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深度解析:地基不均匀沉降的原因、影响及应对措施

发布者:陕西建大检测鉴定有限公司2024-09-12

地基不均匀沉降是指地基在承载建筑物重量的作用下,不同部位由于各种原因导致沉降量不一致的现象。这种不均匀沉降会使得建筑物的上部结构产生额外的应力,当超过一定限度时,会导致建筑物产生裂缝、倾斜甚至破坏。

1.地基不均匀沉降的原因

(1)土壤成分的差异:不同地层的土壤成分差异造成了地基承载能力的不均匀分布,从而引起沉降的不均匀。例如,某些地区的土壤中含有大量的松散颗粒或有机物质,使得这些区域的土壤承载能力相对较低,容易发生不均匀沉降。

(2)建筑物自身结构问题:建筑物地基的深度不一致、采用不同的建筑材料或无法满足承载能力要求等问题,都会导致地基承载能力的不均匀性,从而引起地基不均匀沉降。此外,建筑物设计不规范、施工质量差也可能导致地基不均匀沉降。

(3)地下水位的变动:地下水位的上升或下降会直接影响到土壤的饱和度,从而导致土壤的体积发生变化,进而引起地基的沉降。例如,在地下水位上升的情况下,土壤中的颗粒会变得松散,承载能力减小,因此会发生较大幅度的沉降。

(4)地震和自然灾害:地震发生时,建筑物会受到水平和垂直方向上的震动力,从而使地基产生变形和移位。这种地基的不均匀移位和沉降会导致建筑物产生倾斜和破坏。同时,自然灾害如洪水、地滑和山体滑坡等也会改变土壤的力学性质,引起地基不均匀沉降。

(5)人为因素:如过度抽取地下水、不断拔地而起的高层建筑、地铁施工等也是造成地基不均匀沉降的原因。

2.地基不均匀沉降的影响

(1)建筑物倾斜:地基不均匀沉降会导致建筑物整体或局部发生倾斜。

(2)裂缝产生:由于地基沉降的不均匀性,建筑物上部结构会产生额外的应力,当超过材料的抗拉强度时,会产生裂缝。

(3)结构破坏:严重的地基不均匀沉降会导致建筑物结构破坏,甚至倒塌。

3.地基不均匀沉降的处理措施

一、注浆加固

方法描述:向地基土中注入水泥浆、化学浆等,填充土中的孔隙和裂缝,提高地基土的强度和稳定性,减少不均匀沉降。

适用场景:适用于存在软弱土层的地基,通过钻孔将浆液注入土层中,使其固化。

二、深层搅拌法

方法描述:利用深层搅拌机械将水泥等固化剂与地基土原位搅拌,形成强度较高的复合地基。

适用场景:常用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土地基。

三、高压喷射注浆法

方法描述:通过高压喷射流将水泥浆等与地基土混合,形成加固体,提高地基承载力和稳定性。

优势:这种方法能够有效加固地基,减少沉降。

四、桩式托换

方法描述:在原基础下设置新的桩基础,如灌注桩、预制桩或树根桩等,将建筑物的荷载传递到深部较好的土层上。

适用场景:特别适用于软弱土层较厚的地基,通过桩基础来支撑建筑物,减少沉降。

五、灌浆托换

方法描述:在原基础下灌入浆液,形成结石体,提高地基承载力和减小沉降。

效果:这种方法能够直接加固地基,提高地基的承载能力。

六、扩大基础底面积

方法描述:对于承载能力不足的基础,通过增大基础底面积,减小基底压力,来解决不均匀沉降问题。

实施方式:在原基础两侧或四周加宽基础。

七、筏板基础

方法描述:将条形基础或独立基础连接成筏板基础,增强基础的整体性和刚度,协调不均匀沉降。

优势:筏板基础能够显著提高基础的稳定性和承载能力。

八、千斤顶顶升

方法描述:在建筑物沉降较小的部位布置千斤顶,将建筑物顶起,然后对基础进行加固或调整,使建筑物恢复水平。

适用场景:适用于建筑物已经发生较大沉降,需要进行纠偏和加固的情况。

九、砂井排水法

方法描述:在地基中设置砂井等竖向排水体,加速地基土的排水固结,提高地基强度和减小沉降。

效果:通过加速排水固结,提高地基的稳定性。

十、堆载预压法

方法描述:在地基上堆载预压,使地基土排水固结,提前完成大部分沉降。

优势:这种方法能够预先处理地基,减少后期沉降对建筑物的影响。

十一、建筑设计措施

建筑措施:建筑的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、建筑物有显著的高差或荷载差异。

保障质量:加强原材料的进场验收,禁止不合格的材料进入施工现场。在进行砌砖时应遵循上、下错缝,内外搭砌的砌筑法,提高墙体的整体性。

长高比及合理布置纵横墙:由砖石结构建筑的纵横墙应当尽量保证贯通,横墙之间应保持适当距离,一般不超过建筑物宽度的1.5倍为宜。纵横墙尽量保持直线,减少转折点。

设置沉降缝:利用沉降缝可以有效地将建筑物进行分割,进而实现单元体化,减少不均匀沉降带来的对建筑物的不利影响。

十二、结构设计措施

减轻建筑荷载:在建筑设计时尽量减少自重应力,采用的建材计量选用自重轻、强度高的材料。

增加建筑物强度和刚度:控制建筑物的长高比,适当增加横墙的数量,提高建筑物的整体性和刚度。

采用静定结构体系:针对地基比较软弱的建筑物、工业厂房,可以考虑采用静定结构的结构体系,以减轻不均匀沉降带来的后果。

十三、地基基础设计措施

控制变形:在地基基础设计时,应当以控制建筑物变形为主,采用各种形式减少或消除基础的挠曲变形。

相同基础形式:对于同一建筑物,应当尽量采用相同的基础,并兼基础埋置在同等厚度的土层之中。