高層建筑基礎不均勻沉降的原因及應對策略

孫維彬 徐志昌 趙麗紅

【摘要】高層建筑物對地基基礎要求較高，為了確保高層建筑的安全使用，必須從各個環(huán)節(jié)加強對高層建筑地基不均勻沉降的控制，并對高層建筑產生不均勻沉降原因分析、總結經驗，做好相應的應急預案，減少或避免高層建筑出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

【關鍵詞】不均勻沉降；設計缺陷；勘察

隨著經濟的迅速發(fā)展和城市人口密度的提高，高層建筑的地下空間利用率得到大幅度提升。但在建設過程中，由于受眾多環(huán)境因素的影響，常出現(xiàn)對高層建筑地基基礎處理不到位，設計結構剛度不足，地質勘察不詳細等，導致高層建筑基礎出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，對建筑結構的安全產生直接影響。

1、高層建筑地基不均勻沉降的原因

1.1地質環(huán)境影響

高層建筑工程對地質條件要求較高，對于不同位置高層建筑的地質情況各異差異，高層建筑的基礎如果起伏不平，覆蓋層厚度不同，局部地質出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，常常出現(xiàn)高層建筑的基礎一部分位于比較堅硬的基巖上，另一部分基礎置于比較硬的土層上?；蛘吒邔咏ㄖ牡鼗幱谕临|較軟的地層中，地基的下臥層軟土的厚度大，土的壓縮性就越大，有暗溝、洞穴等現(xiàn)象。高層建筑的地基含水量由于變化無規(guī)律性，其受壓后將會使高層建筑地基發(fā)生不均勻沉降。

1.2勘察報告不全面

勘察報告的準確性是影響高層建筑地基穩(wěn)定性的重要因素，在勘察過程中，如果勘察人員粗心大意或偷工減料，如進行鉆探布孔時，不按照鉆探操作規(guī)程、規(guī)范要求作業(yè)，造成孔位、孔深達不到相關規(guī)范和設計要求，以至于勘察報告不能有效反映高層建筑的地質情況，造成施工過程出現(xiàn)高層建筑地基出現(xiàn)不均勻沉降等現(xiàn)象。

1.3設計缺陷

高層建筑地基基礎一般較長，建筑結構比較復雜，凹凸轉角數較多，有的高層建筑的層高之間存在一定的高差或荷載分布不均；根據建筑結構特征，有的部位應設有沉降縫而設計圖紙上出現(xiàn)漏項，甚至有的基礎及建筑物整體剛度不滿足要求，基礎設計不合理等影響造成高層建筑地基的不均勻沉降。

1.4施工不規(guī)范

在高層建筑地基基礎開挖完成后，未能按照施工技術交底的內容進行施工，制定的施工排水方案不能滿足現(xiàn)場實際需要，有的施工單位私自對建筑物的結構進行改建；有的高層建筑墻體砂漿配比未進行印證就用在工程中，導致砂漿強度不能滿足設計和規(guī)范要求，灰縫不飽滿，拉結筋未能按照設計圖紙進行設置。

1.5其他影響因素

近年來，由于大量開采地下水，造成水文、地質條件發(fā)生很大變化，加上建筑不合理的使用，隨意改變原有房屋的設計用途，增大荷載或增加振動等，對高層建筑的墻體產生破壞，最終導致建筑物地基基礎出現(xiàn)不均勻沉降等現(xiàn)象。

2、高層建筑基礎不均勻沉降的應對策略

2.1全面全方位勘察

勘察人員根據高層建筑所處的地理位置，制定科學的勘察方案，地質條件較為復雜的條件，加強對復雜地質的補充勘察，確保勘察報告準確，能全面反映高層建筑的地質情況。由于地質情況存在復雜多變性，如不能全面勘察，出現(xiàn)地質較為復雜的情況，將對高層建筑整體安全運行產生直接影響。

2.2優(yōu)化建筑結構設計

在進行高層建筑設計時，其平面形狀應力求簡單，規(guī)整有序，盡量減少或避免在高層建筑結構上出現(xiàn)形狀復雜，陰角過多，或建筑物有明顯的標高差等。大量的實踐表明，在軟土地基上出現(xiàn)地基沉降的現(xiàn)象較多，設計上出現(xiàn)漏項，特別是在一些部位未設置沉降縫等，沉降縫可有效的對高層建筑進行分割，分割成有效單元體，有利于每個單元體之間出現(xiàn)沉降時互補，減少因地基的不均勻沉降對高層建筑產生不利的影響。

圈梁是高層建筑中重要的結構，特別在建筑物的基礎和頂層，必須按照設計要求配置滿足技術要求的鋼筋混凝土圈梁，對于其他各層可隔層進行設置，在一定程度上對提高建筑物的整體性，減少和預防裂縫的發(fā)生具有十分重要的作用。高層建筑物由于地基的承載力較大，必須加強對地基處理施工過程的控制，否則，由于壓力的擴散，將會使高層建筑物的地基發(fā)生變形，因此，為了確保高層建筑物的穩(wěn)定性，必須確保兩座建筑物之間有一定的安全間距。

2.3高層建筑結構設計措施

在進行高層建筑結構設計時，設計人員必須充分考慮高層建筑的自重應力，并根據建筑結構的特點，盡量選擇建筑材料市場出現(xiàn)的新材料，例如：自重輕、強度高、環(huán)保節(jié)能的材料，對減小高層建筑物的不均勻沉降具有顯著的作用。由于高層建筑物對設計人員的設計能力要求較高，在設計時必須全面的考慮對高層建筑地基產生不均勻產生的因素，例如控制高層建筑物的長高比，根據具體結構特征設置一定數量橫墻，增加高層建筑物的整體性，即使高層建筑的地基發(fā)生不均勻沉降，對防止高層建筑發(fā)生較大的撓曲變形將起到很大作用。

后澆帶在建筑上是一種比較常見的結構，通常將后澆帶設置在高層建筑物的主樓與副樓結構受力比較小的部位。高層建筑物的主樓與副樓施工任務完成后，可用鋼筋混凝土將主、副樓進行補強施工，使整個結構連接成一個整體，提高對地基發(fā)生不均勻沉降的影響。

2.4地基基礎設計措施

在進行高層建筑地基基礎設計時，應考慮對建筑物變形產生影響的因素，并對高層建筑基礎的沉降量及偏心距進行驗算，確保建筑物的剛度和強度滿足設計要求。當高層建筑的力學性能不能滿足建筑的安全穩(wěn)定性時，必須采取一定的技術措施進行處理。如果高層建筑物的地基基礎形式不同，則必須將建筑物的上部結構斷開，特別高層建筑處在地震區(qū)。

整體厚筏基礎的板塊化設計方法在實際中得到有效的應用。其主要根據高層建筑地基基礎較深的特點，將高層建筑基底下荷載控制在土體欠補償狀態(tài)，或基底附加壓力控制在很小的狀態(tài)，充分利用回彈再壓縮段變形小的特點及裙房基礎筏板有限擴散高層荷載的原理進行分區(qū)變板厚設計和變形控制設計，解決大面積筏板沉降量和差異沉降問題，進而取消沉降縫或沉降后澆帶，實現(xiàn)筏板整體設計。

結語：

綜上所述，高層建筑基礎產生不均勻沉降的因素較多，不均勻沉降對高層建筑物產生巨大的安全隱患，必須結合高層建筑的結構特征及地基基礎制定有效的應對措施，減少或避免因高層建筑不均勻沉降對建筑物結構安全性帶來危害。

參考文獻：

[1]楊慧敏.防止高層建筑基礎不均勻沉降的措施[J].民營科技；2014年05期.

[2]曹榮偉.底框—砌體結構底層剛度調整對基礎不均勻沉降影響的數值分析[D].湖南大學；2015年.

[3]劉睿.主樓與裙房基礎之間不均勻沉降的控制[A].水與水技術（第3輯）[C].2013年.

作者簡介：

孫維彬，青建國際集團有限公司，山東青島；

趙麗紅，青島習遠房地產土地評估造價咨詢有限公司，山東青島；

徐志昌，青建國際集團有限公司，山東青島。