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浅析地下工程施工造成的地基沉降的原因及影响

摘要:随着城市建设的飞速发展,高空和地下空间资源正在越来越多的被利用和开发。一些问题也在这个过程中凸显出来。浅埋地下工程的施工往往会造成地基的沉降,同时地基沉降又对地表建筑物的安全使用产生很大影响。这个问题对地下工程的今后发展尤为重要。文中分析了浅埋地下工程施工引起地基沉降的机理,对地表建筑不同影响以及对应的处理方法。

关键词:地下工程 地基沉降 应对措施
城市人口的剧增,城市化的推进,现代的中国城市正走在高速发展的道路上。而这一切首当其冲的就是对于建筑类工程的考验。不管是地表高层建筑,或者地下隧道工程,都会成为城市发展的主力。近年来,地下工程的问题日益凸显,使得我们必须要又一次研究,探讨它。地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程。它包括地下房屋和地下构筑物,地下铁道,公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等。其中,主要出现的问题就是地下工程引起的地基沉降。地基沉降则是指地基土层在附加应力作用下压密而引起的地基表面下沉。过大的沉降,特别是不均匀沉降,会使建筑物发生倾斜、开裂从而影响建筑物的整体稳定,造成安全隐患以致不能正常使用。
首先,我们要知道地基沉降的原因。造成地基沉降的自然因素是地壳的构造运动和地表土壤的自然,人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。这里探讨的主要是人为因素造成的地基沉降。不同地质环境模式的地基沉降具有不同的规律和特点。地面沉降与地下水危机,其根本原因是与经济发展模式密切相关的。
人为的地基沉降主要是:
1、地下资源过度开采。
过量开采地下液体或气体,致使贮存这些液、气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力相应增大,从而导致地层的压密。我国以及世界上主要沉降区的资料都证实,过量开采地下水是造成地基沉降的主要原因。城市人口剧增,工业发展,对应的淡水资源的需求也是大大加剧。而地下水则是很多城市淡水资源的主要来源。
2、 建筑设计、施工的不科学性。
在前期准备阶段,地质钻探报告真实性工程地质报告要正确反映土层性质、地下水和土工试验情况,并结合设计要求,对地基作出评价,对设计和施工提出某些建议。如果地质报告不真实,就给设计人员造成分析、判断的错误。
在设计方案阶段,多层住宅单体太长的;平面图形复杂,或有层高高差及荷载显著不同的;地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同的,未在适应部位设置沉降缝。基础刚度或整体刚度不足,不均匀沉降量大,造成下层开裂。或者建筑物荷载差异和地基不均匀等原因,基础或路堤各部分的沉降或多或少总是不均匀的,使得上部结构或路面结构之中相应地产生额外的应力和变形。地基不均匀沉降超过了一定的限度,将导致建筑物的开裂、歪斜甚至破坏,例如砖墙出现裂缝、高耸构筑物倾斜、吊车轮子出现卡轨或滑轨、机器转轴偏斜、与建筑物连接管道断裂以及桥梁偏离墩台、梁面或路面开裂等。
在施工阶段,施工单位过于追求利益最大化,而忽视了社会效益。比如:墙体砌筑时,砂浆强度偏低,灰缝不饱满。砌砖组砌不当,通缝多,断砖集中使用。拉结筋不按规定标准设置、墙体留槎违反规范要求。
其次,地基沉降的危害是不得不说的。建筑物总会有一定沉降,软弱地级上的建筑物更容易产生不均匀沉降,过大的地基沉降会使建筑物渗水等,严重影响建筑物使用年限。对于多层砌体结构,很容易在墙体产生斜裂缝。地基中存在由土体自重引起的应力,建筑物和荷载通过基础地面传给地基,使得天然土层的原由应力发生变化,使得地基产生竖向,侧向和剪切变形导致各点的竖向和侧向位移。地基基础不均匀沉降对框架结构房屋产生很大的危害,轻则引起房屋墙体开裂,重则引起房屋结构整体或局部倾斜甚至倒塌,造成严重的人员安全事故,产生不好的社会影响。
那么应该如何应对可能出现的地基沉降?这里给出以下几点建议:
1、 减轻建筑物自垂建筑物本身的重量是导致地基沉降的重要原因,减轻建筑物自重进而缓解撰底压力,是防止和减轻不均匀沉降很有效地解决办法。
2、 合理设计和选取建筑结构。比如设置钢筋混凝土和圈梁构造柱。在建筑物的墙体里设置圈梁和构造柱能增强建筑物的整体性,提高构造柱的抗弯刚度.可以有效的防止或减少裂缝的出现,即使出现了裂缝也能阻止裂缝的进一步蔓延。
3、减少或调整纂础底面的附加压力。采用较大的基础底面积,减少基底附加压力,可以减小沉降量。对同一地从上建筑物的相邻部分,可采用不同的基底附加压力.荷载大的宜采用增大纂底尺寸,来减少纂底附加压力、降低沉降差异。某些时候可采用静定结构体系,不至干引起很大的附加内力,能较好地适应不均匀沉降。
4、 从施工方面入手,切实加强施工管理,提高施工技术,多设置相对应的防范保护措施。
城市地下工程多为浅埋地下工程,而且多集中于在城市中交通比较拥挤和高楼密集的地区,而地基的沉降对城市来说有很大的威胁。而近年来,发生了许多由于城市施工导致地面沉降的事件,对人们的生活起居产生了颇多不良影响。所以研究施工导致地面沉降的原因,然后提出较为合理科学的方案,有助于减少相关事件的发生,减少资源的浪费,为高速的城市发展保证安全,为社会主义现代化作出贡献。(作者单位:四川省成都市郫县红光镇西华大学建筑与土木工程学院)
参考文献:
[1] 李立新,马鑫,王建平《半刚性碎石桩复合地基变形特性的研究》[J].沈阳建筑工程学院学报(自然科学版),2002,18(2):94~ 96.
[2] 郭丽菊,张钦喜《地基沉降计算方法的分析与改进》[J].山西建筑,2006(22):1 09—11 0.
[3] 周奇《多层住宅地基不均匀沉降的原因及防治措施》[J].建筑施工,2002(3):193—194.

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