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現今,隨著城市高層建筑的日益增多,高層建筑以及鐵路房建工程對地基工程的強度及沉降要求高于普通房建工程,特別是軟土地基.如施工方法不當或未按規定和操作規程進行,不僅會影響房建工程的質量。嚴重的還會對線路造成影響。
　　1不均勻沉降的危害
　　在實際工程中,天然地基土具有一定的壓縮性,因此,在自重應力和附加應力的作用下,地基將產生一定的沉降。一般來說,地基產生均勻沉降,對建筑物本身影響不大,可以預留沉降標高加以解決。但是由于地基軟弱,土層厚度變化大,土層在水平方向軟硬不一建筑物荷載相差較大或基礎類型、尺寸的差異等原因,容易使地基產生過量的不均勻沉降,造成建筑物傾斜,引起上部結構產生附加應力或上部結構附加應力增加,當不均勻沉降超過建筑物承受的限度時,即造成墻體或樓面開裂等事故,甚至使整個結構嚴重傾斜,影響建筑使用,危及安全。總體來說,不均勻沉降對工程的危害主要表現在兩個方面:一是使上部結構產生過大附加應力,二是使建筑物底層層高減小,建筑物總高度減小。因此,采取有效措施防止或減輕不均勻沉降,在建筑設計中至關重要。
　　2沉降量確定
　　建筑地基在長期荷載作用下產生的沉降,沉降量可以劃分為三個部分:初始沉降,固結沉降,次固結沉降。三個量之和即為地基沉降量。
　　初始沉降又稱瞬時沉降,是指外荷加上的瞬間,飽和軟土中孔隙水尚來不及排出時所發生的沉降,此時土體只發生形變而沒有體變,一般情況下把這種變形稱之為剪切變形,按彈性變形計算。在飽和軟粘土地基上施加荷載,尤其如臨時或活荷載占很大比重的倉庫、油罐和受風荷載的高聳建筑物等,由此而引起的初始沉降量將占總沉降量的相當部分,應給以估算。
　　主固結沉降是指荷載作用在地基上后,隨著時間的延續,外荷不變而地基土中的孔隙水不斷排除過程中所發生的沉降,它起于荷載施加之時,止于荷載引起的孔隙水壓力完全消散之后,是地基沉降的主要部分。次固結沉降在固結沉降穩定之前就可以開始,一般計算時可認為在主固結完成(固結度達到100%)時才出現。
　　次固結沉降量常比主固結沉降量小得多,大都可以忽略。但對極軟的粘性土,如淤泥、淤泥質土,尤其是含有腐殖質等有機質時,或當深厚的高壓縮性土層受到較小的壓力增量比作用時,次固結沉降會成為總沉降量的一個主要組成部分,應給以重視。
　　3解決危害的途徑
　　解決不均勻沉降的危害主要有兩個途徑:一是設法增強上部結構對不均勻沉降的適應能力,二是設法減少不均勻沉降或總沉降量。在具體施工中常常將采用的措施分為三個類型,下面我們將對這四個方面進行具體說明。
　　3.1建筑措施
　　1)建筑物體型力求簡單。建筑物包括平面與立面形狀及尺度。平面形狀復雜的建筑物,在縱橫單元交接處的基礎密集,地基中附加應力相互疊加,導致該部分的沉降往往大于其他部分。當建筑物的高低或者荷載差異較大時,也必然會加大地基的不均勻沉降。因此,當具備發生較大不均勻沉降條件時,建筑物體型應該力求簡單。
　　若建筑物的體型較復雜,宜根據其平面、立面形狀、荷載差異等情況、在適當部位用沉降縫將其劃分為若干剛度較好的獨立單元體;或者將兩者隔開一定的距離,兩者之間采用能自由沉降的連接體或簡支、懸挑結構連接。
　　2)控制建筑物長高比。建筑物在平面上的長度L和基礎底面算起的高度H之比稱作建筑物的長高比,是決定砌體建筑的主要因素長高比越小,建筑物剛度越好,對地基不均勻沉降的調節作用也越好。對于3層或3層以上的房屋,L/H宜小于2.5;當L/H在2.5和3.0之間時,應當盡量控制縱墻不轉折或少轉折,內墻間距不宜過大,且內墻與縱墻之間的連接必須牢靠,同時縱墻開洞應盡量小。在實際設計中,若建筑物沉降量大于120mm時,則應對長高比進行控制,同時盡量減少縱墻布攥著或少轉折,必要時還應增加基礎剛度和強度。
　　3)設置沉降縫。為防止建筑物各部分由于地基不均勻沉降引起房屋破壞所設置的垂直縫稱為沉降縫。作法為:從基礎底部斷開,并貫穿建筑物全高。使兩側各為獨立的單元,可以垂直自由的沉降。設置沉降縫的一般部位和原則:①建筑物平面的轉折部位;②建筑的高度和荷載差異較大處;③過長建筑物的適當部位;④地基土的壓縮性有著顯著差異;⑤建筑物基礎類型不同以及分期建造房屋的交界處;⑥擬設置伸縮縫出(沉降縫可兼做伸縮縫)。為避免沉降縫兩側單元相向傾斜擠壓,沉降縫應當有足夠的寬度:
　　4)建筑物之間保持一定距離。地基中附加應力具有擴散作用,相鄰建筑物之間的沉降會相互影響。為避免引起不均勻沉降,應該對相鄰建筑物基礎之間的距離進行控制。
　　5)調節某些設計標高。建筑物的長期沉降,將改變使用期間各建筑單元或地下管道等的原有標高。通常情況下可采用以下三個措施:一是根據預估沉降量調節室內外地坪和地下設施的標高,二是給建筑物和設備之間留有凈空。三是將室內外設備管道連接安排在施工后期完成。
　　3.2結構措施
　　1)減輕建筑物自重。建筑物自重(包括基礎及以上覆土中立)在基地壓力找有很大比例。工業建筑占50%,民用建筑占60%到70%,因而減少沉降長從減輕建筑物自重著手。如采用輕質材料,采用輕型結構,減輕基礎及其上方的回填土等。
　　2)減少或調整基礎底面的附加應力。基礎底面附加應力的調整是一種重要的措施,尤其是高層建筑和密集建筑群的建造尤為適用。通常情況常采用以下兩種措施:①設置地下室,采用補償性基礎設計方法,一挖除的土重抵消部分或者全部的建筑物重量,達到減小沉降的目的;②調整基地尺寸,按照地基承載力確定出基礎底面尺寸后,運用沉降理論和合理的設計經驗對基地尺寸進行合理的調整,使不同荷載的基礎沉降量接近。
　　3)選用非敏感性結構。不同的結構對于相同情況的不均勻沉降具有不同的敏感性。理論和實際的工程經驗表明,排架結構和三絞拱結構等結構在地基發生一定的不均勻沉降時,不會引起很大的附加應力,應此選用這種結構可以較好的減輕不均勻沉降的危害。對于單層工業廠房、倉庫和某些公共建筑,在情況許可的情況下,應當盡可能的選擇對地基沉降不敏感的結構。
　　4)設置圈梁。圈梁的作用在于提高砌體結構抵抗彎曲變形的能力。當建筑物產生蝶形沉降時,墻體產生正向彎曲,下層圈梁將其作用,反之,上層圈梁產生作用。對于多層建筑的基礎和頂層宜各設一道圈梁,基礎軟弱或建筑物較復雜時,應層層設置圈梁。
　　5)設置基礎梁。鋼混結構對不均勻沉降很敏感,很小的沉降差異都將引起附加應力。對于單獨樁基的框架結構,在基礎之間設置基礎連加大結構剛度,是減少不均勻沉降的游俠措施。
　　6)加強基礎剛度。對于建筑體型復雜,荷載差異較大的剛混結構體系,可采用交叉條形基礎、筏形基礎、箱型基礎或樁基礎等,加強基礎整體剛度,減小沉降差異。
　　7)合理布置縱橫墻。承重結構的墻身是房屋撓曲的主要受力構件,它具有調整地在不均勻變形的能力。縱、橫墻的布置合理與否,對建筑物的整體剛度影響很大。比如縱墻貫通而橫墻密布,則剛度很大,這時基礎沉降也較均勻。為了保證建筑物的整體剛度,對于磚石承重結構的縱橫墻應盡量貫通,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。
　　3.3施工措施
　　在軟弱地基上開挖基坑或進行基礎施工時,合理的安排施工順序,采用合理的施工方法,可以確保工程質量和減小不均勻沉降造成的危害。
　　在實際施工時,常常從以下五個方面進行施工措施的保證:①擬建相鄰建筑之間輕重懸殊時先建較重建筑物;②對于已建輕型建筑周圍不宜對方中物;③密集建筑群內若有樁基礎建筑時,先設樁;④注意開挖基坑進行降水時對鄰近建筑的影響;⑤開挖基坑時盡量減少對原狀土的擾動。
　　3.4防治措施
　　1)地基處理。采用樁基礎。將爆擴樁、灌注樁,打入樁穿過軟弱土層,將基礎支撐在堅硬土(石)層上,使建筑物的沉降差滿足設計要求。這種方法能同時取代或減少地基處理和開挖基坑的土方工程,可以節約人力和縮短工期,山區普遍采用此法。
　　2)基礎加固。地基基礎加固中,常采用加寬或加大基礎底面積的方法,因其施工簡單、所需設備少,常用于基礎面積太小而產生過大沉降或不均勻沉降事故的處理,以及采用直接法加層時對地基礎的補償加固。