建筑地基不均匀沉降的防治措施.doc

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10级《建筑工程技术》专业
毕业论文

题 目：建筑地基不均匀沉降的防治措施
专 业：建筑工程技术
姓 名：崔 星 晨
学 号：10 L 049
级 别：10 级
联办院校：洛阳职业技术学院
答辩日期：2010年5月20日

【摘要】：在不良地基上的建筑物，很容易出现地基过量的不均匀沉降而开裂和破坏，严重影响建筑物的使用功能和结构安全。本文是根据地基产生不均匀沉降的原因以及地质环境的影响，选择地基处理的方法，加强地基承载力。这里只介绍几中简单的：换填垫层法、预压法、高压喷射注浆法、夯实水泥桩法、振冲法等几种浅基础的地基处理方法。当荷载较大时，浅基础不能满足建筑物需求时，就要采用深基础，最常用的深基础就是桩基础。这里只简单的说一下桩基础的分类及设计要求。为了保证建筑物的正常使用，所以要掌握建筑物的沉降情况，及时发现对建筑物不利的下沉现象，以便采取措施。在建筑物的施工及使用中，要对建筑物进行观测。其中包括：观测点的布置观测方法观测注意事项等。
【关键词】：建筑地基、不均匀沉降、技术、措施

引言
建筑物的地基基础的不均匀沉降问题，从选址开始，到地质勘察、设计，直到工程施工都应建立在摸清地质结构条件的前提下，按照客观规律因势利导地去开展工作。
地下障碍物存在的年代有远有近，埋藏有深有浅，范围有大有小，没有规律可循。只有认真的做好地质勘察，分析判断，精心处理，才能除掉建筑物的隐患。处理方案要谨慎选择，且要四方共同重视努力，才能得到圆满的解决。

建筑地基不均匀沉降的防治措施
一 地基产生不均匀沉降的原因
地基是直接承受构造物荷载影响的地层。基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。地基不属于建筑的组成部分，但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。建筑物地基沉降量较大，产生不均匀沉降问题所引起的破坏正常分析认为：①建筑地基为软弱地基，地基下卧层软土厚度较大，土的压缩性较大，造成地基的沉降量较大。②建筑物长度较大，由于土质的不均匀分布，及上部结构荷载的不均匀分布造成地基的不均匀沉降。③相邻四层建筑物复合地基的影响，使之与相邻建筑的地基沉降较小，而引起不均匀沉降。
二 基础沉降与时间的关系
土体完成压缩过程所需的时间与土的透水性有很大的关系。随着土体上部传下的荷载，土体中的孔隙水压力的消散，土体中的孔隙缩小，土体的压缩性变大，会造成基础的沉降。
在工程实践中，往往需要了解建筑物在施工期间或使用期间某一刻基础沉降值以便控制施工速度。对于发生裂缝、倾斜等事故的建筑物，更需要了解当时的沉降与今后沉降的发展趋势，作为解决事故的重要依据。
三 地基处理的技术方法
地基处理的目的就是对地基进行必要的加固或改良，提高地基的强度，保证地基的稳定，降低其压缩性，减少基础沉降或不均匀沉降，防止地震时地基土的震动液化，消除特殊的湿陷性、胀缩性和冻胀性等。
1.换填垫层法
处理方法：砂石垫层、素土垫层、灰土垫层、工业废渣垫层、加筋垫层。原理及作用：以砂石、素土、灰土、和矿渣等强度较高的材料，置换地基表层软弱土，提高持力层的承载力，扩散应力，减少沉降量。适用范围：适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、素填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。
2.预压法　
适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时，可采用天然地基堆载预压法处理，当软土层厚度超过4m时，应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。
3.水泥粉煤灰石桩（CFG桩）法
适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基，可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。
4.高压喷射注浆法　　
适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大，除地基加固外，也可作为深基坑或大坝的止水帷幕，目前最大处理深度已超过30m。
5.夯实水泥桩法　　
适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制，目前在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。
6.水泥土搅拌法　　
分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用于法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕，受其搅拌能力的限制，该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。
7.振冲法
分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力，减少地基沉降量，还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。
8.灰土挤密桩法和土挤密桩法　　
适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理的深度为5～15m。当用来消除地基土的湿陷性时，宜采用土挤密桩法；当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时，宜采用灰土挤密桩法；当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同，土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。
9.单液硅化法和碱液法　　
适用于处理地下水位以上渗透系数为0.1～2m/d的湿陷性黄土等地基。在自重湿陷性黄土场地，对Ⅱ级湿陷性地基，应通过试验确定碱液法的适用性。
10.强夯置换法　　
适用于高饱和度的粉土，软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。
四 桩基础
当建筑物地浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，也不宜采用地基处理等措施时，往往需要以地基深层坚实土层或岩层作为地基持力层，采用深基础的历史最悠久，应用最广泛。
荷载较大，地基上部土层软弱采用浅基础或人工地基在技术经济上不合理时，河床冲刷较大、河道不稳定、或冲刷深度不正确计算时、地基沉降过大或建筑物不均匀沉降敏感时，需要增强抗震、抗液化能力时、施工水位或地下水位较高时适用桩基础。
1 桩分类：
按材料分：木桩、素混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、组合材料桩
按承载方式分：摩擦型桩、端承型桩、纯摩擦桩
按使用功能分：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、组合受荷桩
按施工方法分：预制桩、灌注桩
2 桩基础设计:
应满足竖向及水平方向承载力的要求
桩基的沉降、水平位移及桩身侧向抗曲应该控制在允许范围之内
桩体本身的强度能够满足承载力的要求
3 对以下建筑物的桩基应进行沉降验算：
地基基础设计等级为甲级的建筑物的桩基
体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基
摩擦型桩基
五 建筑物沉降观测
在工业与民用建筑中，为了掌握建筑物的沉降情况，及时发现对建筑物不利的下沉现象，以便采取措施，保证建筑物安全使用，同时也为今后合理设计提供资料，因此，在建筑物施工过程中和投产使用后，必须进行沉降观测。
    下列建筑物和构筑物应进行系统的沉降观测：地基基础设计等级为甲级的建筑、复合地基或软弱地基上的设计等级为乙级的建筑、加层、扩建建筑、受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑；需要积累经验或进行设计反分析的建筑。在建筑物的沉降观测工作中应注意以下事项：
1 观测点的布置：
    观测点的数目和位置应能全面正确反映建筑物沉降的情况，这与建筑物的大小、荷重、基础形式和地质条件等有关。一般来说，在民用建筑中，是沿房屋的周围每隔6—12m设立一点，另外，在房屋转角及沉降缝两侧也应布设观测点。当房屋宽度大于15m时，还应在房屋内部纵轴线上和楼梯间布置观测点。在工业厂房中，除承重墙及厂房转角处设立观测点外，在最容易沉降变形的地方，如设备基础、柱子基础、伸缩缝两旁、基础形式改变处、地质条件改变处等也应设立观测点。高大圆形烟囱、水塔等，可在其周围或轴线上布置观测点。
2 观测方法：
 水准点的布设
    建筑物的沉降观测是依据埋设在建筑物附近的水准点进行的，为了相互校核并防止由于某个水准点的高程变动造成误差，一般至少埋设三个水准点。它们埋在建筑物、构筑物基础压力影响范围以外；锻锤、轧钢机、铁路、公路等震动影响范围以外；离开地下管道至少5m；埋设深度至少要在冰冻线及地下水位变化范围以下0.5m。水准点离开观测点不要太远（不应大于100m），以便提高沉降观测的精度。
   观测时间
    一般在增加较大荷重之后（如浇灌基础，回填土，安装柱子和厂房屋架，砌筑砖墙，设备安装，设备运转，烟囱高度每增加15m左右等）要进行沉降观测。施工中，如果中途停工时间较长，应在停工时和复工前进行观测。当基础附近地面荷重突然增加，周围大量积水暴雨及地震后，或周围大量挖方等，均应观测。竣工后要按沉降量的大小，定期进行观测。开始可隔1—2个月观测一次，以每次沉降量在5—10mm以内为限度，否则要增加观测次数。以后，随着沉降量的减小，可逐渐延长观测周期，直到沉降稳定为止。
 精度选择
    同一测区或同一建筑物随着沉降量和沉降速度的变化，原则上可以采取不同的沉降观测等级和精度，因为有的工程由于沉降观测初期沉降量较大或非常明显，采用较高精度不仅费时、费工造成浪费，而且也无必要。而在观测后期或经过治理以后沉降量较小，采用较低精度观测则不能正确反映其沉降量。同一测区也有沉降量大的区域和小的区域，采用不同的观测等级和精度较为经济，也符合要求。但一般情况下，如果变形量差别不是很大，还是采用同一种观测精度较为方便。
 沉降观测
    沉降观测实质上是根据水准点用精密水准仪定期进行水准测量，测出建筑物上观测点的高程，从而计算其下沉量。
    水准点是测量观测点沉降量的高程控制点，应经常检测水准点高程有无变动。测定时一般应用S1级水准仪往返观测。观测应在成像清晰、稳定的时间内进行，同时应尽量在不转站的情况下测出各观测点的高程，以便保证精度。前后视观测最好用同一根水准尺，水准尺离仪器的距离不应超过50m，并用皮尺丈量，使之大致相等。测完观测点后，必须再次后视水准尺，先后两次后视读数之差不应超过±1mm。对一般厂房的基础或构筑物，同一后视点先后两次后视读数之差不应超过±2mm。
预警处理
    当建筑观测过程中发生下列情况之一时，必须立即报告委托方，同时应及时增加观测次数或调整观测方案。变形量或变形速率出现异常变化，变形量达到或超出预警值，预警值一般取允许变形值的60%。周边或开挖面出现塌陷、滑坡，建筑本身、周边建筑及地表出现异常，由于地震、暴雨、冻融等自然灾害引起的其他变形异常情况。
3 成果整理：
     沉降观测应有专用的外业手簿，手簿内容应完整齐全，平面差计算过程及成果图表各种检验分析资料完整清晰，使用的图表符号应规格统一，注记清楚。并需将建筑物、构筑物施工情况详细注明，随时整理，其主要内容包括：项目慨况；作业过程及技术方法；建筑物平面图及观测点布置图；基础的长度、宽度与高度、挖槽或钻孔后发现的地质土壤及地下水情况；变形测量过程中出现的变形异常和作业中发生的情况，建筑物观测点周围工程施工及环境变化的情况；施工过程中荷重增加情况、建筑物观测点周围重型材料及设备堆放情况；施测时所引用的水位点号码、位置、高程及其有无变动的情况；成果精度统计及质量检验结果；暴雨日期及积水的情况，裂缝出现日期，裂缝开裂长度、深度、宽度的尺寸和位置示意图等等。如中间停止施工，还应将停工日期及停工期间现场情况加以说明。最后要对变形分析形成基本结论与建议，并提交成果清单并附图附表。
    根据建筑变形测量任务委托方的要求，可按周期或变形发展情况提交阶段性成果，其中包括本次或前1~2次观测结果、与前一次观测间的变形量、本次观测后的累计变形量、简要说明及分析建议等。当建筑变形测量任务全部完成后或委托方需要时，应提交综合成果，其中包括：技术设计书或施测方案、变形测量工程的平面位置图、基准点与观测点分布平面图、标石标志规格及埋设图、仪器检验与校正资料、平差计算、成果质量评定资料及成果表、反映变形过程的图表、技术报告书。
4 沉降观测的注意事项：
    在施工期间，经常遇到的是沉降观测点被毁，为此一方面可以适当地加密沉降观测点，对重要的位置如建筑物的四角可布置双点。另一方面观测人员应经常注意观测点变动情况，如有损坏应及时设置新的观测点。
  建筑物的沉降量应随着荷重的加大及时间的延长而增加，但有时却出现回升现象，这时需要具体分析回升现象的原因。
    对于深基础或高层、超高层建筑，基础的荷载不可漏测，观测点需从底板开始布设并观测。根据设计资料，如仅在建筑底层布设观测点，将漏掉大约三层楼的荷载，从而影响变形的整体分析，因此，对这类建筑的沉降观测，应从基础施工时就开始，以获取基础和上部结构的沉降量。
    建筑物的沉降观测是一项长期的系统观测工作，为了保证获得资料的正确性，应尽可能地固定观测人员，固定所用的水准仪和水准尺，按规定日期、方式及路线从固定的水准点出发进行观测。

结论： 随着建筑业的发展，高层建筑物也随之增多。当高层建筑物的荷载较大时，地基承载力不足，就要分析原因，制定地基处理方案或改变基础的形式，加强地基承载力。为保证建筑物安全，在施工中要对其进行观测，当然在建筑物使用过程中也要对其进行观测。

参考文献
《基础工程施工》，主编：张卫民，北京-中国水利水电出版社，2011-5
《地基与基础工程施工》，主编：刘粤、丁宪良，武汉-中国地质学出版社，2005-6（2007-12）
GB 50007-2002建筑地基基础设计规范，北京-中国建筑工业出版社，2002
GB 50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范，北京-中国建筑工业出版社，2002
JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范，北京-中国建筑工业出版社，2008
《基础工程施工手册》，主编：苏宏阳、郦锁林，北京-中国计划出版社，2007
《土力学及地基基础》，主编：陈兰云，北京-机械工业出版社，2007

论文成绩评定：

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综合成绩：

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