高层建筑物基础不均匀沉降的措施论文.docx

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高层建筑物基础不均匀沉降的措施论文

明达职业技术学院

防止高层建筑基础不均匀沉降的措施

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背景

随着经济的发展与技术的进步。

高层建筑的逐渐增多，从事工程技术的人员在高层建筑的设计与施工当中的经验不断累积，但是正常情况下高层建筑主楼与裙房（四周配上不高于六层的底层房屋，作为娱乐室、商场、餐厅、汽车库等）高差十分显著，上部结构承载分布很不均匀，对地基基础而言，这种情况往往造成基础力与地基反力差异及变化很大，导致基础发生过大的不均匀沉降。

房屋墙体开裂，甚至引起房屋结构整体或局部倾斜甚至倒塌，已经非常严重影响建筑物的安全，威胁到人民群众的生命财产安全。

因此，在高层建筑施工中要正确认识不均匀沉降对房屋结构造成的危害，采取有效的预防控制措施，并提出有效的对策，具有重要意义。

为了减少地基不均匀沉降导致的墙体裂缝、建筑物倾斜或倒塌，特提出此次论文。

关键词:

建筑基础、不均匀沉降、控制措施

一、高层建筑不均匀沉降的危害

（一）导致建筑物倾斜

例如闻名于世的意大利比萨斜塔,塔高54.5米。

由于建造在不均匀高压缩性上,致使塔基产生不均匀沉降,北侧下沉1米多,南侧下沉有3米,塔身侧移达5.8米之多。

（二）导致建筑物严重下沉

例如著名的锦江饭店,始建于上世纪30年代。

建在软土地基上,建筑物绝对沉降达2.6m,使原底层陷入地下,成了半地下室,严重影响使用。

（四）导致房屋墙体开裂

有幢18层住宅，分东、西两个单元，房屋的墙壁、地面出现裂缝现象。

而大楼地基下陷所产生的压力，令许多住户家的墙壁瓷砖断裂、脱落，窗户玻璃上有了裂缝。

监测鉴定站的专家对大楼进行了鉴定，鉴定报告称：

“该楼墙体裂缝••••••已经严重影响住户安全使用，应采取措施加以加固。

”专家认为裂缝的主要原因是地基不均匀沉降所致。

由此可见,不均匀沉降对房屋结构造成的危害最为严重,不仅使基础出现裂缝,而且使上部建筑结构开裂,甚至房屋整体倾斜。

施工沉降观测要正确认识不均匀沉降对房屋结构造成的危害，保证高层建筑的正常使用寿命和安全性，就应该进行正确的施工沉降观测，这样可以为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，以指导合理的施工工序，预防在施工过程中出现不均匀沉降。

所以，进行施工沉降观测也是预防建筑基础不均匀沉降的措施之一。

二、高层建筑不均匀沉降的原因分析

（一）勘探资料不齐全

近年来，由于城市的不断的扩，大多数新建建筑物均位于城乡结合部，勘探资料积累较少，特别是一些住宅小区的建设，由于项目多，围广，开发商对勘探工作不够重视，这就导致地质勘探报告中勘探点位间距过大或没有足够的勘探点地质剖面图作依据，从而造成地质剖面图的连续性不可靠，软弱土层的埋深、厚度变化情况及分布围反映不全面、不准确，甚至有明显差错。

少数勘探单位选用的取土器不规或取土不当，致使原状土样扰动较大，室试验得出的土样指标不可靠。

一些勘探单位布孔数量少或布孔不合理，对暗塘、流砂层等不良地基土的围确定不准确，甚至有明显遗漏。

（二）设计因素

在进行高层建筑结构设计时，需要地基承载力是否满足使用要求。

但是没有对地基承载力之的地基差异变形进行计算分析，如果基础附近围的载荷与建筑荷载差异较大，又没有合理的处理措施时，往往会造成不均匀沉降的产生。

部分设计人员对勘探资料的重要性不够重视，选用的地基处理方法不当，对局部不良地基土的处理没有引起充分的重视，忽视了处理后的局部地基同未处理地基的强度差异等，往往造成不良后果。

房屋体形复杂过大，相邻建筑物太近，建筑设计与结构设计不协调也通常是设计人员忽视的地方。

部分房地产开发商盲目节省投资，不尊重科学设计，往往提出诸如大幅度放大悬挑阳台、取消墙体甚至取消原设计要求的地基加固措施等不合理要求，少数设计人员违背设计原则，不加验算就草率签字或出设计变更。

（三）地基处理方法不合理

高层建筑的地基处理方法种类较多，但是地基基础处理方法的选择需要根据工程实际情况选择。

由于不同工程或者相同工程不同区域其地址条件相差较大，必须科学合理的确定地基处理方案，一些情况下可能需要采用多种处理方案，但是为了便于施工作业，只采用一种处理方式，从而造成高层建筑的不均匀沉降。

地基处理一般采用的方法有压密注浆、粉喷桩、深层搅拌桩、旋喷桩和振冲成孔灌注桩等,这些方法有一定的缺陷，施工质量控制难度较大，施工质量无损普查技术又相对滞后，难以有效地全面检测施工质量，加固效果达不到设计要求。

一些施工队伍技术力最薄弱，责任心不强，单纯追求进度，或错误地认为局部坚实土体的允许承载力超过周围土体可以不作处理，施工中发现基槽与地质勘探报告有出入时，也不通知勘察设计人员及时采取相应技术措施，因而埋下质量隐患。

（四）基础施工质量问题

高层建筑基础施工作业时地基处理有问题，如在基础地质探测过程中，没有发现隐藏的一些不良地质条件，从而没有采取相应的处理措施。

由于地基处理方法施工质量控制难度较大，再加上施工队伍技术薄弱、责任心不强，施工中发现基槽与地质勘查报告有出入时，既不通知勘查人员，也不采取相应措施，或者错误的认为局部坚实土体的允许承载力超过周围土体可以不做处理等，造成施工时地基处理的不好，因而埋下质量隐患。

（五）沉降计算参数选择不合理

由于地基并不是均质弹性塑性材料，因此，在进行地基基础沉降计算时，初始沉降依据弹性理论计算，固沉降需要根据压缩以及三轴试验确定，次固结沉降需要根据蠕变试验确定参数，采用分层总和法求解。

这样导致参数确定可能不准确或者计算与实际有一定的误差。

因此，难以保证建筑物能够完全均匀沉降。

（六）高层建筑使用过程意外

导致建筑物出现不均匀沉降的意外因素较多，例如地下水管暴漏或者地下水突然上升，导致基础土体部分液化，流动性增加，引起地基局部下沉。

或者高层建筑基础附近由于堆荷载突然加大，造成高层建筑局部下沉。

（七）施工中及竣工后对沉降观测不重视

一些施工单位将水准点埋设在沉降影响围之的建筑物、电线杆或其它物体上，并缺乏必要的防护措施，不按规定定期进行复测，致使观测数据不可靠，观测点不按规定方法和间距设置或点位布置不当，不做层层观测，观测仪器精度不够，或在观测过程中随意更换观测仪器和观测人员，致使观测误差大。

目前，由于建筑物竣工后的观测没有明确的责任单位，造成竣工后沉降观测工作有名无实，当出现较大的质量事故后才进行分析、鉴定和处理，不但增加了处理难度，而且，已经产生了不良的社会影响。

三、高层建筑不均匀沉降的处理原则

高层建筑基础不均匀沉降的处理重点是提高基础承载力，使其能够满足现有荷载要求，避免沉降进一步发生，其处理原则如下：

（一）避免高层建筑不均匀沉降的进一步发展

由于高层建筑的沉降量差异大，这种不均匀的沉降是极易导致上部结构上部结构出现严重变形以及裂缝，如果继续发生不均匀沉降，会导致上部结构出现更严重的问题，是指诱发楼梯坍塌等严重工程事故，因此高层建筑不均匀沉降处理的首要原则是处理施工不能进一步加大沉降差。

（二）考虑基础施工高度的限制

由于高层建筑的上部结构已经形成，因此，对不均匀沉降进行基础施工处理收到了高层的限制，对建筑物地基基础加固的设备高度应加以控制，以免造成施工作业困难。

（三）避免对地基做降水处理

根据相关工程实践表明，如果对地基进行降水处理，有可能造成建筑物基础进一步下沉，不均匀沉降加剧，导致建筑或者开裂加剧。

（四）处理施工应避免最基础产生新的扰动

由于高层建筑基础承载荷较大，地基已经难以承受较大的扰动。

为了保证建筑物结构安全，加固方案的制定应考虑到减小扰动，以免造成承载力的下降。

四、防止高层基础不均匀沉降的建筑措施

地基的过量变形将使建筑物损坏或影响其使用功能，特别是高压缩土、膨胀土、湿陷性黄土以及软硬不均等不良地基上的建筑物，如果设计和施工考虑不周，就容易因不均匀沉降而开裂损坏。

因此，如何防止或减轻不均匀沉降的损害，是设计中必须认真考虑的问题，通常的办法有：

（1）采用柱下条形基础、筏基和箱基等；

（2）采用桩基或其他深基础；（3）采用各种地基处理方法；（4）从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，在建筑、结构、施工等方面采取本文介绍的某些措施。

在很多情况下，采取了这些措施后，便可降低对地基处理的要求，有时还可避免地基的处理。

（一）房屋建筑工程应先勘察后设计

在进行建筑设计之前，应对工程地质进行详细勘察，查明地基土质情况、分布围、承载力大小，地下水位等水文地质条件，然后按照安全可靠、经济合理，技术先进、方便施工等要求，进行全面分析，权衡利弊，确定合理的建筑布局和结构类型，以便使上部结构，与地基相互影响，共同工作。

对软弱地基和不均匀地基尤其如此。

在甲方进行招标是必须签订一家具备资质、技术、人员符合技术指标，在施工过程中确保施工人员专业可靠的进行施工。

保证俩名监理工程师全程旁站。

（二）建筑物的体型应力求简单

高层建筑物地基条件不好时，在满足使用要求的前提下，应尽量采用简单的建筑体型，如长高比小的等高“一”字型建筑物。

实践表明，这样的建筑物，由于整体刚度好，地基受荷均匀，所以较少发生开裂。

平面形状复杂的建筑物，纵、横单元交叉处基础密集，地基中由各单元荷载产生的附加应力互相重叠，必须出现比别处大的沉降，加之这类建筑物的整体性差，各部分的刚度不对称，很容易遭受地基不均匀沉降的损害。

建筑物高低（或轻重）变化太大，地基各部分所受的荷载轻重不同，自然也容易出现过量的不均沉降。

因此，当地其软弱时，建筑物的紧接高差以不超过一层为宜。

（三）控制长高比及合理布置墙体

砌体承重房屋的长高比大，整体刚度就差，纵墙很容易因挠曲过度而开裂。

对于平面简单，、外墙贯通，横墙间隔较小的房屋，长高比的控制可适当放宽。

合理布置纵、横墙，是增强砌体承重结构房屋整体刚度的重要措施之一。

一般房屋的纵向刚度较弱，故地基不均匀沉降的损害主要表现为纵墙的挠曲破坏。

、外墙的中断、转折，都会削弱建筑物的纵向刚度。

地基不良时，应尽量、外墙都贯通，纵横墙的联结形成了空间刚度，缩小横墙的间距，可有效地改善房屋的整体性，从而增强了调整不均匀沉降的能力。

（四）设置沉降缝

设置沉降缝用沉降缝将建筑物（包括基础）分割为两个或多个独立的沉降单元，可有效地防止地基不均匀沉降产生的损害，分割出的沉降单元，原则上都要求具备体型简单、长高比小、结构类型不变以及所在处的地基比较均匀等条件。

为此，沉降缝的位置通常选择在下列部位上：

1、长高比过大的建筑物的适当部位;

2、平面形状复杂的建筑物转折部位；

3、地基土的压缩性有显著变化处；

4、建筑物的高度或荷载有很大差别处；

5、建筑物结构类型（包括基础）截然不同处；

6、分期建造房屋的交界处；

7、拟设置伸缩缝处（沉降缝可兼作伸缩缝）。

（五）调整某些设计标高预防措施：

1、根据预估的沉降量事先提高室地坪或地下设施的标高

2、建筑物各部分（或设备之间）有联系时，可将沉降较大者的标高适当提高；

3、在建筑与设备之间，留有足够的净空；

4、有管道穿过建筑物时，应预留足够尺寸的洞口，或采用柔性管道接头等。

（六）结构措施：

1、减轻建筑物的自重

为了减轻墙体重量，应大力发展轻质高强墙体材料，某些非承重墙可用轻质隔墙代替，不过要注意不使建筑物的整体刚度过于削弱，也可采用预应力砼结构、轻钢结构及各种轻型空间结构等，选用自重轻、回填土少的基础形式，如要求大量抬高室地坪时，可考虑用架空地板代替室厚填土。

2、设置圈梁

对于砌体承重的房屋，不均匀沉降的损害突出地表现为墙体的开裂，因此，实践中常在墙体设置圈梁来增强其承受挠曲应力的能力，当墙体挠曲时，圈梁的作用犹如钢筋砼梁的受拉钢筋，它主要承受拉应力，弥补了砌体抗拉强度不足的弱点，另外，圈梁必须与砌体结合成整体，否则便不能发挥应有的作用。

每道圈梁应尽量贯通外墙，承重纵墙及主要横墙，并在平面联成闭合系统，以利于增强建筑物的整体性。

3、减小或调整基底附加应力

设置地下室或半地下室，改变基底尺寸，都可以控制沉降，但要针对工程具体情况考虑，做到既有效又经济合理。

采用较大的基础底面积，减少基底附加应力，可以减小沉降量。

对同一地基上建筑物的相邻部分，可采用不同的基底附加压力，荷载大的宜采用增大基底尺寸，来减少基底附加压力、降低沉降差异。

某些时候可采用静定结构体系，当发生不均匀沉降时，不至于引起很大的附加力，能较好地适应不均匀沉降。

4、采用非敏感性结构

采用排架、三铰拱（架）等结构，支座发生相对位移进不会引起很大的附加应力，故可以避免不均匀沉降的损害。

5、相邻建筑物基础间净距的考虑

附加应力向外扩散，使得相邻建筑的沉降互相影响，在软弱地基上，两建筑物的距离太近时，相互影响产生的附加不均匀沉降，可能造成建筑物的开裂或互倾，这种相互影响主要表现为：

（1）同期建造的两相邻建筑物之间的彼此影响，特别是当两建筑物轻（低）重（高）差别太大时，轻者受重者的影响；

（2）原有建筑物受邻近新建重型或高层建筑物的影响，为了避免相邻影响的损害，软弱地基上的建筑物基础之间要有一定的净距，其值视地基的压缩性、影响建筑物的规模和重量、以及被影响建筑物的刚度等因素而定。

（七）地基基础设计控制变形值

必须进行基础最终沉降量和偏心距的验算，基础最终沉降量应当控制在《地基基础设计规》规定的限值以。

当天然地基不能满足建筑物沉降变形控制要求时，必须采取技术措施，如打预制钢筋混凝土短桩等。

同筑物尽量采用同一类型的基础并埋置于同一土层中。

在软弱地基上的砌体承重结构，可采用钢筋混凝土梁板式基础，其支承面积和整体刚度大，抗弯能力强，能有效地调整不均匀沉降。

（八）确保施工的质量

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；临近有深基坑开挖及井点降水施工时，应预先考虑到对建筑物的影响，提前采取预防措施，并做好观测工作。

2、桩基础工程确保工程质量，锤击桩及静压桩要考虑到桩基础施工对临近建筑物的影响，按照正确的施工顺序施工。

3、当建筑物存在有高、低和重、轻不同部分时，应先施工高、重部分，使其有一定的沉降后再施工低、轻部分，或先施工主体房屋，再施工附属房屋，能减少一部分沉降差;如高低层使用连接件时，应最后修建连接件，以调整部分沉降差异。

活载大的建筑物（如料仓、油罐、水塔等），在施工前，有条件时可先堆载预压;在使用期间，应控制加载速率和加载围，避免量大、迅速和集中堆载。

4、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。

5、由于地基分布的复杂性和勘探点的有限性。

应认真重视基础验槽，尽可能在基础施工前，发现并根除地基土会产生不均匀沉降的隐患，弥补工程勘探工作的不足。

6、应重点确保砌筑工程的质量。

确保砖、砂浆的品种、强度等级必须符合设计。

加强原材料的进场验收，严禁将不合格的材料用于建筑工程上。

施工过程中砌体组砌形式一定要根据所砌部位的受力性质和砖的规格来确定。

一般采用一顺一丁，上下顺砖错缝的砌筑法，以大大提高砌筑墙体的整体性，当利用半砖时，应将半砖分散砌于墙中，同时也要满足搭接1/4砖长的要求。

正确设置拉结筋。

砖墙砌筑前，应事先按标准加工好拉结筋，对操作工人进行技术交底；一般拉结筋按三个0.5M，即埋入墙0.5M，伸出墙外0.5M，上下间距0.5M。

考虑到水平灰缝为8－12MM，为保证水平灰缝饱满度，拉结筋选用Φ6.5MM。

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。

（九）定时进行沉降观测

现行规规定，高层建筑物、高耸构

筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。

特别在高层建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控，指导合理的施工工序，预防在施工过程中出现不均匀沉降，及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料，避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成巨大的经济损失。

五、沉降观测的周期和时间

（一）初测

建（构）筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则整个观测得不到完整的观测意义。

初测应增加观测量，以提高初始值的可靠性。

（二）施工阶段的沉降观测

应依据施测方案随施工进度及时进行。

重要建筑，可在基础完工或地下室砌完后开始观测。

大型、高层建筑，可在基础垫层或基础底部完成后开始观测。

观测次数与时间应视地基与加荷情况而定。

民用建筑可每加高1～2层观测一次；工业建筑可按不同施工阶段（如回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体和设备安装等）分别进行观测。

如建筑物均匀增高，应至少在每增加荷载的25%时各测一次。

施工过程中如暂时停工，在停工时及重新开工时应各观测一次。

停工期间，可每隔2～3个月观测一次。

封顶后1～2月观测一次，竣工后观测周期，根据建筑物的稳定情况确定。

特别需要指出的是，沉降速度≥2.0mm/d应停止施工，分析原因，采取措施。

沉降速度≥1.0mm/d应减缓加载速度并增加观测次数。

各个阶段的复测必须定时进行，不得漏测或补测，只有这样才能得到准确的沉降情况或规律。

（三）建筑物使用阶段的观测

观测次数应视地基土类型和沉降速度大小而定。

一般在第一年观测3～4次，第二年2～3次，第三年后每年一次，直至稳定为止。

观测的期限一般规定如下：

砂土地基2年，膨胀土地基3年，粘土地基5年，软土地基10年。

若沉降速度小于0.01mm/d，根据沉降曲线分析，认为已经稳定，可以停止观测。

对于荷载突然增加，基础四周大量积水，长时间连续降水等情况，均应及时增加观测次数，当建筑物突然发生大量沉降，不均匀沉降或严重裂缝时，应立即逐日或2～3天一次的连续观测。

（四）稳定标准

稳定标准应由沉降量与时间关系曲线判定，对重点观测和科研观测工程，或最后三次观测中每次沉降量均不大于2√2倍测量中误差，则认为已进入稳定阶段。

二、三级多层建筑以0.04mm/d，高层和一级建筑以0.01mm/d为稳定标准。

若施工过程中沉降大于2.0mm/d则应采取有效措施。

（五）验收标准

建筑物竣工验收标准为最后一次观测的沉降速度：

二、三级、多层建筑物和低层建筑物平均沉降速度≤0.10mm/d，最大沉降速度≤0.12mm/d，一级、高层建筑物平均沉降速度≤0.06mm/d，最大沉降速度≤0.08mm/d。

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总结

随着科学技术的进步，会涌现出更多更好的方法，我们要勇于在技术方面有所创新，有所突破，这样才能保证工程的质量。

经过一段时间的努力，防止高层建筑基础不均匀沉降的措施论文终于完成在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决了，在不断的学习过程中我体会到：

写论文是一个不断学习的过程，从最初刚写论文时对防止高层建筑基础不均匀沉降的措施面临的问题的模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是明白理论，没有经过实践考察，对知识的理解不够明确，通过这次的做，真正做到林论时间相结合。

总之，通过毕业设计,我深刻体会到要做好一个完整的事情，需要有系统的思维方式和方法，对待要解决的问题，要耐心、要善于运用已有的资源来充实自己。