摘要:結(jié)合三個(gè)特殊的工程實(shí)例分析地基不均勻沉降,文中分別從裂縫產(chǎn)生的特征、原因、防止的建筑措施、結(jié)構(gòu)措施和施工措施等三方面提出了一些預(yù)防不均勻沉降的辦法和治理方法。

關(guān)鍵詞:減小;地基;沉降措施

中圖分類號(hào):TU433文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1009-8631(2009)12-0067-02

萬(wàn)丈高樓平地起,這句話就道出了地基的重要性。因?yàn)榻ㄖ锏目偤奢d(包括建筑物的自重和外加荷載)通過(guò)基礎(chǔ)傳給地基,如果(F+G)/A>f時(shí),地基就會(huì)產(chǎn)生變形或失穩(wěn),雖然在實(shí)際施工中人們會(huì)把地基作為一個(gè)重點(diǎn)分部來(lái)施工并進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。但是由于設(shè)計(jì)、施工不當(dāng),也會(huì)影響建筑物的正常使用與安全,并且當(dāng)事故一旦發(fā)生,補(bǔ)究十分困難?，F(xiàn)就三個(gè)案例進(jìn)行分析,望能引以為戒。

一、案例概況

著名的意大利比薩斜塔,始建于1173年,該塔由于建筑在不均勻高壓縮地基上而發(fā)生傾斜,北側(cè)下沉1m有余,南側(cè)下沉近3m,至今仍以每年1㎜的速率下沉。再如廣東省?？悼h?？荡舐玫隇橐恍陆ㄆ邔庸步ㄖ?在裝飾收尾階段,于1992年5月3日下午6時(shí)30分,在無(wú)風(fēng)無(wú)雨的情況下,整幢大樓突然全部倒塌,造成重大傷亡事故。再如甘肅慶陽(yáng)某職工住宅樓于1996年9月開(kāi)工,1997年9月完工并交付使用,在職工們喬遷不到一年的光景,該樓已出現(xiàn)23處裂縫,最長(zhǎng)處裂縫達(dá)2400㎜,最寬處多在2-3㎜?？梢?jiàn)工程質(zhì)量不但是國(guó)外問(wèn)題也是國(guó)內(nèi)問(wèn)題,在經(jīng)濟(jì)騰飛的今天雖然到處是“百年大計(jì),質(zhì)量第一”的質(zhì)量方針,但是質(zhì)量究竟何在?只能在焦點(diǎn)訪談,社會(huì)大視角上聽(tīng)到或看到,做為一名建筑人而為之震驚。

現(xiàn)就著三個(gè)案例進(jìn)行分析提出性相應(yīng)措施。?？荡舐玫甑顾闹苯釉蚴窃O(shè)計(jì)錯(cuò)誤,使基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降,該工程1980年5月開(kāi)工,1981年8月完成主體結(jié)構(gòu),1982年4月竣工,7月1日營(yíng)業(yè)。在1981年6月發(fā)現(xiàn)地梁開(kāi)裂,柱子的最大沉降量為105㎜,同年11月最大沉降量為430㎜12月發(fā)現(xiàn)墻、柱裂縫,最長(zhǎng)4800㎜從而造成上部結(jié)構(gòu)以至整個(gè)的建筑破壞。應(yīng)當(dāng)指出,此次倒塌一年前有先兆,并非突然發(fā)生,如能及早采取措施,事故可以避免,但由于施工管理混亂,施工質(zhì)量低劣,也是一個(gè)重要原因。同時(shí)設(shè)計(jì)部門施工單位,建筑主管部門也有不可推卸的責(zé)任。慶陽(yáng)某職工住宅樓所處地區(qū)為濕陷性黃土基地。濕陷性黃土具有大孔結(jié)構(gòu),喊有大量可容鹽類,遇水浸濕后溶解,土一粒結(jié)構(gòu)破壞,強(qiáng)度降低,迅速產(chǎn)生沉陷。該地基處理時(shí)正值雨秀,剛打好的三七灰土,受到了雨水的浸泡,導(dǎo)致建筑物建成后產(chǎn)生了大量的裂縫,并且有砂聲及門窗變形的現(xiàn)象。上述這樣的工程質(zhì)量真讓人憂。所以我在此提醒建筑界的同人們,質(zhì)量才是企業(yè)的信譽(yù)。

二、地基不均勻沉降引起的裂縫分析

地基不均勻沉降和地基土層的均勻性、地基土的壓縮性及荷載差異等有關(guān)。根據(jù)我國(guó)國(guó)情,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中允許磚混結(jié)構(gòu)有沉降,并允許有沉降差。雖然規(guī)范要求控制沉降差,但在磚混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不太被人們注意。此沉降差反映到地基上的磚混結(jié)構(gòu)上,有時(shí)可引起墻體裂縫。

(一)地基不均勻沉降引起墻體裂縫的特征

1、裂縫向沉降較大的方向傾斜,沿著門窗洞口約成45度,呈正八字形。

2、在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下,裂縫位于層數(shù)低的,荷載輕的部分,并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。

3、當(dāng)房屋的沉降分布曲線呈凸形時(shí),往往除了在縱墻兩端出現(xiàn)倒八字形傾斜裂縫處,也常在縱墻頂部出現(xiàn)豎向裂縫。在多層磚混結(jié)構(gòu)中,也有在窗口下坎墻上出現(xiàn)豎向裂縫的。

(二)地基不均勻沉降原因分析

1、房屋地基土層分布不均勻,土質(zhì)差別較大是發(fā)生地基不均勻沉降的客觀原因。

2、主觀原因造成地基不均勻沉降多與設(shè)計(jì)有關(guān),例如:①地基處理方案和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)或在同一建筑物基礎(chǔ)下采用多種地基處理方法。②由于建筑立面的錯(cuò)層,平面的變化引起荷載不均勻,如處理不好,可以引起地基不均勻沉降。③當(dāng)房屋縱墻剛度較差時(shí),由土壤的應(yīng)力擴(kuò)散作用,房屋兩端應(yīng)力逐漸減小,可以引起地基不均勻沉降。④還有的設(shè)計(jì)不符合規(guī)范的規(guī)定,實(shí)際中有的筏板從橫墻軸線算起挑出長(zhǎng)達(dá)2100mm遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范的“不宜超出1500mm”的規(guī)定。結(jié)果將改變地基受力狀態(tài),造成不良后果。

3、施工原因造成人工地基承載力不均勻。

4、房屋建成后使用不當(dāng),如基礎(chǔ)長(zhǎng)期受水浸泡或在房基附近挖坑、施工松動(dòng)地基土等。

三、防止地基不均勻沉降的措施

在此提出預(yù)防產(chǎn)生不均勻沉降的措施。以為建筑物總會(huì)產(chǎn)生一定的沉降成不均勻沉降,在軟弱地基上更是如此。過(guò)大的不均勻沉降易使上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂甚至破壞,嚴(yán)重影響建筑物的使用。減輕不均勻沉降危害的辦法除采用樁基或深基和進(jìn)行人工地基加固處理處,應(yīng)重視建筑,結(jié)構(gòu)與施工方面的措施。

(一)建筑措施

1、建筑物的體型力求簡(jiǎn)單。當(dāng)遇到不良地基時(shí),在滿足使用的前提下,要求:(1)平面形狀簡(jiǎn)單、如用一字形建筑物;(2)立面上建筑物緊接的高差不超過(guò)一層;(3)長(zhǎng)高此控制在2.5-3.0以內(nèi);(4)內(nèi)外縱墻避免中斷,轉(zhuǎn)折,縮小橫墻間距,以增強(qiáng)整體剛度。

2、設(shè)置沉降縫,當(dāng)?shù)鼗鶚O不均勻,建筑物平面復(fù)雜,高差懸殊等情況時(shí),在建筑物下列部位沉降縫,可以有效地減小地基不均勻沉降引起的危害。(1)平面形狀復(fù)雜的建筑物轉(zhuǎn)折部位;(2)建筑物高度或荷載突變處;(3)建筑結(jié)構(gòu)類型不同處;(4)長(zhǎng)高比過(guò)大建筑物的適當(dāng)部位;(5)地基土軟硬交界處;(6)分期建筑物造房屋的分界面等部位。一般沉降縫的寬度:二三屋房屋內(nèi)50-80㎜,四上屋房屋為80-120㎜,六屋以上不小于120㎜。

3、控制相鄰建筑物的間隔距離。

4、調(diào)整建筑物某些標(biāo)高。主要是建筑物與設(shè)備之間留有足夠凈空,各種管道的空洞采用柔性接頭?？梢苑乐垢邏嚎s性地基上,由于基礎(chǔ)的大量沉降起建筑物有關(guān)部門標(biāo)高發(fā)生很大變化,影響建筑物的正常使用。

(二)結(jié)構(gòu)措施

1、減輕建筑物自重、采用輕質(zhì)高強(qiáng)墻體材料,大量采用預(yù)應(yīng)力構(gòu)件都可降低自重。

2、增強(qiáng)建筑物剛度和強(qiáng)度主要采取控制長(zhǎng)高此,設(shè)置圈梁、合理分布縱橫墻,加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度和強(qiáng)度來(lái)提高整體強(qiáng)應(yīng)及剛度。

3、減小或調(diào)整基低的附加壓力。

4、采用對(duì)不均勻沉降不敏感的結(jié)構(gòu)。如在單層廠房,倉(cāng)庫(kù)和某些公共建筑可采用排架、三鉸拱結(jié)構(gòu)形式。

(三)施工措施

因?yàn)榻ㄖ锔鞑糠趾奢d有差異,所以先建重、高部分,后建輕低部分以達(dá)到調(diào)整沉降的差異的目的。

1、在基坑開(kāi)挖時(shí),不要擾動(dòng)地基土,通?？拥妆Ａ?00mm左右的土,待墊層施工時(shí),再人工挖除。如坑底土被擾動(dòng),應(yīng)挖去,用砂、碎石回填夯實(shí)。要注意打樁、井點(diǎn)降水及深基開(kāi)挖對(duì)附近建筑物的影響。

2、在已建成的小、輕型建筑物周圍,不宜堆放大量的建筑材料和土方等重物,以免地面堆載引起建筑物產(chǎn)生附加沉降。

3、不準(zhǔn)任意留直槎甚至陰槎,構(gòu)造柱馬牙槎不標(biāo)準(zhǔn),將直接影響到墻體整體性和抗震性。為此要加強(qiáng)對(duì)操作工人的教育,不能圖省事影響質(zhì)量;為保證構(gòu)造柱馬牙槎高度;不宜超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)磚五皮,多孔磚三皮;轉(zhuǎn)角及抗震設(shè)防地區(qū)臨時(shí)間斷處不得留直槎;嚴(yán)禁在任何情況下留陰槎。

4、加強(qiáng)多層住宅的沉降檢測(cè)。施工期間,施工單位必須按設(shè)計(jì)要求及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)埋設(shè)專用水準(zhǔn)點(diǎn)和沉降觀測(cè)點(diǎn)。主體結(jié)構(gòu)施工階段,每結(jié)構(gòu)層沉降觀測(cè)不少于一次;主體結(jié)構(gòu)封頂后,沉降觀測(cè)2個(gè)月不少于一次。監(jiān)理單位必須進(jìn)行檢查復(fù)測(cè),并將資料列人工程質(zhì)量評(píng)估內(nèi)容。

四、治理方法

不均勻沉降引起的裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力和整體性有較大的影響,需要及時(shí)治理加固。在加固之前,應(yīng)做好對(duì)裂縫的勘察,掌握裂縫開(kāi)展規(guī)律,再根據(jù)裂縫程度,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚怼?

(一)一般性裂縫,如若干年后不發(fā)展,則可以認(rèn)為不影響結(jié)構(gòu)安全使用,可采用填縫修補(bǔ)或灌漿修補(bǔ)。填縫修補(bǔ)分為水泥砂漿填縫和配盤水泥砂漿填縫,工序?yàn)?先將裂縫清理干凈,用勾縫刀、抹子、刮刀等到工具將1:3的水泥砂漿或比砌筑砂漿高一級(jí)的水泥砂漿或摻有107膠的聚合物水泥砂漿填入磚縫;配筋水泥砂漿填縫則每隔4—5皮磚,在磚縫中先嵌入鋼筋,然后按上述工序進(jìn)行處理。灌縫修補(bǔ)是用壓力設(shè)備把水灰比為0.7—1.0的水泥漿液壓入墻體內(nèi),使裂縫粘合。

(二)對(duì)于影響安全使用的裂縫,應(yīng)進(jìn)行加固處理。因墻體強(qiáng)度不夠而發(fā)生的裂縫,墻面可敷貼鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)片用中φ6@100—300雙向或中φ4@100—200雙向鋼筋網(wǎng),并配置穿墻拉筋加以固定,然后灌細(xì)石混凝土或分層抹水泥砂漿加固。施工前墻體抹灰應(yīng)刮干凈,灌漿后應(yīng)養(yǎng)護(hù)護(hù)七天左右。

(三)加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)鋼度,可采用鋼筋、型鋼拉桿或在墻體上增設(shè)鋼筋混凝土圈梁,圈梁用強(qiáng)度等級(jí)為C15—C20的混凝土,截面不小于120×180mm,配筋可采用縱向φ4@10—14箍筋φ6@200—250,每隔1.5—2.5mm應(yīng)有牛腿(或螺栓、錨固件等)伸進(jìn)墻體與墻體拉結(jié)好。澆筑圈梁時(shí)應(yīng)將墻面鑿毛,洇水以加強(qiáng)粘結(jié)。

參考文獻(xiàn):

[1] 龔偉主編.《建筑結(jié)構(gòu)》〔M〕.北京:高等教育出版社,2002.

作者簡(jiǎn)介:郭建博(1974-),男,甘肅慶陽(yáng)人,隴東學(xué)院土木工程系講師,國(guó)家注冊(cè)二級(jí)建造師,研究方向:高等教育與職業(yè)教育、建筑施工與組織管理。