关于高层建筑地基沉降与控制研究

　　建筑物地基发生较大的沉降或者不均匀沉降，是建筑工程发生安全隐患和质量问题的重要原因之一，高层建筑地基基础的沉降问题可以引发地面塌陷、建筑物开裂等事故，受到业界广泛关注。必须在高层建筑施工的全过程进行有效的监测与控制，保证高层建筑工程的质量。

 

　　一、建筑结构不均匀沉降产生的原因研究

 

　　1、前期勘察工作不全面

 

　　我国的城市建设发展迅速，许多新建的高层建筑都集中于城乡结合地区，缺乏丰富的地质勘查资料，一般情况下，地质勘探报告中关于勘探点位间距过大或者没有充分的勘探点地质剖面图作为基础，导致地质剖面图缺乏可靠性。地质勘探中关于地基的软弱土层的情况分析不精准。

 

　　2、设计失误的影响

 

　　一些建筑结构设计人员对勘探资料的重要性不够重视，选用的地基处理方法不当，对局部不良地基土的处理没有引起充分的重视，忽视了处理后的局部地基同未处理地基的强度差异等，往往造成不良后果。房屋体形复杂过大，相邻建筑物太近，建筑设计与结构设计不协调也通常是设计人员忽视的地方。同时地基土本身的不均匀性，地基土并不是单一的匀质材料，但一些设计人员在设计中对其作了简化假定，使其单一化理想化。同时建筑规模越大，基坑的面积和深度也就越大。某某环球金融中心的地基是25米深，金茂大厦地基深达19米多。如此深的地基，可能会穿过数层地下含水层。施工降水使地下水位下降，会形成面积不等的“地下水漏斗”，对地下的生态环境产生非常不利的影响。

 

　　3、建筑结构不当的影响

 

　　一些建筑物附近存在较多的其他建筑物时，会对地基的稳定性能产生不良影响。建筑物周围有几次设施或机械设备震动时，地基会被多频率的震动引发变形或下沉。当建筑物附近有大型的开挖工程时，会因为水土流失，致使高层建筑物的地基发生滑移或者沉陷。建筑物周围如果存在交通主干道，地基会因长年累月的车辆振动而引发振密变形。当建筑物发生改建或者扩建、局部拆除和重组变动了原来地基的基础结构和工作状态时，如果增加了建筑物上部结构的负荷，使局部加强了基础结构的荷载，引发地基的不均匀沉降。

 

　　4、施工控制不严的影响

 

　　施工是地基沉降控制的重要环节，例如在基层施工前没有经过严格检验，扰动了地基土层；将已经建成的建筑物周围存放沉重的建筑材料等。工程的砖砌结构和砌筑的质量不合格、砂浆的强度不够、灰缝区分饱满度、砖砌和组砌不良、拉结筋不符合标准等，都会导致建筑物在竣工后发生不均匀沉降的后果。如果施工时地基处理不佳，或者缺乏细致的地质勘探程序，使施工对未能及时发现地下的不良地质状况，因而未做合理处理都可能引发地基不均匀沉降。高层建筑物竣工后投入使用时，一些意外事件发生：地下水管发生严重漏水导致地基局部沉降，或者前面讲过的地面负荷物过多引发地基局部下沉。

 

　　二、高层建筑地基沉降的控制措施

 

　　1、增强建筑结构整体刚度

 

　　（1）设置圈粱，在建筑物的墙体内设置钢筋砼圈梁。其作用是增强建筑物的整体性，提高砖石砌体的抗剪抗拉能力，在一定程度上能防止或减少裂缝的出现。圈梁设置于建筑物的底部或顶部，对于多层建筑可以隔层设置，考虑构造抗震设防时，应层层设置并与构造柱等共同协调考虑。

 

　　（2）设置沉降缝。在一些建筑中，尤其是民用建筑中，由于功能或美观的需要，往往采用多单元的组合形式，平面形状复杂，立面高差悬殊，使地基受力状态很不一致，导致沉降差异增大。立面的高差在不可避免时，可采取设置沉降缝的办法减少建筑物的不均匀沉降。用沉降缝将建筑物从屋面到基础分割成若干个独立的沉降单元，则使得建筑物的平面变得简单、长高比减小，从而有效减轻地基的不均匀沉降。

 

　　（3）控制建筑物的长高比，它是决定砖石结构房屋空间刚度的一个主要因素，实践证明，控制建筑物的长高比，在一定范围内能有效地减少建筑物的不均匀沉降；软土地基调查表明，对三层和三层以下砖石承重结构的建筑物，其长高比宜不大于2.5，当长高比大于2.5而小于3.5时，应尽量做到纵横不转折，其内横墙间距不宜过大。建筑物的功能要求有较大的长度，而不能满足一般长高比时，可用沉降缝断开。

 

　　（4）建筑平面应力求简单，高差不宜过大。建筑平面简单、高度一致的建筑物，基底应力较均匀，圈梁容易拉通，整体刚度好，即使沉降较大，建筑物也不易产生裂缝和损坏。软土地区由于层数差引起的损坏想象很为普遍，一般高差二层及二层以上者，常见有轻重不同的裂缝。在规划上，对高大密集建筑群进行控制，因为这种高大密集建筑群，会对地面沉降产生叠加效应。对于深度大于15米的深基坑工程，要监督进行危险性评估，条例还进一步严格地下水治理，明确除了特殊情况外，禁止在自来水管网到达区域，开采地下水。比如2011年，某某的地下水开采量，已经缩减到了2005年时的不足两成，年平均地面沉降量，由8.4mm减少到6mm。

 

　　2、积极进行沉降观察

 

　　沉降观测点的布设，每间隔8-12米设置一个，建筑物山墙必须在中部适中位置上设有观测点。框架式结构多层、高层建筑物的沉降观测点应设置在混凝土柱上。超高层建筑沉降点的设置还应征求设计单位的意见。沉降观测点布设位置、标高，应设置在外檐墙面上，正负零以上100-150mm处。公共建筑及超高建筑，由设计部门根据建筑物具体情况确定标高位置，如设计无要求时，可参照民用建筑沉降观测点的标高设置。沉降观测点均应配用当地统一编号的标志，其标志由当地建设工程质量监督管理总站统一监制、管理。

 

　　3、采用合理的施工措施

 

　　高层建筑施工过程中，埋设专用水准点和沉降观测点时应该严格遵循设计和相关标准的要求，进入主体结构的施工阶段时，对结构层的观测要至少每层一次，主体结构封顶以后，沉降观测的频率为最低两个月一次。工程监理机构应当及时进行检查和复测，并在工程质量评估材料中记录在册。在已经竣工的轻型建筑群四周，避免将大量的建筑材料或者土方等重物堆放在侧，防止地面堆载致使建筑物发生沉降。当地基的土质含有大量淤泥及淤泥质土时，开挖基坑时要尽量保持动土的原状结构，一般可以在坑底存留约20厘米的原土层，等到施工垫层阶段再铲除。当坑底的软土以及被扰动时，可先将扰动土层铲掉，回填上砂子和碎石。

 

　　4、加强多层住宅的沉降观测

 

　　要对原材料的进场验收过程严格控制，坚决避免将不合格的建材用于高层建筑的工程中；要严格检测施工的计量器具，并对计量工作的过程进行专人监督；在泥浆等软弱地基上进行施工时，要科学设置工程的程序，讲究施工方法的有效与合理，争取将不均匀沉降效果及时调整和降到最低。

 

　　综上所述，高层建筑地基沉降的引起因素很多，我们工程技术人员要努力提高技术水平，加强管理和控制力度，能找到科学的手段和方法预防各种不良因素的发生，加快创新发展，采取有效措施，使高层建筑的地基更加牢固，保证我国高层建筑领域的工程质量。

 

　　参考文献：

 

[1]谢珠，朱德康.超高层建筑深基坑工程降水研究[J].中国高新技术企业.2014（32）