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高层建筑不均匀沉降的原因和处理

时间：2022-05-31 16:48 所属分类：建筑论文 点击次数：

　　摘要：对于建筑地基而言，如果施工过程中产生质量问题，那么在后期使用中就会有较大概率出现不均匀沉降现象，一旦产生不均匀沉降现象，就会给地基上部的建筑结构带来严重的损坏，此时，建筑企业就需要投入更多的资金对地基和建筑结构进行加固与修复，这不仅加剧了建筑企业的经济负担，还会给建筑結构的使用人员带来一定的不利影响，甚至威胁人身安全。因此，对建筑地基不均匀沉降现象产生的原因进行综合分析是十分有必要的，在分析结果的基础上制定完善的治理策略，这样才能提高地基及其上部建筑结构的质量和结构稳定性。

　　关键词：建筑地基;不均匀沉降;治理策略

　　一、工程概况

　　某建筑物全长63m，宽47m，高28.2m，1、3、6这几个楼层主要是由框架结构组成。在此工程建设过程中，地基土质主要为回填土，回填土最深深度达到40m。由于回填土较厚，这就使得主楼与辅楼区域之间所受的荷载力存在较大的差异，因此，在地基基础设置过程中，主要按照如下方式：对办公楼，设置筏板基础;对车库和配套用房，设置弹性地基梁基础，地基基础连接处使用混凝土进行浇筑。此外，在地基处理过程中，主要采用强夯法和换填法，地基设计的最大单击夯击能力大于8000KJ。在处理筏板底标高下垃圾土和淤泥质土时，主要采用换填法来进行，处理完成以后，该处地基承载力能力大于2000KPa。

　　二、结构沉降观测

　　在工程主体施工完成以后，工作人员经检查发现，配套用房区域产生了较大沉降，经两年时间的累积观察，该区域的最大沉降深度为143mm，B3和B2两点之间存在48mm的沉降差，同时，部分工程主梁和柱表面已经产生了裂缝。技术人员结合行业内的标准规范，将B2和B3两点之间的最大允许沉降差进行计算，结果值为21.6mm，其实际值已经远远超过允许范围此外，工程周围设置的观测点所观察到的沉降较小，为均匀沉降。

　　三、不均匀沉降原因分析

　　(一)地基基础处理不达标

　　对于建筑主体结构而言，其在施工完成以后，工作人员在半年时间内对其进行综合检查和观测，发现该处的沉降量为56mm，同时，不同观测点之间的沉降值存在较大的差异。对于主楼和辅楼而言，两栋楼所承受的荷载力存在较大的差异性，主楼荷载大于辅楼荷载，但在检测过程中发现辅楼的沉降值大于主楼的沉降值，这就说明这两个区域的地基结构存在较大的差异性，即，施工过程中没有对辅楼区域的地基进行加固处理。此后，工作人员对辅楼区域的地基压实系数进行检测，发现该区域最大地基压实系数为0.85.最小的地基压实系数为0.7.均小于标准设计要求0.97这个地基压实系数。

　　(二)受地下水影响

　　工作人员在对该建筑工程的最大沉降点处进行检测和研究过程中发现，记录的最大单次沉降值主要分布在8月—12月。在8月—12月份期间，该地区存在几次较大的降水，同时，建筑工程建设区域的原始地貌为山间峡谷，峡谷下游地段这个区域位置正好用于建设辅楼，在经过强降水天气以后，雨水会在地面集聚并最终流入地下，这就对地基内部回填土产生了一定的浸泡作用并最终导致回填土软化，从而对辅楼建设区域的地基带来了不利影响，加剧了该处地基的沉降速度。除此以外，工作人员在施工过程中也忽视了该区域的排水情况，辅楼建设区域正好处于该区域的最低位置，这就使得雨水和其他排水在此处地基进行汇流，这就会给地基的内部结构带来不利影响，同时，该处地域水系较为发达，向地基内部流入的水量较多，这都会加剧辅楼的地基沉降。

　　(三)地基处理方式不合理

　　行业内技术人员经研究发现，如果选择强夯单击法，那么每次夯击过程中产生的能量为8000KJ，产生的最大加固深度为8.5m，最小加固深度为8m。对于该工程而言，其区域最大回填土厚度为46.9m，最小回填土厚度为27.7m，这两个数据说明该区域回填土的厚度存在较大差异性，采用单一表面强夯处理法，是无法提高地基内部结构均匀性的。对于强夯处理法而言，其产生的加固效果和加固深度与地质存在直接联系，如果不对地基整个内部结构进行夯实，那么只有地基表面的刚度符合实际的标准需求，这也会产生沉降现象。

　　(四)基础形式不合理

　　对于该工程设计过程而言，技术人员充分考虑到辅楼地下一层区域的标高，要从基顶回填4.5m左右至一层±0.000处开始设置。因此，施工人员选用弹性地基梁作为基础，改变了地基基础的形式，使得地基本身的受力模式与表面应力之间产生了一定的差异，这样就能降低回填土荷载带来的不利影响，从而确保该地基在后期使用过程中不会产生不均匀沉降现象。此外，对不同区域连接处的基础形式而言，在连接处设置了沉降后浇带，同时，要对地基内部主要是由高压缩性土组成的高回填区域也设置沉降后浇带处。对于多层建筑而言，在施工期间需要对沉降量进行控制，一般控制的沉降量最多为最终沉降量的50%，最小也需要为最终沉降量的20%，然而，建筑地基的沉降量会随着建筑物后期的使用过程产生一定的变化，在无法充分判断地基沉降量的基础上，要选择不同基础形式的施工模式，这样才能提高地基基础形式的合理性。

　　四、不均匀沉降处理方案

　　一般而言，在处理建筑地基不均匀沉降过程中，工作人员可以从地基的内部和上部结构这两个方面进行加固处理。(1)对于深层回填土以上的地基处理过程而言，主要分为浅层处理方式和深层处理方式。首先，工作人员要对建筑基础的加固模式、工程结构以及建筑的使用功能等方面进行综合勘察并分析，在分析结果的基础上选择合理的处理方式。在使用浅层处理方式过程中，主要是通过注入水泥浆对地基进行加固，在地基表层注入一定压力的水泥浆，这样就能对地基的表层和土层进行加固，从而提高地基表面受力的均匀性，确保沉降高度一致。首先，在地基梁四周的帷幕内注入水泥浆，确保水泥浆注入完成以后，地基周围能够形成一个封闭的空间。其次，对地基底部进行注浆，将注浆管通入地基内部并注入水泥浆，这样就能达到加固的效果。最后，在注浆加固过程中，安排专业人员对地基的沉降现象进行观察，确保其沉降的趋势有所降低。此外，在使用地基深层处理方法时，要在沉降区域安装筏板，即铺设一层新的桩基础，将原有的地基结构转换成地梁。(2)对于该工程的上部结构而言，主要为框架结构，存在较强的协调变形能力。然而，上部结构已经产生了较大差距的不均匀沉降，那么只有提高上部结构框架的整体刚度和结构稳定性，确保框架结构的变形形状趋于一致，才能在后期建设过程中有效防止框架产生继续变形的现象，避免在建筑结构后期使用过程中产生安全隐患。对于该过程而言，工作人员会选择在不同框架柱之间浇筑一片混凝土墙，然而，在浇筑混凝土墙过程中，会使框架结构上部的荷载力变大，这会对地基的沉降带来不利影响。增设整片混凝土墙存在一定的不确定性，因此，工作人员要同时兼顾框架的刚度和上部结构的荷载这两个方面。在经过综合考虑和分析以后，技术人员在框架之间设置一个斜撑，为上部结构提供一定的支持力，从而降低框架整体的形变大小，避免给上部结构和下层地基的沉降带来不利影响。(3)协调变形加固节点按铰接考虑，这样才能充分发挥构件的受力性能。当地基以及上部框架构件处理工作完成以后，要确保地基基础的沉降趋于稳定才能对上部结构构件产生的裂缝进行混凝土泥浆注入处理，这样才能对框架进行加固，提高框架结构的稳定性。