地基沉降原因及處理方法
地基沉降是一個復雜的工程問題,它可能由多種因素引起。常見的原因包括地質條件、地下水位變化、建筑荷載、施工過程中的不當操作等。當地基沉降發生時,不僅影響建筑物的穩定性和安全性,還可能導致基礎設施損壞,甚至引發更廣泛的環境問題。,,處理方法需要根據具體情況而定,但一般包括監測和評估地基沉降情況、采取加固措施以及制定長期監控計劃。對于輕微的沉降,可能通過地面整平或使用支撐結構來減輕影響。對于嚴重的沉降,可能需要進行地基加固處理,如灌注樁、地下連續墻或采用地基改良劑等方法。合理的設計和施工過程也至關重要,以確保地基承載力滿足設計要求。,,在處理地基沉降時,應考慮到成本效益、工期限制和環境影響等因素。建議在進行任何地基處理之前進行全面的風險評估和規劃,并確保遵守當地的建筑規范和環保標準。
一、地基沉降的原因
(一)地質條件方面
- 土質不良:若地基土質為淤泥質土、高膨脹土或濕陷性黃土等不良土質,容易發生地基沉降問題。比如濕陷性黃土在天然狀態下雖有較高強度和較低壓縮性,但受水浸濕后結構迅速破壞,強度降低,產生顯著附加下沉;而膨脹土含有高含鹽量時,土壤顆粒間吸附力增強,膨脹力增大,可能引發地基隆升后再沉降等情況。
- 軟弱土層或含水層影響:地基位于軟弱土層或含水層上時,由于土層的不穩定性,地基容易發生沉降。
- 特殊土地基:特殊土地基如凍土地基,當土中水凍結時體積約增加原水體積的9%,這種膨脹作用會破壞地基土的穩定性,造成地基基礎的不均勻沉降;鹽漬土地基在浸水時,易溶鹽呈液態,土體性質變化,地基強度降低、壓縮性增大,從而產生地基溶陷等。
(二)地下水位變化方面
- 地下水位下降:地下水位下降時,土壤中的水分被抽走,導致土壤干燥收縮,從而引起地基沉降。像在建筑物附近開挖深井且抽取地下水過量時,會使承壓水對上覆硬殼層的浮托力消失,還會造成淤泥質粘土流失,引起土體變形,導致地基不均勻沉降;同時土壤吸水性變差,容易引發土壤干燥,使土壤體積收縮,進而導致地基沉降。
- 地下水位上升:地下水位上升會使水分通過土壤顆粒之間的空隙沖洗走,土壤會變得松軟,容易塌陷,也會導致地基沉降。
(三)地震活動方面
地震發生時,地殼不規則震動,土層受到不同程度的擠壓、震動和液化,從而導致地基沉降。在地震頻繁的地區,地基沉降的風險更高。
(四)地基施工質量方面
- 承載力不足:如果地基的承載力未達到設計要求,在建筑物的壓力下容易發生沉降。例如在基礎施工時,若計算錯誤或者施工操作不當,都可能造成地基承載力不足。
- 壓實度不夠:地基壓實度如果沒有達到標準要求,會使地基不夠密實,后期容易發生沉降。比如在一些土質軟弱的地區,土方回填前未對天然地表進行有效壓實處理,特別是分布著多條縱橫水渠且溝底未清淤時,會造成局部沉降明顯高于其他部位。
- 基礎混凝土質量差或基礎結構設計錯誤:基礎混凝土質量不過關,無法承受上部建筑壓力,或者基礎結構設計本身存在錯誤,都會導致地基沉降。
(五)荷載方面
- 建筑物自重過大:當建筑物自重過大時,基礎底的應力超過了地基承載力,導致地基土發生剪切等破壞,進而引發地基沉降。
- 過度荷載:建筑物荷載超過了地基的承載能力,地基就會發生沉降。
(六)其他方面
- 人為活動影響:
- 地下采礦和地下水開采:大規模的地下采礦和地下水開采會導致地下土層的塌陷和壓縮,進而引發地基沉降。
- 地下施工、挖掘和填筑:大量的地下施工、挖掘和填筑等操作會對地基穩定性產生影響。
- 相鄰建筑物影響:后做相鄰建筑物基礎傳遞的附加應力可能導致地基土發生破壞,根本原因是兩建筑物距離太近,基礎應力有個擴散角,在一定范圍內影響較大。
- 季節變化(針對淺基礎):在季節性變化較大的地區,淤泥層上部的淺基礎會隨著季節的變化產生一定的沉降。主要是冬季枯水季節地下水位下降,基礎所受地下水的浮力減少,產生下沉;次年豐水季節,被壓縮的淤泥不能恢復,基礎沉降會不斷加深。
二、地基沉降的處理方法
(一)加固地基
- 灌漿加固:通過向地基中灌入特定的漿液,填充土壤空隙,增加地基的密實度和承載力,從而減少地基沉降的風險。
- 鋼板樁加固:在地基周圍打入鋼板樁,起到支撐和加固地基的作用,提高地基的穩定性,防止地基進一步沉降。
- 樁基加固:在地基中插入混凝土樁或鋼樁增強地基承載力,不過此方法易發生擠土效應,導致地基進一步沉降。
- 微型樁或地錨加固:在地基中植入微型樁或地錨為建筑物提供支撐效果,這種方法大多用于局部軟弱地基加固補強,但對整體地基加固效果不太理想。
- 地基改良:通過物理強夯、化學改良等土壤改良技術,增強地基穩定性,提高其承載能力,不過此方法大多只能用于建筑物建設期。
- 恒祥宏業無損可控地基沉降治理技術:使用先進的工程設備,在地基土層中施作筏形復合地基加固平臺及不規則支撐體,增強地基整體穩定性,提高地基承載力,同時不損壞建筑結構,還會產生可控的豎向作用力,精準抬升地坪。
(二)控制地下水位
- 排水措施:對于地下水位變化引起的地基沉降問題,可以采取排水措施,降低地下水位,減少土壤的干燥收縮,從而減少地基沉降的風險。
(三)加強地震防護
- 設置抗震支撐:在地基中設置抗震支撐,增加地基的穩定性,減少地震對地基的影響,降低地震引起地基沉降的風險。
(四)加強地基施工質量
- 確保承載力和壓實度:在地基施工過程中,應確保地基的承載力符合設計要求,地基的壓實度達到標準要求等,從源頭上避免地基沉降問題的發生。
(五)調整建筑相關因素
- 加強房屋整體剛度:如采用橫墻承重方案或增加橫墻;增設圈梁;減小房屋的長高比;采用筏式基礎、筏片基礎、箱形基礎等。
- 調整荷載差異:合理分配建筑物的荷載,避免局部荷載過大引發地基沉降。
- 改變建筑體形,簡化建筑平面:復雜的平面和立面建筑,即使承載力相同,也可能引起嚴重破壞,所以可通過簡化建筑平面來減少風險。
- 采用輕型結構、柔性結構:減輕建筑物對地基的壓力,降低地基沉降的可能性。
- 合理設置沉降縫:沉降縫位置宜設在地基不同土層的交接處、建筑平面的轉折處、荷載或高度差異處、建筑結構或基礎類型不同處、分期建筑的交界處、局部地下室的邊緣、過長房屋的適當部位等。
- 對基礎進行移軸處理:當偏心荷載較大時,可使基礎軸線偏離柱的軸線,改善地基受力情況。
(六)合理安排施工順序和進度
- 相鄰建筑施工順序:對相鄰的建筑,應先施工重、高(即荷載重、高度大)的建筑,后施工輕、低(即荷載輕、高度小)的建筑。
- 軟土地基施工速度:在軟土地基上施工時應放慢施工速度,以便使地基能排水固結,提高承載力,減少地基沉降的風險。
(七)定期檢測和維護
- 對于已經建成的建筑物,應定期進行地基的檢測和維護工作。例如,可以通過測量地基的沉降量、傾斜度等指標,及時發現地基沉降問題,并采取相應的維護措施,如對沉降較大的部位及時加固等。
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