浅谈地基基础不均匀沉降对房屋上部结构的影响及防治加固对策

秦飞

摘 要：当前我国在建筑设计、结构设计、施工设计和施工质量管控等方面有了迅速的提高，但建筑工程施工中仍然存在着很多质量问题，有些问题直接影响着建筑物的使用，浪费国家财产危及人民生命安全。在工程建设中常常遇到地基基础不均匀沉降的问题，并由该问题直接影响上部结构稳定和使用功能。因此，研究基础不均匀沉降引起房屋上部结构危害的问题，并加以针对性的有效防治和加固措施具有重要的学术意义和工程应用价值。

关键词：地基基础；不均匀沉降；结构；影响；原因；防治；加固；对策

1 地基基础不均匀沉降对房屋上部结构的危害表现

地基指的是承受上部结构荷载影响的那一部分土体，在建筑物及其荷载作用下，或经地表浸水、地下水升降变化、地震以及地下采动等其它多种因素的复合影响，地基将发生变形。因地基变形使建筑离开其建筑时的初始位置，沿重力方向移动的现象就称作建筑沉降。沉降建筑物的危害表现为：

（1）导致建筑物严重下沉。例如上海锦江饭店建筑物绝对沉降达2.6m，使原底层陷入地下，成了半地下室，严重影响使用。（2）不均匀沉降导致建筑倾斜。例如闻名于世的意大利比塞塔，由于建造在不均匀高压缩性上，致使塔基产生不均匀沉降。（3）不均匀沉降导致混合结构房屋墙体开裂。例如清华大学供应科库房楼，竣工后仅一年，墙体开裂，使用三年后，全楼共出现33 条大裂缝，成为危房。（4）不均匀沉降导致建筑物基础断裂。例如东南大学教工住宅在筏板基础浇筑完毕尚未砌墙时，筏板基础横向断裂，缝长超过6米，缝宽1-5毫米。

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

2 地基基础不均匀沉降的原因分析

引起房屋结构地基基础不均匀沉降的原因是多方面的，主要可分为两大类：

2.1 来自地基方面的原因

（1）地基土的压缩性。土的不均匀性通常表现在有多种不同的组成和特性的土类，并以透镜体或局部的不规则地层出现。通常根据本地上的成型历史对不均匀沉降也有很大影响。拟建场地的相邻建筑打过桩，由于振动，土的絮状结构受到破坏，强度明显降低，甚至成流动状态，则建房后，沉降则明显大于同类土，且靠近桩基部分的房屋沉降大。另外，拟建场地的一侧建过房、预压过或由于井点降水，造成地十水下降等，均会引起较大的不均匀沉降。

（2）其它影响软土地基上浅基础不均匀沉降的因素。①加载速率的影响。对于荷载条件，我们通常认为是静力加载，忽略惯性的作用。其对不均匀沉降的影响主要表现为：在荷载的作用下，一方面软土中的剪应力产生剪切变形，导致强度的降低。另一方面，饱和粘性土有条件排水固结，抗剪强度随时间增长，加载速率小，后一方面起主导作用。②地基中局部的管道漏水，化粪池的渗水或外溢。设计或施工中漏掉散水明沟，使土体产生液化，改变土体的力学性能，降低其承载力。③土季节性的湿度变化。如树木生长季节常易使土层干缩，而在休眠季节则会是土层湿度过大。有资料表明：最好使树木的位置，离开浅基础的距离大于树木最终高度。

2.2 来自房屋结构方面的原因

（1）上部结构。上部结构的平面不规则和体型变化复杂在软土地基中会引起很大的不均匀沉降。平面形状复杂的建筑物，纵、横单元交叉处基础密集，地基中由于单元荷载产生的附加应力相互重迭，加之建筑物的整体性差，各部分的刚度不对称，很容易遭受地基不均匀沉降的损坏；建筑物体型复杂，高低（或轻重）变化较大，地基各部分所受的荷载轻重不同，容易出现过量的不均匀沉降。

（2）基础相对刚度。基础作用的强弱取决于基础与地基的相对刚度、土的压缩性以及基底下塑性区的大小。柔性基础的基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致；均布荷载下柔性基础的基底沉降是中部大、连缘小。刚性基础受荷后，基础不弯曲，原来是平面的基底，沉降后仍然保持平面。当基础相对愈刚时，随着基础挠曲的减少，基底反力的分布与荷载的分布愈不一致，基础不利截面的弯矩和剪力也将相应增大。

（3）偏心荷载。在偏心荷载的作用下，基底将产生不均匀的附加应力，使基础发生倾斜，基础的倾斜程度与偏心距e 有关；对于绝对刚性基础，在风荷载和其它偏心荷载作用下，沉降后为一倾斜平面，倾斜的程度可采用弹性力学公式估算：

圆形基础：θ≌thθ=6（1-µ；）/E ×p e/B

圆形基础：θ≌thθ=8K（1-µ；×µ；）/E ×p e/B

式中，P 为偏心荷载，e 为偏心矩，B 为荷载偏心方向的矩形基础基底边长或圆形基底直径，μ为土的泊松比，K 为矩形刚性基础倾斜的无量纲系数，与A/B 有关。

（4）相邻基础（荷载）的影响。地基中附加应力的向外扩散，使得相邻建筑物的沉降相互影响，造成不均匀沉降，其表现形式主要有以下几方面：①同一栋房子的基础彼此靠得很近，若荷载差异小，基础的面积接近，则不均匀沉降小，反之则不均匀沉降大。②基础上及其附近有大面积堆载。如填土、生产堆料等，若荷载小，距离远，则基础的倾斜小。③相邻建筑物的距离越近，且埋深差异越大，引起的相互不均匀沉降越大。④打桩在软土地基中对于相邻建筑的影响靠得越近产生的不均匀沉降越大。

3 防治对策研究

工程事故实例及理论研究表明，控制建筑物地基不均匀沉降应从以下几个方面着手：

3.1 保证勘察报告的真实性和可靠性

钻探报告是设计人员的主要设计依据，必须提高地质勘测人员的业务水平、政治素质和职业道德素质，加强责任感，这样才能使钻探报告具有真实性和可靠性。

3.2 设计阶段要切实做好数据收集及按规范合理设计，采取多种措施，增强结构的基础刚度和整体刚性

（1）建筑措施。平面形状应力求简单，规则整齐，尽量避免形状复杂，阴角太多；避免建筑物有显著的高差或荷载差异。对于长度较大的建筑物，应考虑在适应部位设置沉降缝；对于平面图的形复杂的，或有层高高差及荷载显著不同的建筑物，要在其转折处，层高高差处或荷载显著不同的部门设置沉降缝，此外在地基土的压缩性很高，当两建筑物之间距离较近时，常常造成邻近建筑的倾斜或损坏。

（2）结构措施。①控制建筑物的长高比。长高比是保证混合承重结构建筑物刚度的主要因素。长高比大建筑物，调整地基不均匀变形的能力就差，相反，如将建筑物长高比限制在一定范围内，它就是具有较大的调整地基不均匀变形的能力。②合理布置纵横墙。承重结构的墙身是房屋挠曲的主要受力构件，它具有高速基础不均匀变形的能力。纵、横墙的布置合理与否，对建筑物的整体刚度影响很大。

4 上部结构已经产生裂缝的加固处理方法

（1）混凝土柱加固方法：加大柱截面加固法、柱外包钢加固法、碳纤维布加固法、粘钢加固法。（2）混凝土梁加固方法： 加大梁截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、增设支点加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维布加固法。（3）板的加固方法：粘贴碳纤维布加固法、粘钢加固

5 结语

近年来因用途变更而对建筑物原有结构、构件进行改造、加固补强的工程也日渐增多。经过工程技术人员长时期的努力，逐渐形成了一套较为完善的切实可行的工程加固方法，在實际的加固工程中得到广泛的应用和发展。

参考文献：

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