高层建筑基础不均匀沉降的原因及应对策略

作者:未知

  【摘要】高层建筑物对地基基础要求较高,为了确保高层建筑的安全使用,必须从各个环节加强对高层建筑地基不均匀沉降的控制,并对高层建筑产生不均匀沉降原因分析、总结经验,做好相应的应急预案,减少或避免高层建筑出现不均匀沉降现象的发生。
  【关键词】不均匀沉降;设计缺陷;勘察
  随着经济的迅速发展和城市人口密度的提高,高层建筑的地下空间利用率得到大幅度提升。但在建设过程中,由于受众多环境因素的影响,常出现对高层建筑地基基础处理不到位,设计结构刚度不足,地质勘察不详细等,导致高层建筑基础出现不均匀沉降现象,对建筑结构的安全产生直接影响。
  1、高层建筑地基不均匀沉降的原因
  1.1地质环境影响
  高层建筑工程对地质条件要求较高,对于不同位置高层建筑的地质情况各异差异,高层建筑的基础如果起伏不平,覆盖层厚度不同,局部地质出现不均匀的现象,常常出现高层建筑的基础一部分位于比较坚硬的基岩上,另一部分基础置于比较硬的土层上。或者高层建筑的地基处于土质较软的地层中,地基的下卧层软土的厚度大,土的压缩性就越大,有暗沟、洞穴等现象。高层建筑的地基含水量由于变化无规律性,其受压后将会使高层建筑地基发生不均匀沉降。
  1.2勘察报告不全面
  勘察报告的准确性是影响高层建筑地基稳定性的重要因素,在勘察过程中,如果勘察人员粗心大意或偷工减料,如进行钻探布孔时,不按照钻探操作规程、规范要求作业,造成孔位、孔深达不到相关规范和设计要求,以至于勘察报告不能有效反映高层建筑的地质情况,造成施工过程出现高层建筑地基出现不均匀沉降等现象。
  1.3设计缺陷
  高层建筑地基基础一般较长,建筑结构比较复杂,凹凸转角数较多,有的高层建筑的层高之间存在一定的高差或荷载分布不均;根据建筑结构特征,有的部位应设有沉降缝而设计图纸上出现漏项,甚至有的基础及建筑物整体刚度不满足要求,基础设计不合理等影响造成高层建筑地基的不均匀沉降。
  1.4施工不规范
  在高层建筑地基基础开挖完成后,未能按照施工技术交底的内容进行施工,制定的施工排水方案不能满足现场实际需要,有的施工单位私自对建筑物的结构进行改建;有的高层建筑墙体砂浆配比未进行印证就用在工程中,导致砂浆强度不能满足设计和规范要求,灰缝不饱满,拉结筋未能按照设计图纸进行设置。
  1.5其他影响因素
  近年来,由于大量开采地下水,造成水文、地质条件发生很大变化,加上建筑不合理的使用,随意改变原有房屋的设计用途,增大荷载或增加振动等,对高层建筑的墙体产生破坏,最终导致建筑物地基基础出现不均匀沉降等现象。
  2、高层建筑基础不均匀沉降的应对策略
  2.1全面全方位勘察
  勘察人员根据高层建筑所处的地理位置,制定科学的勘察方案,地质条件较为复杂的条件,加强对复杂地质的补充勘察,确保勘察报告准确,能全面反映高层建筑的地质情况。由于地质情况存在复杂多变性,如不能全面勘察,出现地质较为复杂的情况,将对高层建筑整体安全运行产生直接影响。
  2.2优化建筑结构设计
  在进行高层建筑设计时,其平面形状应力求简单,规整有序,尽量减少或避免在高层建筑结构上出现形状复杂,阴角过多,或建筑物有明显的标高差等。大量的实践表明,在软土地基上出现地基沉降的现象较多,设计上出现漏项,特别是在一些部位未设置沉降缝等,沉降缝可有效的对高层建筑进行分割,分割成有效单元体,有利于每个单元体之间出现沉降时互补,减少因地基的不均匀沉降对高层建筑产生不利的影响。
  圈梁是高层建筑中重要的结构,特别在建筑物的基础和顶层,必须按照设计要求配置满足技术要求的钢筋混凝土圈梁,对于其他各层可隔层进行设置,在一定程度上对提高建筑物的整体性,减少和预防裂缝的发生具有十分重要的作用。高层建筑物由于地基的承载力较大,必须加强对地基处理施工过程的控制,否则,由于压力的扩散,将会使高层建筑物的地基发生变形,因此,为了确保高层建筑物的稳定性,必须确保两座建筑物之间有一定的安全间距。
  2.3高层建筑结构设计措施
  在进行高层建筑结构设计时,设计人員必须充分考虑高层建筑的自重应力,并根据建筑结构的特点,尽量选择建筑材料市场出现的新材料,例如:自重轻、强度高、环保节能的材料,对减小高层建筑物的不均匀沉降具有显著的作用。由于高层建筑物对设计人员的设计能力要求较高,在设计时必须全面的考虑对高层建筑地基产生不均匀产生的因素,例如控制高层建筑物的长高比,根据具体结构特征设置一定数量横墙,增加高层建筑物的整体性,即使高层建筑的地基发生不均匀沉降,对防止高层建筑发生较大的挠曲变形将起到很大作用。
  后浇带在建筑上是一种比较常见的结构,通常将后浇带设置在高层建筑物的主楼与副楼结构受力比较小的部位。高层建筑物的主楼与副楼施工任务完成后,可用钢筋混凝土将主、副楼进行补强施工,使整个结构连接成一个整体,提高对地基发生不均匀沉降的影响。
  2.4地基基础设计措施
  在进行高层建筑地基基础设计时,应考虑对建筑物变形产生影响的因素,并对高层建筑基础的沉降量及偏心距进行验算,确保建筑物的刚度和强度满足设计要求。当高层建筑的力学性能不能满足建筑的安全稳定性时,必须采取一定的技术措施进行处理。如果高层建筑物的地基基础形式不同,则必须将建筑物的上部结构断开,特别高层建筑处在地震区。
  整体厚筏基础的板块化设计方法在实际中得到有效的应用。其主要根据高层建筑地基基础较深的特点,将高层建筑基底下荷载控制在土体欠补偿状态,或基底附加压力控制在很小的状态,充分利用回弹再压缩段变形小的特点及裙房基础筏板有限扩散高层荷载的原理进行分区变板厚设计和变形控制设计,解决大面积筏板沉降量和差异沉降问题,进而取消沉降缝或沉降后浇带,实现筏板整体设计。
  结语:
  综上所述,高层建筑基础产生不均匀沉降的因素较多,不均匀沉降对高层建筑物产生巨大的安全隐患,必须结合高层建筑的结构特征及地基基础制定有效的应对措施,减少或避免因高层建筑不均匀沉降对建筑物结构安全性带来危害。
  参考文献:
  [1]杨慧敏.防止高层建筑基础不均匀沉降的措施[J].民营科技;2014年05期.
  [2]曹荣伟.底框—砌体结构底层刚度调整对基础不均匀沉降影响的数值分析[D].湖南大学;2015年.
  [3]刘睿.主楼与裙房基础之间不均匀沉降的控制[A].水与水技术(第3辑)[C].2013年.
  作者简介:
  孙维彬,青建国际集团有限公司,山东青岛;
  赵丽红,青岛习远房地产土地评估造价咨询有限公司,山东青岛;
  徐志昌,青建国际集团有限公司,山东青岛。
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