高层建筑地基不均匀沉降及其工程影响

吕松洋　吴泽燚

摘 要：地基的不均匀沉降是高层建筑施工过程中常见的一种问题，在工程中会造成严重后果，对人民的生命财产造成极大损失。本文简要阐述什么是地基的不均匀沉降、不均匀沉降地基的特点、高层建筑基础不均匀沉降产生的原因、高层建筑地基不均匀沉降的危害、以及对高层建筑地基不均匀沉降的处理措施五个方面。

关键词：不均匀沉降;高层建筑;危害;防治措施

随着我国建筑行业的不断发展，高层建筑更多的被采用，高层建筑一旦施工完成投入使用，总会造成不同程度的沉降，尤其它的主楼与裙房有明显的高差[1]，会导致一定程度的不均匀沉降，严重时会导致高层建筑的裂缝、倒塌。

1.地基的不均匀沉降

地基的不均匀沉降是建筑物在施工前，地面地基已经存在的自身重力和建筑物传递给地面地基的重力作用发生变化，使地基发生竖向变形，叫沉降。由于建筑自身不同结构重力的不同及所受的荷载不均，导致相邻地基的沉降大小有差别，叫做不均匀沉降。目前针对工程实际的地基不均匀沉降，可以建立有限元分析模型对土中波的传播进行研究。在此基础上对如何用有限元法求解实际地基瞬态振动问题进行探讨，用有限元软件 ansys 对实际地基瞬态振动进行计算。或采用有限元方法计算高层建筑的地面振动变化和不均匀沉降。适当的屏障隔震可以减小地面振动位移，但有可能增大某一区域的动应力和振动频率，从而加剧高层建筑的不均匀沉降[1]。

2.不均匀沉降地基的特点

2.1土层性质复杂

地基的土层的分布复杂，由于受地形影响，地基土层的平面分布以及土层的厚度不同，同时土层层次多，不同土层的物理性质相差较大导致力学指标不同[2]。

2.2基岩起伏大

建筑中经常会将其中一部分基础放置于基岩之上，而将另一部分放置于土层上，而基岩高低变化不同，基岩上的土层厚度随基岩的起伏而不同，因此导致建筑基础的不均匀沉降。

2.3存在软弱土层

建筑地基会遇到受到河流渠道或者古池塘等影响，产生以淤泥细沙等若塑状的软弱土层，在处理得当的情况下，可以避免基础的不均匀沉降。

2.4地面高低复杂

由于平整地面存在挖方区与填方区，建筑基础会放置于不同的区域，若不能合理处置，就会导致地基的不均匀沉降，除此之外，部分地基基础放置在基巖上或者河道上也会产生同样的问题。

3.高层建筑基础不均匀沉降产生的原因

3.1高层建筑的勘察于设计的不合理

在高层建筑的勘察方面，由于施工人员对高层地基的不合理勘察，机器设施不够精准，不能发现某些不良地质，导致勘察数据不准确，探测资料缺失等导致地基的不均匀沉降。结构复杂导致未合理设计沉降缝，使结构刚度不足;建筑物的高差较大，所承受荷载差异大等。

3.2地基防潮层失效

地基防潮层失效的原因主要是利用剩余的砂浆进行施工，或者未对地基表面进行清理与维护，建筑后期使用中，会出现防潮层脱水现象，使防潮层失效，出现地基的不均匀沉降，产生裂缝。同时，基坑开挖会导致建筑物基础发生沉降和不均匀沉降，砖石结构和混凝土结构存在沉降裂缝，这些裂缝的产生主要是由于周围建筑物的失稳造成的。因此，利用 flac3d 来建立基坑开挖与筏形基础相互作用的三维数值分析模型，分析筏形基础的土体变形规律。筏板基础的沉降最大值出现在基坑的最大坑底自由面上，筏板基础的沉降最小值出现在基坑的外侧[3]。

3.3 地基类别

软土地基上的路基变形是影响高层建筑不均匀沉降的主要因素。例如天津某地区高层建筑经常发生波浪型不对称沉降，严重影响建筑和道路的使用，对车辆和人身造成损害。在交通荷载作用下，极软土地基上道路的初始波浪非对称变形是普遍存在的，并且会不断发展。因此可以通过建立力学模型，探讨路面波浪破坏的机理。提出采用土工格栅减小不均匀变形的方法，并用有限元分析法对加固效果进行分析。

4.高层建筑地基不均匀沉降的危害

自然条件下地基土层具有压缩性，对高层建筑尤为明显，由于高层建筑的自身重力及所受荷载，会造成不同程度的沉降现象。大多数高层建筑地基受地下水影响使土层松软，造成地基的不均匀沉降建筑倾斜，严重的不均匀沉降会使高层建筑的墙体开裂，甚至导致高层建筑的坍塌，造成工程事故[4]。

5.高层建筑地基不均匀沉降的处理措施

5.1设计的科学合理

在充分的数据收集整理[3]前提下对施工规范进行合理的设计。

5.2提高施工质量

（1）对建筑材料和土方等重物，指定的区域内，避免对建筑附加沉降。

（2）提高砌筑墙体的稳定性，采用上下错缝的方法

（3）规范约束施工人员，规范施工。

5.3避免防潮层失效

防潮层是高层建筑的隐蔽工程，通常情况下，避免防潮层失效可以对防潮层下的丁皮砖进行有效处理，把握好防潮层的施工工序，并且根据不同建筑采用相应的防潮材料，防止地基防潮层失效造成的地基不均匀沉降。

参考文献

[1]许可，房硕，王阳，李盛.刚柔复合式路面在不同软土地基结构下的沉降分析[J].湖南交通科技，2020，46（02）：5-9.

[2]刘慧.软土地基水闸与海堤连接段地基处理探析[J].河北水利，2020（06）：37-38.

[3]Chao Bao，Fangze Xu，Gang Chen，Xiaotong Ma，Mingjie Mao，Shangrong Zhang. Seismic Vulnerability Analysis of Structure Subjected to Uneven Foundation Settlement[J]. Applied Sciences，2019，9（17）.

[4]Yanming Feng. Brief Talk on the Application of Light Material Replacement Technology for Lateral Direction Hole of Embankment in Bump at Bridge-Heading Control[J]. International Journal of Civil Engineering and Machinery Manufacture，2019，4（2）.