建筑工程结构基础沉降原因与对策研究

吴忠诚 钟诗斌

摘 要：地基具有压缩性，当建筑物的上部结构形式、荷载变化、地基自身承载能力、地基地质及水文，以及建筑选材等等因素都会导致建筑工程结构基础沉降，从而危害建筑物的安全和稳定。为此，在掌握沉降量的基础上，从建筑、结构、施工等方面做好建筑工程结构基础沉降防治工作。

关键词：建筑工程；结构基础；沉降

1 概述

天然地基具有一定的压缩性，当建筑物的上部结构形式、荷载变化、地基自身承载能力、地基地质及水文，以及建筑选材等等因素的存在，随着建筑物的自重应力与附加应力的产生，建筑工程结构基础必然会产生一定的沉降。如果建筑工程结构基础沉降过大，就会引发上部结构倾斜、开裂、失去使用功能等等事故，甚至会让整个建筑结构发生倒塌，危及安全。因此，做好建筑工程结构基础沉降的预防和处置具有积极的现实意义。

2 建筑工程结构基础沉降原因分析

建筑工程结构基础沉降一方面是因地基土在建筑物荷载作用下产生压缩变形，而导致地基出现沉降；另一方面是由于建筑物荷载过大，超过了地基持力层自身所能承受的荷载范围。主要原因有：

2.1 设计因素

建筑结构在建设之前需要精准设计，需要对建筑结构进行充分计算，计算出它的地基承载能力，保证地基设计承载力满足施工要求，如果建筑设计人员对勘探资料不进行认真分析，在设计时没有验算地基与基础、建筑物的整体强度、刚度以及稳定性。对地基承载力之内的地基差异变形没有做到精确的计算和分析，一旦地基基础周围一定区域内的荷载与建筑荷载发生较大差异时，没有有效地地基处置应对措施，就容易产生建筑工程结构不均匀沉降。

2.2 施工因素

在施工时，对地基处理不当，或是地质勘探不准确时，如没有及时发现暗洪、坑洞、墓穴等局部不良地质现象时，后期施工时处理不当很容易出现建筑工程结构基础沉降。还有当砌砖组砖不正，通缝过多，断砖集中使用，以及拉结筋没有按照标准设置等等，加之施工人员责任心不强，过分追求施工进度，对施工建筑物周围环境缺少充分的了解，造成处置不当，在一段时间过后，建筑结构基础便会诱发不均匀沉降现象。

2.3 后期使用的原因

建筑物建成后长期使用过程中的一些因素也会容易造成结构基础不均匀沉降，例如地下水管长期、大量漏水；临时性大量地面承载以及相邻新建筑的出现等等都容易造成基础沉降。

2.4 沉降计算参数选择不合理

建筑物地基土不是一种匀质的弹塑性材料，在进行地基基础沉降量计算时，初始沉降依据弹性理论计算，固结沉降需要根据压缩以及三轴实验确定，次固结构沉降则需要根据蠕变实验确定参数，再采用分层总和法求解[1]。这时，如果确定的相应参数不准确或者是确定的参数计算与实际产生较大误差时，就容易导致建筑结构基础出现不均匀沉降形象。

2.5 沉降观测的因素

建筑物施工过程以及竣工后需要对结构沉降观测并作出详细的记录，但在实际中，有关人员对该项工作不重视，不定期观测，观测点设置不合理以及仪器精度超差等原因造成对沉降不能做出科学的分析和判断，带来建筑工程沉降观测数据不准确[2]。

3 建筑工程结构基础沉降处理对策

3.1 确定沉降量

建筑结构基础在长期的荷载作用下便会产生一定的沉降，这时准确预判地基沉降量为后期有针对性地采取措施提供依据。建筑结构基础的沉降量是初始沉降、主固结沉降与次固结沉降三者的之和。通常情况下，初始沉降按弹性变形计算，随着时间的推移，外荷载不变而地基中孔隙水不断排除过程中发生的沉降量；次固结沉降量大多可以忽略，但在一些极软的粘性土或深厚的高压缩性土层中由于受到较小压力增量比的作用，这时要给予次固结沉降量足够重视。

3.2 处理原则

在处理建筑结构基础沉降时，因遵守相应原则：

（1）避免沉降持续发展原则。一些建筑（如高层建筑）结构基础沉降量差异较大，如果沉降持续发展就容易损害建筑物的安全性和稳定性，因此，首要原则是处理施工时不能加大沉降差。

（2）避免对地基做降水处理，建筑结构基础地质复杂多变，但尽量避免对地基做降水处理，以防止建筑物基础进一步下沉。

（3）避免增加新的基础扰动，即便是在后期出现下沉现象时，也应尽量减少对已有建筑物地基添加新的扰动。

3.3 建筑工程结构基础沉降处理措施

解决建筑结构基础不均匀沉降的途径主要是：设法增强上部结构对不均匀沉降的适应能力；二是设法减少不均匀沉降或总沉降量[3]。总的来说，主要是从以下四个方面做好处理工作。

（1）建筑措施。首先是建筑物的体型设计要做到力求简单。建筑物包含立面与平面形状及尺度，如果形状复杂，就会产生较大荷载差异，容易产生地基不均匀沉降。其次把建筑物的长高比控制在一个合理范围内。建筑物平面长度与从基础底面算起的高度之比便是建筑物长高比，这一比之越小，建筑物的刚度就越好，对于出现地基不均匀沉降的调节效果也越好。若将建筑物的长高比控制在2.5左右，再对上部结构和基础采取一些加强刚度的措施，基本上可以控制不均匀沉降[4]。再次是设置沉降缝。建筑物沉降量难以避免，为了防止因地基沉降引发的建筑物破坏，可以考虑在建筑物平面的转折部位以及建筑高度和荷载差异较大处设置沉降缝，以避免临近单元发生倾斜挤压。最后是调节一些设计标高。因此，应适当提高室内地坪和地下设施的标高；给建筑物与设备间预留一定净空。

（2）结构措施。首先是减轻建筑物的自重。建筑物的自重直接影响到建筑物结构基础承受的荷载，因此，减少沉降有效的措施之一便是减轻建筑物的自重，选用一些轻质建材，如多孔砖、

加气砖等等。其次是减少或调节基础底面附加应力，如在设置地下室，尽量使用已经挖出的土重去对其他部分或是全部建筑物进行补偿；其次是加大基础刚度。尤其是要加强软地基以及不均匀地基的抗变形能力，如选择使用刚度较大的筏形、交叉梁以及箱型基础。再次是设置圈梁。设置圈梁能够有效提升砖石承重墙房屋的整体性，对于墙体抗拉、抗剪等能力的提升具有积极意义，还可以有效防止墙体产生裂缝等等。最后是选用非敏感性结构。实践表明，相同情况下，不同的建筑设计结构对不均匀沉降具有不同的敏感性。例如，选择排架结构和三绞拱结构能够有效减少附加应力的产生。此外，合理布置纵、横墙，可以提升建筑物整体刚度，有效应对地基不均匀沉降。

（3）施工措施。合理选择施工方法，安排施工顺序，可以减少建筑物因不均匀沉降而造成的危害。如选择逆作法，可以将排土量降到最低，又能保证主体建筑物结构重量的平衡；选择应力解除法，当地基出现不均匀沉降时，在沉降较小的一边按照相应的力度打一些斜孔，将局部的应力予以解除，让地基中的应力充分分布，达到控制不均匀沉降效果；选择后浇带法，可以有效解决高层主楼与低层群房之间因差异沉降引发的结构内力。在具体的施工过程中，应该坚持做到：开挖基坑时尽量减少对地基周围原状土的扰动；当出现临近建筑之间轻重悬殊时，应该先建较重建筑物；在有桩基础建筑的密集建筑群中，应该先设桩；开挖地基进行降水时注意降低对周围建筑的影响。

（4）防治措施。主要是从地基处理和加固基础两方面做好建筑物结构基础不均匀沉降的防治。首先是地基处理，一般采用桩基础，不能将基础支撑在较软的土石层上，而应将桩穿过较软土层，支撑到较为坚硬的土石层上，确保把建筑物的沉降差控制在合理的设计范围之内。其次是加固基础，对于基础面积过小而容易发生大沉降时，应采用加宽或者扩大基础底面积的办法，对基础进行补偿加固。

4 结语

总之，建筑工程结构基础不均匀沉降的发生是由多种因素导致的结果，既有设计的原因，也有施工不当、计算不准确、地基土质较软、上部结构荷载不均匀等等因素的存在，这些因素的存在使得建筑物在不均匀沉降过程中，导致上部开裂、变形甚至倾斜和倒塌等后果。因此，要不断总结经验，探索新的解决方法，有效解决建筑工程结构基础不均匀沉降问题。

参考文献：

[1]陈忠.高层建筑基础不均匀沉降处理研究[J].中小企业管理与科技，2011（08）：117.

[2]闵克明，闵建，杨丹.浅谈多层建筑工程不均匀沉降问题[J].陕西建筑，2010（01）：72-73.

[3]刘皓，张思渊，张学鹏.地基不均匀沉降的危害及防治[J].中国水运，2010，10（09）：220-221.

[4]张宝满.建筑结构基础不均匀沉降的原因及防治对策探讨[J].内蒙古煤炭经济，2010（05）：45-46.

作者简介：吴忠诚（1978-），男，本科，江西玉山人，讲师，主要从事：土木工程方面研究。