防止高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的措施

防止高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的措施隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑業(yè)也產(chǎn)生了翻天覆地的變化，高層建筑如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。高層建筑往往存在著顯著的高差、荷載差以及結(jié)構(gòu)剛度差，容易使基礎(chǔ)產(chǎn)生過大的差異沉降，從而對(duì)地面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，不均勻沉降問題是難題之一，下面將對(duì)此問題進(jìn)行一些淺談。（一）高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因

1．地基土質(zhì)軟弱不均。建筑地基局部土質(zhì)不均勻，受壓后必然產(chǎn)生過量的不均勻沉降。

2．地基處理不當(dāng)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理。建筑荷載必然對(duì)地基產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，對(duì)承載能力低，變形大的軟弱地基，應(yīng)進(jìn)行加固處理，提高地基承載能力。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要根據(jù)上部荷載與地基土質(zhì)情況，考慮地基的淺基或樁基礎(chǔ)。

3．建筑體型布置不合理。為了追求建筑造型，建筑平面開頭復(fù)雜，轉(zhuǎn)折多變；房屋過長(zhǎng)，長(zhǎng)高比較大；建筑立面高低起伏，荷載差異較大；開設(shè)大門大窗，墻體被削弱。

4．地基含水量不正常變化。因周圍某些條件變化，使建筑地地下水位升高，或上下管道滲漏，地表水滲入建筑地基，長(zhǎng)期浸泡，土質(zhì)軟化甚至沖刷淘空，導(dǎo)致不均勻沉降。

5．建筑物使用不當(dāng)。隨著改變房屋用途，增大荷載，在室內(nèi)地面堆放超過設(shè)計(jì)要求的活荷載，使地基附加應(yīng)力劇增，導(dǎo)致建筑物不均勻沉降，墻體開裂。

（二）防止高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的措施

1．房屋建筑工程應(yīng)先勘察后設(shè)計(jì)。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)之前，應(yīng)對(duì)工程地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)勘察，查明地基土質(zhì)情況、分布范圍、承載力大小，地下水位等水文地質(zhì)條件，然后按照安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)、方便施工等要求，進(jìn)行全面分析，權(quán)衡利弊，確定合理的建筑布局和結(jié)構(gòu)類型，以便使上部結(jié)構(gòu)，與地基相互影響，共同工作。對(duì)軟弱地基和不均勻地基尤其如此。

2．減輕建筑結(jié)構(gòu)自重。地基壓縮變形大小與上部荷載值成正比。因此，減輕結(jié)構(gòu)自重是降低基底附加應(yīng)力，減少沉降的有效措施，對(duì)于基礎(chǔ)，可以選用自重輕，覆土少的基礎(chǔ)形式，如寬基淺埋，空心基礎(chǔ)，薄殼基礎(chǔ)甚至箱形基礎(chǔ)；或設(shè)置地下室半地下室，采用架空地板，取代室內(nèi)填土。對(duì)于上部結(jié)構(gòu)，可以選用預(yù)應(yīng)力、輕鋼結(jié)構(gòu)和單位容重少的輕質(zhì)墻體材料，以減輕對(duì)地基的壓力，減少地基沉降。

3．合理布置建筑體型，建筑平面形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單，縱墻拉通，避免轉(zhuǎn)折多變，凹凸復(fù)雜。建筑立面應(yīng)盡量避免高低參差，荷載差異大，或開設(shè)過大的門窗洞口，削弱墻體。使房屋建筑質(zhì)量重心與剛度中心基本一致，提高房屋自身抵抗不均勻沉降的能力。

4．增強(qiáng)建筑物的整體剛度。

（1）增強(qiáng)房屋縱向剛度。不均勻沉降使房屋產(chǎn)生縱向彎曲，縱墻應(yīng)盡量避免轉(zhuǎn)折，中斷、開設(shè)過大的門窗洞口，橫墻間距不宜過大，且與縱墻牢固連接。

（2）控制建筑物的長(zhǎng)高。長(zhǎng)高比愈小，建筑剛度就愈大。對(duì)于軟弱地基，三層以上房屋，長(zhǎng)高比不宜大于2.5。

（3）設(shè)置沉降縫。在長(zhǎng)度較長(zhǎng)的建筑適當(dāng)位置、平面轉(zhuǎn)折、高低參差、荷載差異大、地基或基礎(chǔ)類型改變的部位，設(shè)置沉降縫或連接走廓，從屋頂?shù)交A(chǔ)斷開，把建筑劃分成若干個(gè)剛度較大，長(zhǎng)高比較小自成沉降體系的單元。

（4）在基礎(chǔ)和樓蓋下的墻頂上設(shè)置平面閉合的鋼筋混凝土圈梁（或鋼筋磚帶），或采用現(xiàn)澆樓蓋，以增強(qiáng)房屋建筑的整體性。

（5）加強(qiáng)基礎(chǔ)的剛度。對(duì)于軟弱和壓縮性很不均勻地基上的建筑物，或以根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況，采用剛度較大的基礎(chǔ)類型，如鋼筋砼十字交叉條形基礎(chǔ)，筏片基礎(chǔ)甚至箱形基礎(chǔ)。

5．調(diào)整各部分荷載分布。對(duì)于較大高度（或荷載）差異的建筑，要合理布置重、高部分的荷載；采用縱橫墻混合承重形式和不同的基底寬度，以合理調(diào)整建筑物各部分不均勻沉降。對(duì)于不均勻沉降要求比較嚴(yán)格的建筑物，必要時(shí)可選較小的基底應(yīng)力，加大基層面積進(jìn)行設(shè)計(jì)。

6．對(duì)于大面積堆載的單層庫(kù)、房，宜采用靜定結(jié)構(gòu)，防止墻體開裂。

7．新老或相鄰兩建筑物之間應(yīng)保持一定距離，避免對(duì)地基產(chǎn)生新的附加應(yīng)力和應(yīng)力疊加，引起不均勻沉降。

8．增強(qiáng)門窗洞口強(qiáng)度。在門窗洞口兩邊設(shè)置鋼筋砼門框；為防止底層窗臺(tái)墻反向彎曲變形開裂，可在窗臺(tái)墻上部砌體內(nèi)配置適量鋼筋。

9．合理安排施工順序。對(duì)立面高低懸殊，荷載變化較大的房屋，應(yīng)分期分段組織施工。一般應(yīng)先建荷載較重的高層，后建較輕的低層；先建深基礎(chǔ)，后建淺基礎(chǔ)，避免增加新的附加應(yīng)力。

10．按設(shè)要求正確使用房屋。房屋竣工后，不宜隨意改變房屋的使用功能，增大使用荷載或任意加大地面厚度，防止地表水滲入地基。

（三）防止高層建筑基礎(chǔ)不均勻沉降的常用方法1．沉降縫的設(shè)置

按建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范，在建筑高度和荷載差異部位、結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同的部位，宜設(shè)沉降縫。當(dāng)?shù)鼗鶋嚎s性高，厚度較大，主樓與裙樓之間差異沉降很大時(shí)，應(yīng)該將兩者基礎(chǔ)之間用沉降縫完全斷開。設(shè)置沉降縫將主樓與裙樓基礎(chǔ)分開，是一種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在早期高層建筑主、裙樓的設(shè)計(jì)中，為避免沉降差造成房屋開裂乃至破壞，常在兩者相鄰處設(shè)置沉降縫，并采用雙柱、雙墻等措施將結(jié)構(gòu)斷開。有時(shí)為避免對(duì)裙房基礎(chǔ)產(chǎn)生過大的下沉影響，裙房基礎(chǔ)應(yīng)盡可能離開主樓基礎(chǔ)一段距離。

2．整體基礎(chǔ)的采用

當(dāng)基礎(chǔ)在巖石層或卵石層上，或采用樁基、深墩，主樓與裙樓之間差異沉降很小時(shí)，一般可以將主、裙樓的基礎(chǔ)做成整體，不必設(shè)縫。高層建筑主、裙樓的設(shè)計(jì)中，常采用以下幾種形式：一是同置于剛度很大的箱基或厚筏基礎(chǔ)上，以抵抗差異沉降引起的內(nèi)力；二是通過樁基支撐在基巖或承載力較大的持力層上；三是地基土軟弱，后期沉降量大時(shí)，也可將裙房放在懸挑基礎(chǔ)上，但懸挑基礎(chǔ)不能太長(zhǎng)。

3．主樓與裙樓基礎(chǔ)的聯(lián)合設(shè)計(jì)

主樓與裙樓基礎(chǔ)的聯(lián)合設(shè)計(jì)，是指主樓與裙樓采取不同的基礎(chǔ)形式，但中間不設(shè)沉降縫。通過我國(guó)近３０年來的工程實(shí)踐，聯(lián)合設(shè)計(jì)的要點(diǎn)可歸納為：其一，考慮裙房的高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是選擇合適的沉降計(jì)算方法與確定合理的差異沉降，觀察地區(qū)性持久的沉降數(shù)據(jù)。其二，基本設(shè)計(jì)原則是盡可能減少主樓的重量和沉降量（例如采用輕質(zhì)材料、采用補(bǔ)償式基礎(chǔ)或柱基），同時(shí)在不導(dǎo)致破裂的前提下提高裙房基礎(chǔ)的柔性，甚至可能采用獨(dú)立柱基。其三，考慮施工的先后順序。主樓應(yīng)先行施工，讓沉降盡可能預(yù)先發(fā)生，設(shè)計(jì)良好的后澆帶。

一般情況下，主樓與裙樓的荷載相差很大，兩者的剛度差異懸殊，造成一定量的沉降差異，如果處理不當(dāng)會(huì)造成結(jié)構(gòu)的開裂而影響使用。主、裙樓采用不同的基礎(chǔ)形式，設(shè)法減少不均勻沉降，且在結(jié)構(gòu)上保持連續(xù)無縫。

(1)箱基與基礎(chǔ)梁的聯(lián)合設(shè)計(jì)。主樓采用具有補(bǔ)償性的箱基，大大減少沉降，裙房采用沉降較大的基礎(chǔ)梁，從而基本消除主、裙房之間的沉降差，兩者的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)則連成整體。例如北京長(zhǎng)富中心，主樓２６層，采用深１２．６ｍ的箱基，置于礫石土層，裙樓４層，采用條形基礎(chǔ)并減少其埋深，置于粉質(zhì)黏土層，其間采用斜梁將條基與箱基連接起來，主樓周圍設(shè)后澆帶，以確保主樓結(jié)構(gòu)在施工期間自由沉降。

(2)箱基與獨(dú)立柱基礎(chǔ)的聯(lián)合設(shè)計(jì)。當(dāng)主樓箱基埋深有限，屬欠補(bǔ)償基礎(chǔ)時(shí)，希望裙房基礎(chǔ)沉降更大些，以利于減少沉降差。這時(shí)可將裙房條基改為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)在主、裙房連接處設(shè)置后澆施工縫，且連接構(gòu)件采取可適應(yīng)一定沉降差的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。例如某綜合樓，主樓１６層，采用箱基，基礎(chǔ)埋深８ｍ多，置于黏土層上，裙房３層，采用獨(dú)立基礎(chǔ)，地基比較均勻。主樓與裙樓連接處采用后澆縫，主體完成后計(jì)算沉降量值為３０ｍｍ左右，澆注為整體后，終止沉降量為４０ｍｍ左右。

(3)樁箱基礎(chǔ)與獨(dú)立基礎(chǔ)或筏基的聯(lián)合設(shè)計(jì)。當(dāng)主樓采取樁箱或樁筏基礎(chǔ)時(shí)，按沉降差盡可能小的要求，決定裙房采用獨(dú)立基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁或筏基。這些都應(yīng)由地質(zhì)條件和沉降分析來綜合確定，處理得當(dāng)則仍可保證上部結(jié)構(gòu)連為整體。這種聯(lián)合設(shè)計(jì)方法可用于地基土壓縮性較高的地區(qū)。例如某辦公主樓，主樓地上１４層，地下１層，采用筏板基礎(chǔ)，裙樓３層，采用獨(dú)立柱基礎(chǔ)，主樓與裙樓之間留設(shè)后澆帶，待主樓封頂后，再澆筑混凝土。封頂后，施工后澆帶，主樓沉降８ｍｍ，裙樓獨(dú)立柱基礎(chǔ)沉降８．３７ｍｍ，兩者之間基本無差異沉降。

(4)筏基與筏基的聯(lián)合設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)鼗翖l件較好、差異沉降不大，或功能上有特殊要求，主樓與裙房有可能同時(shí)采用箱基或筏基。問題的關(guān)鍵在于，在滿足防水要求的前提下盡可能保證連接處的柔性，且先施工主樓。

就高層建筑主樓與裙樓基礎(chǔ)之間的關(guān)系，現(xiàn)行規(guī)范有明確規(guī)定：當(dāng)采用以下３種措施時(shí)，主樓和裙樓可連成整體而不設(shè)沉降縫：一是裙樓基礎(chǔ)從主樓基礎(chǔ)挑出；二是減少絕對(duì)沉降量來控制沉降差；三是采用施工后澆縫，并輔之以相關(guān)的施工程序，以減少建筑物的后期沉降。目前，不留縫的后澆帶因其有很大的優(yōu)勢(shì)而廣泛地運(yùn)用于高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中。

減少地基不均勻沉降采取的防治措施就要從地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)相互作用的觀點(diǎn)出發(fā)，從勘察、設(shè)計(jì)、施工等方面綜合采取措施，減少建筑物的總沉降量，相應(yīng)地減少不均勻沉降量，增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)對(duì)沉降和不均勻沉降的適應(yīng)能力。(1)地質(zhì)基礎(chǔ)勘察方面地質(zhì)鉆探報(bào)告是一門專門的科學(xué)，來不得半點(diǎn)虛假。鉆探報(bào)告是設(shè)計(jì)人員的主要設(shè)計(jì)依據(jù)，必須提高地質(zhì)勘測(cè)人員的業(yè)務(wù)水平、政治素質(zhì)和職業(yè)道德素質(zhì)，加強(qiáng)責(zé)任感，這樣才能使鉆探報(bào)告具有真實(shí)性和可靠性。采用多種設(shè)計(jì)，增強(qiáng)基礎(chǔ)剛度和整體剛度。(2)住宅的平面形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單，規(guī)則整齊，盡量避免形狀復(fù)雜，陰角太多；避免建筑物有顯著的高差或荷載差異。長(zhǎng)度較大的住宅，考慮在適應(yīng)部位設(shè)置沉降縫；對(duì)于平面圖形復(fù)雜的，或有層高高差及荷載顯著不同的，要在其轉(zhuǎn)折處；層高高差處或荷載顯著不同的部位設(shè)置沉降縫；在地基土的壓縮性有顯著不同處或在地基處理方法不同處設(shè)置沉降縫。建筑物荷載不僅使建筑物地基土產(chǎn)生壓縮變形，而且由于基底壓力擴(kuò)散的影響，在相鄰范圍內(nèi)的土層，也將產(chǎn)生壓縮變形；這種變形隨著相鄰建筑物距離的增加而逐漸減少，由于軟弱地基的壓縮性很高，當(dāng)兩建筑物之間距離較近時(shí)，常常造成鄰近建筑的傾斜或損壞。結(jié)構(gòu)措施要控制建筑物的長(zhǎng)高比。(3)長(zhǎng)高比是保證磚石承重結(jié)構(gòu)建筑物剛度的主要因素。實(shí)踐證明，建筑物的長(zhǎng)高比控制在2.5至3之間時(shí)，可減少建筑物的相對(duì)彎曲，房屋不易出現(xiàn)裂縫。(4)合理布置縱橫墻。承重結(jié)構(gòu)的墻身是房屋扭曲的主要受力構(gòu)件，它具有調(diào)整地在不均勻變形的能力?？v、橫墻的布置合理與否，對(duì)建筑物的整體剛度影響很大。為了保證建筑物的整體剛度，對(duì)于磚石承重結(jié)構(gòu)的縱橫墻應(yīng)盡量貫通，橫隔墻的間距不宜過大，一般不大于建筑物寬度的1.5倍為妥。（5）設(shè)置圈梁。在建筑物的墻體設(shè)置鋼筋混凝土圈梁的主要作用是增強(qiáng)建筑物的整體性，它在一定程度上能防止或減少裂縫的出現(xiàn)，即使出現(xiàn)了裂縫也能阻止裂縫的發(fā)展。（6）切實(shí)提高施工質(zhì)量①砂漿的品種、強(qiáng)度等級(jí)必須符合設(shè)計(jì)。②磚的品種，強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求，砌體組砌形式一定要根據(jù)所砌部位的受力性質(zhì)和磚的規(guī)格來確定。③正確設(shè)置拉結(jié)筋。④不準(zhǔn)任意留直槎甚至陰槎，構(gòu)造柱馬牙槎不標(biāo)準(zhǔn)，將直接影響到墻體整體性和抗震性。⑤加強(qiáng)沉降檢測(cè)。

在選擇不均勻地基處理方法時(shí)，應(yīng)綜合考慮場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑物對(duì)地基要求、建筑結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)型式、周圍環(huán)境條件、材料供應(yīng)情況、施工條件等因素，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較分析后擇優(yōu)采用。當(dāng)擬建的相鄰建筑物之間輕（低）重（高）懸殊時(shí)，一般應(yīng)按照先重后輕或先高后低的程序施工，以減少兩者之間的沉降差。采用混凝土后澆帶施工工藝。當(dāng)建筑物體重大，高差不懸殊時(shí)，可采用混凝土后澆帶施工方法，即在主體結(jié)構(gòu)基本完成，建筑物沉降到一定的程度，在預(yù)先留置的部位補(bǔ)澆混凝土。活荷載較大的建筑物，如糧庫(kù)、料倉(cāng)等，在施工前采用控制加載速率的堆載預(yù)壓措施，使地基預(yù)先沉降，減少建筑物施工后的沉降及不均勻沉降。當(dāng)基坑挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)及時(shí)做基礎(chǔ)，避免地基被擾動(dòng)。在淤泥及淤泥質(zhì)土的地基上開挖基坑時(shí)，要注意盡可能不擾動(dòng)土的原狀，