地基不均匀沉降对框架结构的影响分析研究

张 亮

中铁十六局集团第四工程有限公司

地基不均匀沉降对框架结构的影响分析研究

张 亮

中铁十六局集团第四工程有限公司

随着国民经济的不断发展，建筑行业管理制度虽然有所完善，但是我们不得不承认，当前依旧存在质量问题，而开裂就是最普遍的一个现象。在引起开裂的诸多因素之中，地基基础不均匀沉降所引起的裂缝占据比例极大。所以，研究地基不均匀沉降对框架结构产生的影响具有极高的工程应用价值。本文在分析不均匀沉降带来危害的基础上，探讨引起地基不均匀沉降的主要因素，通过具体的实例对产生的影响进行分析，希望可以对地基不均匀沉降的研究更为透彻。

框架结构；地基；不均匀沉降

1 引言

我国面积辽阔，不同地区，其地质也会有所差异，就算是同一个区域，其地质都不尽相同。在引发建筑工程事故中，地基不均匀沉降是主要原因之一。针对不均匀沉降的控制是一个非常重要的研究课题，尤其是在湿陷性黄土地区和软土地区，对于建筑的变形控制设计，就应该引起建筑设计师们的重视。

2 地基不均匀沉降带来的危害

2.1 墙体裂缝

地基不均匀沉降的出现，会导致砖砌体受到一定的弯曲应力。在弯曲应力的作用之下，就会因为受拉应力，导致砌体出现裂缝。考虑到建筑结构长高比较大的建筑，其中间位置上的沉降要比两端大，这样就会有八字裂缝出现，但是如果量端的沉降高，那么就会呈现出倒八字[1]。

2.2 柱体断裂或压碎

出现地基不均匀沉降，中心就会受到柱体压力，发生拉裂现象，甚至还会直接出现压碎失稳的问题。

2.3 建筑物倾斜

对于高层建筑物，出现不均匀的地基沉降，就会出现建筑物倾斜的问题。一旦超出一定的倾斜程度，就会直接威胁到建筑物的安全性。随着倾斜的发展，其重心也会发生偏移现象。偏移严重，则会出现倒塌问题。

3 引起地基不均匀沉降的因素

3.1 内在因素

建筑地基出现不均匀沉降的内在因素主要是因为地基土层的不连续性，各向异性以及非均匀性。不同性质的地基土层，其承载能力和压缩性能有着悬殊。如果某一个区域之中的土层压缩性能、承载力以及稳定性都无法满足建筑设计的要求，就有可能出现不均匀沉降的问题[2]。

3.2 外部因素

按照建筑工程裂缝防治技术规程，对于引发建筑地基不均匀沉降的原因而言，主要包含了：

(1)浅埋基础地基受到了冻胀的作用；

(2)出现了管线断裂或者是因为其他的原因，导致地基的含水率出现了变化，或者是出现局部沉陷的问题；

(1)地下水位突然升高，或者是相毗邻的工程施工降水；

(2)在建筑物的周边堆放了过多的重物；

(3)相同的地基其基础压力存在较大的差异；

(4)同一结构单元之中，地基基础所拥有的压缩性能出现了明显的差异；

(5)相邻的基础压力之间出现了相互的影响作用；

(6)墙体同管沟之间没有留下空隙；

(7)在地基的局部位置上还存在没有经过任何处理的软弱层；

(8)毗邻的建筑基坑进行开挖的过程中造成了影响；

(9)针对特殊地基的处理情况。

4 工程实例分析

4.1 工程背景

南昌市站西花园还建房工程位于南昌市九龙湖片区，项目依托九龙湖片区新一轮规划建设，是红谷滩新区用于安置红角洲片区拆迁安置而设计建设的高层住宅建筑。本项目占地面积78965.83平方米，总建筑面积274625.99平方米。地上设有304个地面停车位，地下室设有1490个停车位，社区内设有商业服务网点4层、幼儿园3层、社区卫生服务中心和文体活动中心2层楼等配套设施。合同项目投资暂定5.3亿，结构：框架剪力墙。

4.2 监测目的

在处理地基加工时，动态观测建筑物的主梁应变情况、竖向位移以及建筑物的水平位移，这样可以对楼梯的沉降以及具体的变形规律加以了解。通过分析对主体结构带来的直接影响，就可以提出建议，为后续的研究积累技术资料。

4.3 实地监测情况

基础加固施工中，应该指派专业的人员来观测现场。在本次的沉降测量环节，主要是利用相对标高。而水准基点则是通过一级水准观测来实现。水准基点同沉降点利用二级水准观测来实现。在沉降的观测过程中，还需要稳定好水准基点和沉降观测点；另外，在观测过程中，环境条件也应该保持相对的一致。建筑物的沉降观察的时间也需要严格控制，尤其是在首次观测中，需要校核，所以，需要确保精度达到预期的目标。在水平变形缝位移测量中，则可以通过游标卡尺进行测量，这样才可以保证读数的科学性，并且做好准确的记录[3]。

在施工关节，应当控制好观测频率，每天观测一次建筑物的沉降频率与屋顶的变形缝。等待完成之后，可以将观测频率延长到每一周一次。

4.4 观测结果分析

4.4.1 沉降结果分析

(1)等沉降曲线图。在稳定了第一期加固沉降之后，对于本次沉降量所得到的等沉降曲线图见图1所示。

图1 第一期沉降曲线图

在稳定了第二期加固沉降之后，对于本次沉降量所得到的等沉降曲线图见图2所示。

图2 第二期沉降曲线图

(2)分析称将结果

一期施工：从稳定之后的沉降曲线图可以看出，沉降量大的点主要集中在C区东侧。对各个沉降点进行沉降速率的测量之后，发现其都小于0.01mm/d～0.04mm/d，通过分析，证明沉降变形已经处于稳定状态。从具体来看，建筑本身受到影响主要是因为C区二灰桩出现了抬升的问题。在B和C区域的东侧进行旋喷桩的注浆，使得土体地基受到扰动破坏了整体承载力，引导基础沉降。二期施工：从沉降曲线图来看，CD伸缩缝最大，朝着南北方向呈现出逐渐递减的状态，其变形成盆形。本次施工中，CD伸缩缝处沉降量为20mm，沉降速度为1.20mm/d。在经过了三个月的连续观测后，从数据统计分析证明其已经趋于稳定。从施工来看，高压注浆是引发沉降的主要因素，因其会让地基土软化，使得区域的地基刚度达不到要求，进而引发彼此之间的架越。由于筏板-上部结构共同体南北方向之上的线刚度与东西方向之间有着较大的差异。因此，南北方向上出现的变形较大，同时沉降不均匀性较大，但是东北方向则相对偏弱。就地基因素来看，进行第一期加固，BC东侧选择的高压旋喷桩，BC伸缩段下方，同水泥浆进行一定的融入，具备较大的强度。所以，在施工中，BC区筏板沉降变形处于同一平面上；CD伸缩缝下的地基为黄土以及垃圾土，在注浆环节，很容易出现遇水失陷的问题。上部结构-地基共同体的刚度在伸缩缝处的最小，所以，在这一位置的变形和沉降量都很大[4]。

4.4.2 屋顶变形缝观测结果分析

(1)测点观测数据与时间-变化曲线：

图3 第一期缝宽一时间关系曲线

图4 第二期缝宽一时间关系曲线

(2)变形缝距离观测结果分析。

一期施工：从观测结果来看，从施工阶段开始，一直到建筑物变形趋于稳定的状态，上述图3之中已经详细的表述出都发生了不同程度的缝隙缩小，其变形缝的实际变化同沉降规律也能够基本的匹配。二期施工。从观测结果来看，从施工阶段开始，一直到建筑物变形趋于稳定的状态，上述图4之中已经详细的表述出都发生了不同程度的缝隙缩小，其变形缝的实际变化同沉降规律也能够基本的匹配。在观测中，温度也会造成一定的影响，导致小幅度的波动出现。就曲线图而言，其变化整体呈现出稳定-缩小-稳定的趋势，但没有对温度因素加以考虑，所以，结果是相对的。

5 结束语

总而言之，引起地基不均匀沉降的原因有很多，对于建筑物结构造成的影响也是难以估计的。通过地质勘测、设计、施工以及正常施工阶段的措施，就可以对地基出现的不均匀沉降进行有效的可能告知。当地基不均匀沉降影响到建筑物结构稳定性，或者是造成一定危害，就需要针对出现地基不均匀沉降进行原因分析，并确定实际的影响范围，这样才可以制定相对应的措施，确保地基不均匀沉降得到有效的控制，进而保证建筑物本身的安全。

[1]董海根,吕月红.滨海软土地基不均匀沉降对框剪结构影响的反分析研究[J].中国西部科技，2011(9);13～15.

[2]郑辉.不均匀沉降对框架混凝土结构的影响解析[J].四川水泥，2015(9);88.

[3]黄林贤.不均匀沉降对RC框架结构影响的分析[J].建筑,2013(12)：60～61.

[4]于洁.地基不均匀沉降对二元件简化模型剪力墙结构影响的反分析研究[D].天津大学，2013.

张亮，性别：男，籍贯：黑龙江省绥棱县，民族：汉族，出生：1983年7月，职称：工程师，学历：本科，研究方向：市政、建筑工程施工。