论大型地下车库地基不均匀沉降的原因及防治措施探究

摘要：包括大型地下车库地基在内的任何地基在建筑物荷载作用下总要产生一定的沉降或不均匀沉降。通常地基产生的均匀沉降，对建筑物安全影响不大，可预留沉降标高加以解决。但是，过量的地基不均匀沉降往往使建筑物发生墙体开裂等病害，影响正常使用。本文从对地下车库地基不均匀沉降的原因分析入手，论述了预防不均匀沉降的具体措施。

关键词：地基不均匀沉降；原因；防治措施

中图分类号： TU47文献标识码： A 文章编号：

前言

大型地下车库因地基不均匀沉降而出现的结构裂缝，一直是十分引人注意的问题。尤其是建筑在软土地基上的地下车库，虽经长期使用，地基的不均匀沉降有可能仍在继续，致使地下建筑物的工作状态不断恶化，甚至引起严重事故。地基不均匀沉降的原因较为复杂，既涉及到地基本身性质，也涉及到上部结构的质量分布和刚度分布，同时还有周围环境条件的影响，因此必须综合考虑。

一、地下车库地基不均匀沉降的原因

1、地基方面的原因

1.1、地基不均匀

地基各部分的软土层厚度不均匀，或车库跨建在不同类型的地基上，例如建在未固结和已固结地基上的车库，或建在松砂层和砂砾层地基上的车库，在其自身及上部建筑物的重量作用下，各部分地基的变形性能不同，从而造成不均匀沉降。

1.2、地基状况改变

地下水位下降将引起较大区域的地基状况发生改变。在地下水过量开采区内，常常出现大批地上或地下建筑开裂的现象。如某城市因地下水开采过量，一些沉降早已稳定的已有建筑物，又突然大幅度沉降。相反，地下水位上升会出现建筑物上抬现象。地下水位变化造成的问题的特点是影响面积大，往往是几十幢或上百幢地上或地下建筑物同时出现问题，或者倾斜一致，或开裂情况基本一致。在某些工业区，也有因局部开采地下水过量而造成所谓局部漏斗状缺水区，周围建筑物会发生向漏斗中心倾斜的现象。与地下水开采过量相似的还有地下采掘区，特别是已采空后的塌陷区都会对支承地基造成影响。

1.3、地基侧移

当车库附近有深挖基础的工程，或其靠近江、河、湖、海的岸边时，在建筑物重量作用下，不但地基会发生沉降，而且地基的粘土层还会出现向某一方向滑动的现象。此种滑动是一个缓慢持续的过程，年代越久越明显，其结果是导致地基倾斜。

2、基础结构和上部结构的原因

大型地下车库在建成以后，在使用阶段，由于生产和生活活动变化，使用功能的扩充、变更，以及使用中的失误等因素都会使得车库上部作用发生变化，当上部作用变化大、时间长时，地基和基础就会有所反应。

2.1、采用了不同的基础结构，如构建物的一部分由支承桩支承，另一部分则由被加固的地基支承。因采用了不同种类的基础结构，则基础结构的沉降情况不一样，必将引起整体结构不均匀沉降。这种情况也会产生在构建物各部分重量显著不同或不同工期内进行改造、扩建的工程中。

2.2、基础结构各部分差异较大，构建物中使用同一种基础结构形式，但是如果基础的底面积、桩的长度、桩的间距、基础埋置深度等各部分显著不同时，也会产生不均匀沉降。

2.3、车库上部建筑物改造、扩建或改建中，由于上部荷载的增加，至使局部增加了基础荷载。也可能因使用要求，作局部拆除，减小了基础荷载。随着这些荷载条件的变动也会产生不均匀沉降。

3、人为地改变房屋结构周围的建筑情况

(1)建筑工程施工时，若在已有大型地下车库附近开挖基坑，采用排水方法处理地下水时，会使局部地下水位下降。在地下水位下降的部分，地基失去了水的浮力，使土的有效重量增加，从而使地基形成不均匀沉降。另外，由于排水引起了地下水位的下降，使已有构建物的木桩、钢桩等基础一时暴露于大气条件下，会很快造成桩头或桩在地下水位的临界处受到腐蚀，造成基础功能被损坏而产生沉降。

(2)在已有大型地下车库附近，建造新的建筑物时，因地基应力互相重叠，使地基荷载加大，故此会经常发生新建建筑物地基和基础的倾斜现象。其倾斜的程度和可能造成的损伤随着基础结构与荷载承压面积不同而异。

(3)因交通车辆荷载或附近工厂内机械动力设备的振动，有如汽锤等，也可以使地下车库产生不均匀的沉降。特别是砂质土地基或地基易液化的情况下，这一现象会显得比较突出。

二、地下车库地基不均匀沉降的预防

1、地基预防措施

1.1、地基处理应根据地下车库地基的构成及特性，以及上部结构的设计要求，选用适宜的处理方法，达到提高地基承载力和减少变形、减少不均匀沉降的目的。

1.2、对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度，在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时，应查明原因，修改设计参数或调整地基处理方法。

1.3、对地下车库地基进行处理时，可分别采用下列方法：

(1)机械压密、强夯、加载预压、振冲挤密等方法，提高地基土的密实度及地基的均匀性；

(2)换土地基、化学加固等；

(3)高压旋喷、搅拌桩、砂桩和水泥粉煤灰碎石桩等复合地基的处理措施。

1.4、地基处理除应满足工程设计要求外，尚应做到因地制宜，就地取材，保护环境和节约资源等。

2、建筑预防措施

2.1、在满足使用和其他要求的前提下，建筑物的体型应力求简单。对于地下车库的砌体结构，建筑平面形状应尽量采用“一”字形。

2.2、在满足使用和其他要求的前提下，对于地下车库砌体结构或内框架建筑，应采用较小的长高比。宜做到纵墙不转折或少转折，并应控制其内横墙间距或增加基础刚度和强度。

2.3、大型地下车库构建物的下列部位，宜设置沉降缝：

(1)地下车库建筑平面的转折部位；

(2)高度差异或荷载差异处；

(3)长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位；

(4)地基土的压缩性有显著差异处。

2.4、大型地下车库上部相邻建筑物基础间的净距，应符合有关规范的规定。重型高耸建筑物及堆载较大的大面积堆场，应以地基压缩区不相重叠为原则，由变形计算核实其与周围建筑物的合理距离。

2.5、应根据可能产生的不均匀沉降，采取下列相应措施调整地下车库建筑物各组成部分的标高。

(1)室内地坪和地下设施的标高，应根据预估沉降量予以提高。地下车库建筑物各部分(或设备之间)有联系时，可将沉降较大者标高予以提高；

(2)地下车库建筑物与设备之间，应留有净空。当建筑物有管道穿过时，应预留孔洞，或采用柔性的管道接头。

3、结构预防措施

3.1、为减轻地下车库建筑物的沉降和不均匀沉降，可采用下列措施：

(1)采用轻质高强、尺寸稳定性好、收缩值小的墙体材料；

(2)选用结构重量较轻，如预应力钢筋混凝土结构，轻型钢结构；车库盖板采用彩钢夹心板、玻璃钢等轻型板料。

3.2、对于砌体结构，宜内外纵墙贯通和采用较小的横墙间距，当预估沉降量大于120mm时，应设置二道内纵墙。内纵墙应贯通设置，轴线上宜对齐，开洞率不应大于35%，且洞口处过梁(圈梁或底板肋梁)应加强；

3.3、条形基础或筏形基础，当采用天然地基或人工处理地基时，在±0.000m标高处，应在纵横向内外墙设置贯通的钢筋混凝土地圈梁。在相应平面位置，基础应采用肋梁式。并在适当位置设置短构造柱，将±0.000m处的地圈梁与基础底板肋梁拉结，与基础墙连成组合梁。

3.4、减小或调整基底的附加压力，可采用下列措施：

(1)设置地下室或半地下室；

(2)按沉降控制的要求，选择和调整基础底面积、布置桩的位置和数量；

(3)采用梁、板式基础，扩大基础支承面积。

4、施工预防措施

4.1、施工中，应采取下列保持地基土的原状结构的措施：

(1)雨期施工时，在基槽开挖后，严禁雨水浸泡基底；

(2)冬期施工时，应做好基底土的防冻害措施；

(3)基槽开挖时，应避免人为破坏地基持力层的原状结构；可在基底保留20cm左右厚的原状土，待基础施工开始时再挖除；

(4)当地基土已被扰动时，可采用先铺一层中粗砂，再铺卵石或块石，予以压实处理。

4.2、在施工中，应合理安排施工顺序。地下车库建筑物各部分荷载差异大时，施工顺序宜先建重质部分，后建轻质部分。

4.3、地下车库修砌完后，按有关规范规定的位置、数量设置沉降观测点；大型、高层建筑物下部的大型地下车库可在基础垫层或基础底部完成后，设置沉降观测点，开始观测。主体建筑施工期间，建筑物沉降观测的周期为：高层建筑每增加l-2层应观测1次；其他建筑的观测总次数，不应少于5次。竣工后的观测周期，可根据建筑物的稳定情况确定。

三、结语

总之，地基不均匀沉降往往导致大型地下车库建筑物开裂、破坏或严重影响使用。所以为减少构建物的不均匀沉降，工程实践中，不断加强对地基不均匀沉降原因及预防措施的分析和研究工作具有非常重要的现实意义。

参考文献：

[1]杨其新，王明年编，地下工程施工与管理 第2版，西南交通大学出版社,2009.10.

[2]范锡盛 王跃，建筑工程事故分析及处理实例应用手册，中国建筑工业出版社,2007.06.

[3]高玮主编，岩石力学，北京大学出版社,2010.08.

[4]王济川 王洁，建筑物的损伤诊断与对策，中南工业大学出版社,2008.12.

作者简介：周超（1968-），男，河北霸州人，工程师，项目总工，一级建造师。E-mail:tfzgymzx@126.com