减小地基不均匀沉降的措施

摘要:结合三个特殊的工程实例分析地基不均匀沉降,文中分别从裂缝产生的特征、原因、防止的建筑措施、结构措施和施工措施等三方面提出了一些预防不均匀沉降的办法和治理方法。

关键词:减小;地基;沉降措施

中图分类号:TU433文献标识码:B文章编号:1009-8631(2009)12-0067-02

万丈高楼平地起,这句话就道出了地基的重要性。因为建筑物的总荷载(包括建筑物的自重和外加荷载)通过基础传给地基,如果(F+G)/A>f时,地基就会产生变形或失稳,虽然在实际施工中人们会把地基作为一个重点分部来施工并进行质量验收。但是由于设计、施工不当,也会影响建筑物的正常使用与安全,并且当事故一旦发生,补究十分困难。现就三个案例进行分析,望能引以为戒。

一、案例概况

著名的意大利比萨斜塔,始建于1173年,该塔由于建筑在不均匀高压缩地基上而发生倾斜,北侧下沉1m有余,南侧下沉近3m,至今仍以每年1㎜的速率下沉。再如广东省海康县海康大旅店为一新建七层公共建筑,在装饰收尾阶段,于1992年5月3日下午6时30分,在无风无雨的情况下,整幢大楼突然全部倒塌,造成重大伤亡事故。再如甘肃庆阳某职工住宅楼于1996年9月开工,1997年9月完工并交付使用,在职工们乔迁不到一年的光景,该楼已出现23处裂缝,最长处裂缝达2400㎜,最宽处多在2-3㎜。可见工程质量不但是国外问题也是国内问题,在经济腾飞的今天虽然到处是“百年大计,质量第一”的质量方针,但是质量究竟何在?只能在焦点访谈,社会大视角上听到或看到,做为一名建筑人而为之震惊。

现就着三个案例进行分析提出性相应措施。海康大旅店倒塌的直接原因是设计错误,使基础产生不均匀沉降,该工程1980年5月开工,1981年8月完成主体结构,1982年4月竣工,7月1日营业。在1981年6月发现地梁开裂,柱子的最大沉降量为105㎜,同年11月最大沉降量为430㎜12月发现墙、柱裂缝,最长4800㎜从而造成上部结构以至整个的建筑破坏。应当指出,此次倒塌一年前有先兆,并非突然发生,如能及早采取措施,事故可以避免,但由于施工管理混乱,施工质量低劣,也是一个重要原因。同时设计部门施工单位,建筑主管部门也有不可推卸的责任。庆阳某职工住宅楼所处地区为湿陷性黄土基地。湿陷性黄土具有大孔结构,喊有大量可容盐类,遇水浸湿后溶解,土一粒结构破坏,强度降低,迅速产生沉陷。该地基处理时正值雨秀,刚打好的三七灰土,受到了雨水的浸泡,导致建筑物建成后产生了大量的裂缝,并且有砂声及门窗变形的现象。上述这样的工程质量真让人忧。所以我在此提醒建筑界的同人们,质量才是企业的信誉。

二、地基不均匀沉降引起的裂缝分析

地基不均匀沉降和地基土层的均匀性、地基土的压缩性及荷载差异等有关。根据我国国情,《建筑地基基础设计规范》中允许砖混结构有沉降,并允许有沉降差。虽然规范要求控制沉降差,但在砖混凝土结构设计中不太被人们注意。此沉降差反映到地基上的砖混结构上,有时可引起墙体裂缝。

(一)地基不均匀沉降引起墙体裂缝的特征

1、裂缝向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45度,呈正八字形。

2、在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下,裂缝位于层数低的,荷载轻的部分,并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。

3、当房屋的沉降分布曲线呈凸形时,往往除了在纵墙两端出现倒八字形倾斜裂缝处,也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。在多层砖混结构中,也有在窗口下坎墙上出现竖向裂缝的。

(二)地基不均匀沉降原因分析

1、房屋地基土层分布不均匀,土质差别较大是发生地基不均匀沉降的客观原因。

2、主观原因造成地基不均匀沉降多与设计有关,例如:①地基处理方案和基础设计不协调或在同一建筑物基础下采用多种地基处理方法。②由于建筑立面的错层,平面的变化引起荷载不均匀,如处理不好,可以引起地基不均匀沉降。③当房屋纵墙刚度较差时,由土壤的应力扩散作用,房屋两端应力逐渐减小,可以引起地基不均匀沉降。④还有的设计不符合规范的规定,实际中有的筏板从横墙轴线算起挑出长达2100mm远远超出规范的“不宜超出1500mm”的规定。结果将改变地基受力状态,造成不良后果。

3、施工原因造成人工地基承载力不均匀。

4、房屋建成后使用不当,如基础长期受水浸泡或在房基附近挖坑、施工松动地基土等。

三、防止地基不均匀沉降的措施

在此提出预防产生不均匀沉降的措施。以为建筑物总会产生一定的沉降成不均匀沉降,在软弱地基上更是如此。过大的不均匀沉降易使上部结构开裂甚至破坏,严重影响建筑物的使用。减轻不均匀沉降危害的办法除采用桩基或深基和进行人工地基加固处理处,应重视建筑,结构与施工方面的措施。

(一)建筑措施

1、建筑物的体型力求简单。当遇到不良地基时,在满足使用的前提下,要求:(1)平面形状简单、如用一字形建筑物;(2)立面上建筑物紧接的高差不超过一层;(3)长高此控制在2.5-3.0以内;(4)内外纵墙避免中断,转折,缩小横墙间距,以增强整体刚度。

2、设置沉降缝,当地基极不均匀,建筑物平面复杂,高差悬殊等情况时,在建筑物下列部位沉降缝,可以有效地减小地基不均匀沉降引起的危害。(1)平面形状复杂的建筑物转折部位;(2)建筑物高度或荷载突变处;(3)建筑结构类型不同处;(4)长高比过大建筑物的适当部位;(5)地基土软硬交界处;(6)分期建筑物造房屋的分界面等部位。一般沉降缝的宽度:二三屋房屋内50-80㎜,四上屋房屋为80-120㎜,六屋以上不小于120㎜。

3、控制相邻建筑物的间隔距离。

4、调整建筑物某些标高。主要是建筑物与设备之间留有足够净空,各种管道的空洞采用柔性接头。可以防止高压缩性地基上,由于基础的大量沉降起建筑物有关部门标高发生很大变化,影响建筑物的正常使用。

(二)结构措施

1、减轻建筑物自重、采用轻质高强墙体材料,大量采用预应力构件都可降低自重。

2、增强建筑物刚度和强度主要采取控制长高此,设置圈梁、合理分布纵横墙,加强基础刚度和强度来提高整体强应及刚度。

3、减小或调整基低的附加压力。

4、采用对不均匀沉降不敏感的结构。如在单层厂房,仓库和某些公共建筑可采用排架、三铰拱结构形式。

(三)施工措施

因为建筑物各部分荷载有差异,所以先建重、高部分,后建轻低部分以达到调整沉降的差异的目的。

1、在基坑开挖时,不要扰动地基土,通常坑底保留200mm左右的土,待垫层施工时,再人工挖除。如坑底土被扰动,应挖去,用砂、碎石回填夯实。要注意打桩、井点降水及深基开挖对附近建筑物的影响。

2、在已建成的小、轻型建筑物周围,不宜堆放大量的建筑材料和土方等重物,以免地面堆载引起建筑物产生附加沉降。

3、不准任意留直槎甚至阴槎,构造柱马牙槎不标准,将直接影响到墙体整体性和抗震性。为此要加强对操作工人的教育,不能图省事影响质量;为保证构造柱马牙槎高度;不宜超过标准砖五皮,多孔砖三皮;转角及抗震设防地区临时间断处不得留直槎;严禁在任何情况下留阴槎。

4、加强多层住宅的沉降检测。施工期间,施工单位必须按设计要求及规范标准埋设专用水准点和沉降观测点。主体结构施工阶段,每结构层沉降观测不少于一次;主体结构封顶后,沉降观测2个月不少于一次。监理单位必须进行检查复测,并将资料列人工程质量评估内容。

四、治理方法

不均匀沉降引起的裂缝对结构的承载能力和整体性有较大的影响,需要及时治理加固。在加固之前,应做好对裂缝的勘察,掌握裂缝开展规律,再根据裂缝程度,对结构进行适当的加固处理。

(一)一般性裂缝,如若干年后不发展,则可以认为不影响结构安全使用,可采用填缝修补或灌浆修补。填缝修补分为水泥砂浆填缝和配盘水泥砂浆填缝,工序为:先将裂缝清理干净,用勾缝刀、抹子、刮刀等到工具将1:3的水泥砂浆或比砌筑砂浆高一级的水泥砂浆或掺有107胶的聚合物水泥砂浆填入砖缝;配筋水泥砂浆填缝则每隔4—5皮砖,在砖缝中先嵌入钢筋,然后按上述工序进行处理。灌缝修补是用压力设备把水灰比为0.7—1.0的水泥浆液压入墙体内,使裂缝粘合。

(二)对于影响安全使用的裂缝,应进行加固处理。因墙体强度不够而发生的裂缝,墙面可敷贴钢筋网片,网片用中φ6@100—300双向或中φ4@100—200双向钢筋网,并配置穿墙拉筋加以固定,然后灌细石混凝土或分层抹水泥砂浆加固。施工前墙体抹灰应刮干净,灌浆后应养护护七天左右。

(三)加强上部结构钢度,可采用钢筋、型钢拉杆或在墙体上增设钢筋混凝土圈梁,圈梁用强度等级为C15—C20的混凝土,截面不小于120×180mm,配筋可采用纵向φ4@10—14箍筋φ6@200—250,每隔1.5—2.5mm应有牛腿(或螺栓、锚固件等)伸进墙体与墙体拉结好。浇筑圈梁时应将墙面凿毛,洇水以加强粘结。

参考文献:

[1] 龚伟主编.《建筑结构》〔M〕.北京:高等教育出版社,2002.

作者简介:郭建博(1974-),男,甘肃庆阳人,陇东学院土木工程系讲师,国家注册二级建造师,研究方向:高等教育与职业教育、建筑施工与组织管理。