地基沉降.doc

地基沉降工程事故及处理摘要：地基的沉降分为两种，均匀沉降和不均匀沉降。地基沉降对建筑物会产生破坏，特别是在发生不均匀沉降的时候。因为不均匀沉降在建筑物中会产生倾斜和产生裂缝，影响了建筑物的正常使用。引起基础沉降的原因很多，主要是地基土的可压缩性。土体在外部压力作用下，土颗粒和水自身压缩量是很微小的，地基土真正被压缩的原因是在外力作用下土体中的孔隙被压缩和孔隙中的水被挤出。因此有必要对这些事故原因进行深入分析，从而提出科学的处理方法。地基的不均匀沉降可以规划成三种：建筑物中间沉降比两端沉降大；建筑物两端沉降比中间沉降大；建筑物一侧沉降比另一侧大。接下来我就对以上三种主要的不均匀沉降产生的工程事故进行分析处理。关键词：地基不均匀沉降；地基土的压缩性；裂缝1.地基中间沉降比两端大时的分析1.1 产生不均匀沉降的原因建筑物的全部荷载最终通过基础传给地基，而地基在荷载作用下，其应力是随深度而扩散，深度大，扩散愈大，应力愈小。在同一深处，也总是中间最大，向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用，即使地基地层非常均匀，房屋地基应力分布仍然是不均匀的，从而使房屋地基产生不均匀沉降，即房屋中部沉降多，两端沉降少，形成微向下凹的盆状曲面沉降分布。在地质较好、较均匀，且房屋的长高比不大的情况下，房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的，一般对房屋的安全使用不会产生多大影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时，由于土的强度低、压缩性大，房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。1.2 沉降的破坏1.2.1 对墙体的破坏多层建筑物在发生沉降时往往会对墙体发生破坏。而墙体的破坏主要是墙上产生了裂缝。如果建筑物设计的长高比较大，整体刚度差，而对地基又末进行处理，那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称地发生在纵墙的两端，向沉降较大的方向倾斜，沿着门窗洞口约成45O正八字形，且房屋的上部裂缝小，下部裂缝大。多层建筑基础往往以条形基础或板形基础为主，允许有一定的沉降量和差异沉降量，特别是在深度软弱地基地区，其沉降量和差异沉降量更大，即使是桩基沉降量小，但沉降差总是存在的。沉降对墙体的破坏的原因主要有：(1)地基处理不当和基础设计不合理，使建筑荷载对地基产生较大的附加应力，尤其是对承载力低、变形大的软弱地基，导致建筑物沉降不均，墙体开裂；(2)地基边坡破坏，使边坡失稳，再加上地基附加应力的作用，使建筑物沉降不均，墙体开裂；(3)因周围环境某些变化，使建筑物场地地下水位升高或上下管道渗漏，地表水渗入地基，长期浸泡，使土质软化甚至冲刷掏空，导致建筑物不均匀沉降，墙体开裂；(4)因建筑物使用不当，随意改变房屋用途，增大荷载，使地基附加应力剧增，导致建筑物不均匀沉降，墙体开裂。1.2.2 对其他的破坏（1）对地下管道的破坏很严重，会对周围环境造成一定的影响。（2）对上层建筑的一些装饰会产生破坏，如窗户、门等。（3）对居住者会增加心理上的压力。2.建筑物两端沉降比中间沉降大时的分析2.1 产生不均匀沉降的原因建筑物两端沉降比中间大主要原因是，当建筑物两端土质压缩性大，中部小时，沉降分布曲线将成凸形。有以下两种分析：（1）当建筑物地基下的土中间是土体比较好的，而两端的土体比较差时,产生的沉降会是两端大于中间。（2）当仓库类的建筑物的基础没有经过处理，当两端堆积的东西比中间多很多时，产生的沉降会是两端大于中间。（3）当两边高中间低的建筑物，在地基强度不够的情况下产生的不均匀沉降是两端沉降比中间大。2.2 沉降对墙体的破坏基本与上面提到的相同，但也有不同的地方。当房屋两端土质压缩性大，中部小时，沉降分布曲线将成凸形，此时，往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外，也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。它出现的裂缝经常呈现出倒八字型。3.建筑物一侧沉降比另一侧大时的分析3.1 产生不均匀沉降的原因产生一侧沉降比另一侧大的主要原因：（1）当建筑物地基土层分布不均匀，土质差别较大时，会出现建筑物一侧沉降比另一侧大。（2）当建筑物的地基不够稳定时，也就是当地基失去稳定时，如果建筑物受到整剪切破坏时，会出现建筑物一侧沉降比另一侧大。如加拿大特朗斯康谷仓的地基破坏。（3）当建筑物的地基处在不同地质的情况下，刚好一边土层厚一边土层薄，会出现建筑物一侧沉降比另一侧大。（4）当建筑物没有经过地基处理，也有可能出现一侧沉降比另一侧大。3.2 沉降对墙体的破坏当地基发生不均匀沉降后，沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体会产生相对位移，从而使砌体中产生附加的拉力或剪力，当这种附加内力超过砌体的强度时，砌体中便产生相对裂缝。这里的裂缝一般都是斜向的，且多发生在门、窗、洞口等比较薄弱的位置上。这种裂缝的特点是：（1）裂缝一般呈倾斜状，说明系因砌体内主拉应力过大而使墙体开裂；（2）裂缝较多出现在纵墙上，较少出现在横墙上，说明纵墙的抗弯刚度相对较小；（3）在房屋空间刚度被削弱的部位，裂缝比较集中。4.对发生不均匀沉降的处理4.1 对地基的加固可以对地基的处理来提高地基的承载力。4.1.1建筑物完成前（1）建筑物当地基处在地下水位较高的地方，可以采用排水固结的方法来提高地基的承载力。为了排除土体中多余的孔隙水，从而提前完成地基固结和沉降，提高土体强度，将地基土堆载预压，这一步骤要在建筑物建造之前完成。其适用范围主要包括饱和软粘土，例如淤泥、淤泥质土等。在使用排水固结法时，对于砂井和塑料排水带，其间距和深度都要依土质的不同、含水量的不同等条件来进行设置，除此之外，更重要的是，预压荷载和预压时间必须足够。对于预压荷载来说，有如下方法：第一、正压固结，也就是说实现排水固结的方法主要是堆载在地基中，从而使超静水压力形成使水排出；第二、负压归结，指的是实现排水同结的方法主要通过负超静水压力的形成来实现，采用的途径有真空预压、降水预压、电渗排水等。（2）将某些能固化的化学浆液，采用注人或机械拌人的施工方法，把土颗粒胶结起来，从而改善地基土的物理力学性质。主要有注浆法、深层搅拌法。注浆法是利用液压、气压或电化学方法，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透等方式，进入颗粒之间的孔隙或土体裂隙中，将原来松散的土体胶结成一个整体，形成强度高、防渗和化学稳定性好的固结体。按注人材料分为水泥注浆和化学注浆两类。第一、水泥注浆：水泥注浆是把一定水灰比的水泥浆注入土中。对于砂、卵石等有较大裂隙的土，可采用水灰I1：1的水泥浆直接灌注，通常称为渗透注浆。对_丁细颗粒土，孔隙小，渗透性低，水泥浆液不易进入土的孔隙中，因此常借助于压力把浆液注入。第二、化学注浆：向土中注入一种或儿种化学溶液，利用其化学反应的生成物填充土的孔隙或将土的颗粒胶结起来，达到改善土休力学性质的目的。第三、水泥土搅拌法：通过特制的深层搅拌或喷粉机械，就地将软弱土和水泥浆(或粉)等固化剂强制搅拌混合，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩，并与桩周土形成复合地基，共同承担建筑物的荷载。4.1.2建筑物完成后当建筑物已经完成，发生沉降破坏时。可采用换填法，当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，可采用将基础下一定范围内部分或全部软土挖去，然后再回填强度较大的砂、碎石或素土等材料，经夯实处理使之成为建筑物基础的持力层。换垫法处理地基时按换填所用材料分为砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层等。适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟的浅层处理。4.1.3对特殊土体的加固（1）湿陷性黄土地基处理的机理是破坏湿陷性黄土的大孑L结构，全部或部分消除地基的湿陷性，从根本避免或削弱湿陷现象的发生。常用方法有土(灰土)垫层、重锤夯实、强夯、化学加固、土(灰土)桩挤密等。（2）膨胀土地基应根据膨胀土的胀缩性、埋藏深度和厚度以及大气影响深度等因素来确定是否进行处理。当膨胀土位于地表下3m，或地下水位较高时，一般不做处理。否则应用砂、碎石等材料进行换填，换填厚度应按设计确定。（3）在建筑场地范围内有岩溶、土洞和红粘土地基时，应综合考虑岩溶发育情况、土洞大小、红粘土的工程特性，结合工程要求、施工条件、经济与安全等方面问题，合理选择地基或结构处理方案。4.2 对裂缝的处理4.2.1 建筑落成前 (1)勘察设计单位因地制宜合理提供局部加深的处理方案，尽量保证整体的均匀沉降。 (2)合理设置沉降缝。在房屋体型复杂，特别是高度相差大时，应设沉降缝。沉降缝应从基础开始分开，且有足够的宽度，施工中应保持缝内清洁，防止碎砖、砂浆等东杂物体落入缝内。(3)加强上部结构的整体刚度，提高墙体的抗剪能力，使砖砌体可适应甚至调整地基的不均匀沉降。减少建筑物端部的门窗洞口，增大端部洞口到墙端的墙体宽度，加强圈梁布置，都可加强结构的整体性。(4)加强地基验槽工作，发现有不良地基应及时妥善处理，然后才可进行基础施工。(5)不宜将建筑物设置在不同刚度的地基上，如同一区段建筑，一部分用天然地基，一部分用桩基等。必须采用不同地基时，要妥善处理，进行必要的计算分析。合理加设地粱和圈梁，提高墙体抗剪能力。(6)合理设置沉降缝将房屋划分成若干个刚度较好的单元。(7)合理地布置承重墙体，应尽量将纵墙拉通，尽量做到不转折或少转折。避免在中间或某些部位断开，使它能起到调整不均匀沉降的作用，同时横墙布置合理减少横墙较少现象，与内外纵墙连接，以加强房屋的空间刚度，进一步调整沿纵向的不均匀沉降。(8)施工单位应按要求设置合理的墙体拉结筋，加强主体结构的刚度和整体性，提高墙体的稳定性和整体性。4.2.2 建筑落成后裂缝一旦出现，要注意观测裂缝的宽度及长度的发展情况，并及时采取相应的有效措施，如灌缝，封闭等，必要时要进行结构加固，如粘钢、碳纤维等。不均匀沉降引起的裂缝对结构的承载能力和整体性有较大的影响，需要及时治理加固。在加固之前，应做好对裂缝的勘察，掌握裂缝开展规律，再根据裂缝程度，对结构进行适当的加固处理。（1）一般性裂缝，如若干年后不发展，则可以认为不影响结构安全使用，可采用填缝修补或灌浆修补。填缝修补分为水泥砂浆填缝和配盘水泥砂浆填缝，工序为：先将裂缝清理干净，用勾缝刀、抹子、刮刀等到工具将1：3的水泥砂浆或比砌筑砂浆高一级的水泥砂浆或掺有107胶的聚合物水泥砂浆填人砖缝；配筋水泥砂浆填缝则每隔45皮砖，在砖缝中先嵌入钢筋，然后按上述工序进行处理。灌缝修补是用压力设备把水灰比为O.71.0的水泥浆液压八墙体内，使裂缝粘合。（2）对于影响安全使用的裂缝，应进行加固处理。因墙体强度不够而发生的裂缝，墙面可敷贴钢筋网片，网片用中双向或中双向钢筋网，并配置穿墙拉筋加以固定，然后灌细石混凝士或分层抹水泥砂浆加固。施工前墙体抹灰应刮干净，灌浆后应养护护七天左右。（3）加强上部结构钢度，可采用钢筋、型钢拉杆或在墙体上增设钢筋混凝土圈梁，圈梁用强度等级为C15C20的混凝土，截面不小于，配筋可采用纵向箍筋，每隔应有牛腿(或螺栓、锚固件等)伸进墙体与墙体拉结好。浇筑圈梁时应将墙面凿毛，泅水以加强粘结。5.总结地基的不均匀沉降对建筑物的破坏有多种多样，但是归根结底主要是对墙体的破坏，还有对地下一些建筑设施的破坏，及会产生一些裂缝。沉降的三种形式，总的来说是差不多的，因为都是地基的不均匀沉降，而且产生的破坏也都差不多，但是从另外一个角度上看，他们有着一定的区别。因为他们产生的原因不同，是在不同的受力请况下产生的。他们同样会产生对墙体的破坏，会在建筑中产生裂缝。对不均匀沉降有几种处理方法，分为在建筑完成前和完成后。因为在建筑完成前主要是做一些预防，还有在建筑设计时加强建筑的整体结构，以及对地基的加固处理。在建筑完成后，对不均匀沉降的处理也分为对地基的加固处理和上部结构的加固。希望不均匀沉降引起的建筑工程事故会越来越少。6.参考文