,嚴重影響建筑物的使用。減輕不均勻沉降危害的辦法除采用樁基或深基和進行人工地基加固處理處,應重視建筑,結(jié)構(gòu)與施工方面的措施。

(一)建筑措施

1、建筑物的體型力求簡單。當遇到不良地基時,在滿足使用的前提下,要求:(1)平面形狀簡單、如用一字形建筑物;(2)立面上建筑物緊接的高差不超過一層;(3)長高此控制在2.5-3.0以內(nèi);(4)內(nèi)外縱墻避免中斷,轉(zhuǎn)折,縮小橫墻間距,以增強整體剛度。

2、設置沉降縫,當?shù)鼗鶚O不均勻,建筑物平面復雜,高差懸殊等情況時,在建筑物下列部位沉降縫,可以有效地減小地基不均勻沉降引起的危害。(1)平面形狀復雜的建筑物轉(zhuǎn)折部位;(2)建筑物高度或荷載突變處;(3)建筑結(jié)構(gòu)類型不同處;(4)長高比過大建筑物的適當部位;(5)地基土軟硬交界處;(6)分期建筑物造房屋的分界面等部位。一般沉降縫的寬度:二三屋房屋內(nèi)50-80㎜,四上屋房屋為80-120㎜,六屋以上不小于120㎜。

3、控制相鄰建筑物的間隔距離。

4、調(diào)整建筑物某些標高。主要是建筑物與設備之間留有足夠凈空,各種管道的空洞采用柔性接頭。可以防止高壓縮性地基上,由于基礎的大量沉降起建筑物有關(guān)部門標高發(fā)生很大變化,影響建筑物的正常使用。

(二)結(jié)構(gòu)措施

1、減輕建筑物自重、采用輕質(zhì)高強墻體材料,大量采用預應力構(gòu)件都可降低自重。

2、增強建筑物剛度和強度主要采取控制長高此,設置圈梁、合理分布縱橫墻,加強基礎剛度和強度來提高整體強應及剛度。

3、減小或調(diào)整基低的附加壓力。

4、采用對不均勻沉降不敏感的結(jié)構(gòu)。如在單層廠房,倉庫和某些公共建筑可采用排架、三鉸拱結(jié)構(gòu)形式。

(三)施工措施

因為建筑物各部分荷載有差異,所以先建重、高部分,后建輕低部分以達到調(diào)整沉降的差異的目的。

1、在基坑開挖時,不要擾動地基土,通常坑底保留200mm左右的土,待墊層施工時,再人工挖除。如坑底土被擾動,應挖去,用砂、碎石回填夯實。要注意打樁、井點降水及深基開挖對附近建筑物的影響。

2、在已建成的小、輕型建筑物周圍,不宜堆放大量的建筑材料和土方等重物,以免地面堆載引起建筑物產(chǎn)生附加沉降。

3、不準任意留直槎甚至陰槎,構(gòu)造柱馬牙槎不標準,將直接影響到墻體整體性和抗震性。為此要加強對操作工人的教育,不能圖省事影響質(zhì)量;為保證構(gòu)造柱馬牙槎高度;不宜超過標準磚五皮,多孔磚三皮;轉(zhuǎn)角及抗震設防地區(qū)臨時間斷處不得留直槎;嚴禁在任何情況下留陰槎。

4、加強多層住宅的沉降檢測。施工期間,施工單位必須按設計要求及規(guī)范標準埋設專用水準點和沉降觀測點。主體結(jié)構(gòu)施工階段,每結(jié)構(gòu)層沉降觀測不少于一次;主體結(jié)構(gòu)封頂后,沉降觀測2個月不少于一次。監(jiān)理單位必須進行檢查復測,并將資料列人工程質(zhì)量評估內(nèi)容。

四、治理方法

不均勻沉降引起的裂縫對結(jié)構(gòu)的承載能力和整體性有較大的影響,需要及時治理加固。在加固之前,應做好對裂縫的勘察,掌握裂縫開展規(guī)律,再根據(jù)裂縫程度,對結(jié)構(gòu)進行適當?shù)募庸烫幚怼?

(一)一般性裂縫,如若干年后不發(fā)展,則可以認為不影響結(jié)構(gòu)安全使用,可采用填縫修補或灌漿修補。填縫修補分為水泥砂漿填縫和配盤水泥砂漿填縫,工序為:先將裂縫清理干凈,用勾縫刀、抹子、刮刀等到工具將1:3的水泥砂漿或比砌筑砂漿高一級的水泥砂漿或摻有107膠的聚合物水泥砂漿填入磚縫;配筋水泥砂漿填縫則每隔4—5皮磚,在磚縫中先嵌入鋼筋,然后按上述工序進行處理。灌縫修補是用壓力設備把水灰比為0.7—1.0的水泥漿液壓入墻體內(nèi),使裂縫粘合。

(二)對于影響安全使用的裂縫,應進行加固處理。因墻體強度不夠而發(fā)生的裂縫,墻面可敷貼鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)片用中φ6@100—300雙向或中φ4@100—200雙向鋼筋網(wǎng),并配置穿墻拉筋加以固定,然后灌細石混凝土或分層抹水泥砂漿加固。施工前墻體抹灰應刮干凈,灌漿后應養(yǎng)護護七天左右。

(三)加強上部結(jié)構(gòu)鋼度,可采用鋼筋、型鋼拉桿或在墻體上增設鋼筋混凝土圈梁,圈梁用強度等級為C15—C20的混凝土,截面不小于120×180mm,配筋可采用縱向φ4@10—14箍筋φ6@200—250,每隔1.5—2.5mm應有牛腿(或螺栓、錨固件等)伸進墻體與墻體拉結(jié)好。澆筑圈梁時應將墻面鑿毛,洇水以加強粘結(jié)。

參考文獻:

[1] 龔偉主編.《建筑結(jié)構(gòu)》〔M〕.北京:高等教育出版社,2002.

作者簡介:郭建博(1974-),男,甘肅慶陽人,隴東學院土木工程系講師,國家注冊二級建造師,研究方向:高等教育與職業(yè)教育、建筑施工與組織管理。