高层建筑地基沉降及控制措施分析

李家亮

（中铁十四局集团西北工程有限公司，陕西 西安 710000）

在高层建筑建设过程中，建筑物层数高、荷载大、结构复杂、基础处理不当，都会导致建筑物发生沉降，影响结构使用安全。因此，加强高层建筑地基沉降原因分析，并制定有效的控制措施，显得尤为重要。

1 地基沉降问题的背景

当前高层建筑业发展迅速，其使用功能和结构安全的要求也随之提高，对施工技术带来巨大的挑战。基础设计应科学谨慎、建模分析、选型正确；施工过程应制定方案、按图施工、实时观测；出现问题应寻找原因、专家论证、采取措施。高层建筑基础沉降最优措施则是消灭在设计阶段，控制在施工阶段，把问题前置，避免后期问题出现。

2 高层建筑地基沉降原因

2.1 设计失误

在进行高层建筑项目建设的时候，经常会因为设计失误而导致地基沉降。其设计失误的原因大多是设计师在设计的时候勘察报告不详细，设计荷载考虑不周，对整体设计环节没有进行适当的把控，同时也没有选择合适的参数导致的。另外在基础选型过程中操作失误，在建设完成之后，随着使用时间的延长，逐渐暴露所有的问题，严重的情况下因受力不均产生沉降现象。除此之外，相关的设计人员没有考虑地面沉降发生的时候，应当采用哪些措施进行调节，怎样对这一情况进行整体统筹安排。

2.2 施工的影响

施工问题也是引发地面沉降的重要影响因素。其主要包含人为因素、机械设备、施工材料以及施工方法、环境等方面。在施工阶段许多工人没有足够的专业知识和技能，没有经过任何的指导训练就直接开始工作。由于大多数工人们技术不达标，施工过程就会很容易出现问题，导致整体高层建筑结构被破坏，影响地面受力问题引发沉降现象。另外，建设过程中破坏地基、在刚刚完工的地区放置了许多重量材料；还有建设中使用劣质原材料，建设过程不达标；各种缝隙过大，没有设置合适的拉结筋等，以上都是造成地面沉降的原因。再者，施工机械设备落后，不利于当前工程建设需求。受到施工方法选择不当、建设工程周边环境等方面的制约均会导致工程地基沉降病害的发生。

2.3 未能实时观测

建筑物沉降观测是施工和运营管理过程中安全监测的必要手段。但就当前具体现状而已，高层建筑施工中未制定沉降观测方案，同时沉降观测未提供实际沉降值，只是走形式，并未落实到实处。

3 高层建筑地基沉降加固技术

3.1 灌浆加固

灌浆加固技术是高层建筑常用的技术之一，它采用劈裂灌浆的方式。具体操作方法就是运用液压力在回填土土层的空隙中灌入固化的水泥浆液。原理就是在进行灌浆的时候，浆液可以在灌浆管管道出口处产生一定的压力，土地受力后会出现裂缝，浆液就可以从出口出来顺着裂缝从土质强度较低的地区向强度较高的地区劈裂。这些浆液也就留在了土中固化形成了加固土体的支柱，最终形成系统。灌浆加固可以将土层加固、改变土质，形成强度高、稳定性强、抗渗性高、压缩性能比较低的土体。土层的载重能力越高，高层建筑的地基也就越稳固，发生地面沉降现象的概率也就降低了。

3.2 静力桩加固

在高层建筑之中，静力桩加固技术也被广泛的应用。静力桩加固技术就是借力打力，运用高层建筑的压力当作反作用力，使用相应的设备在土层内部插入静力桩。这样就可以使得土壤中的缝隙减少，改变了土壤的坚硬度，调整土层的结构，最终加固了地基。施工时，主要注意静力桩的连接处，时刻注意液压的压力，在所有的静力桩都建设完成之后就要进行焊接，要进行具体的规划和整合才能保证焊接的整体性。静力桩技术的特殊性使其更适合在软土地基上使用，因为它的原理就是用相应的机器设备将地基桩压入土中。另外这项技术相比上面的灌浆加固更少地使用混凝土、钢筋，这极大的降低了成本，提高了效益，并且比较绿色环保。得益于其众多的优势，该项技术在高层建筑之中已经被广泛的运用，并且取得了不错的效果。

3.3 粉煤灰碎石桩加固

该项技术的原理就是通过在水泥中加入一定的碎石以及粉煤灰混合均匀之后进行凝固，形成坚固的水泥桩之后，再与软土层结合形成复合型的地基。相比较上面的加固技术，该项技术更加方便简洁，并且十分灵活，结合后的复合型地基也比较坚固。但是，此项技术很容易会堵塞管道，不利于施工进行，严重的话会因为管道中过高的压力导致爆炸，有一定的危险。

3.4 强夯置换加固

对于强夯置换加固，它的建设方法就是对整体施工地区进行预压，然后在对现场有关的夯点进行精确，科学的测量，这样就可以通过测量得出施工地区的水能多少，然后再根据水能的多少选择合适的方法进行排水。比如填入砂石或者建设竖井，前者就是在地基的表层填入砂石和粗砂，使得地面表层出现裂缝现象的概率降低。另外还可以通过夯实进行加固，从四周向中间进行强夯，为了保证在夯实的过程受力较为均匀可以先进行夯铺再次进行夯击。以上措施都进一步增强了地基的承载力，保证了高层建筑的稳固。

3.5 置换加固

所谓置换法就是字面意思通过置换的方法加固地基，具体做法如下：在施工地区将地基中的石灰石、小碎石进行置换。该项方法在软土土质应用比较常见，主要是软土地基厚度较小的地区。原理就是采用承载性能比较强的土层在上面作为支撑，同时查验下层土质的承载能力，如果下层土质能力不够就要浅埋地基，同时增加能力较强的土层厚度，实际的置换可以在高层建筑中起到应有的效果，保证地基的稳固。

3.6 基础加宽加固

在高层建筑中基础加宽加固技术也是通过增强地基承载能力，避免地面沉降现象出现。它的具体环节是挖掘→加宽地基→压实地基→铺设垫层（注意垫层的厚度与填料相同）→凿毛强基→设置混凝土→浇灌混凝土→安置钢筋等→检查质量。在这项技术中如果出现地基面积过小，或者地基的承载能力很低的时候可以通过加大地基面积保证使用，面积的增加可以降低地基的承载压力，间接的就会保证地基的稳固，减少沉降。如果一些施工现场比较方便，可以使用混凝土或者钢筋等进行加固，在原先地基的基础上链接新的地基，一方面加大了面积，另一方面也提高了地面的承载能力。

4 提升高层建筑地基沉降有效措施

4.1 加强设计控制

在设计过程中需重视前期勘察设计分析，并制定有效的勘察方案，并加强荷载设计分析，重视基层选型，从而更好的保证高层建筑整体建设质量。

4.2 加强基础施工质量控制

对于高层建筑会发生沉降现象，也要采取一定的措施进行维护。浇筑施工技术就是应用比较广泛的技术之一，其质量决定了高层建筑的稳固性能。因此，在进行施工之前就要按照相应的要求放线，即使放线步骤比较简单，不需要太高端的技术水平，工人们也不能完全放松，要按照要求严格的执行。之后根据设计图挖制地基，在挖制的时候要先进行科学的计算，得出挖坡比和一些关键点，确保与设计图完整无误，整体建筑构造符合要求。在以上工作完成之后要按照相应的规范进行后续浇筑工作。

4.3 重视沉降观测

观测期间若发现沉降异常，应监测建筑物的水平位移和倾斜情况。基准点是检定沉降观测点的依据，整个观测过程中对它要求稳定不变，因此要选埋在稳定地方，且远离被测建筑物（大于40m）。观测点应固定在拟测建筑物上，布设位置在施工期间和竣工后一段时期内须保证能进行观测，并且正确反映建筑物的沉降情况。各次观测前先对基准点实行检测，确定点位稳定可用，才进行各沉降点观测。避开在有震动影响的地方架设仪器站。测量成果实行二级检查、一级验收制度。二级检查为作业员互检、乙方质检科检查；一级验收由甲方委托验收。检查方式采用过程检查与最终检查相结合的方式进行。

5 结束语

综上所述，在目前的技术条件下，导致高层建筑基础沉降的原因是多方面的。工程师应根据施工现场的实际需求，全面分析和控制地基沉降的影响因素，采取现实控制措施，最大限度地减少控制地基沉降的负面影响，从而牢固地护卫高层建筑的整体安全。