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不平均沉降
來源:互聯網

不平均沉降,是一種通常出現于堆填土地的現象。沉降主要成因為泥受壓增加,例如加建建筑物,泥中水分流出,泥體積減少,引致下陷,主要發生在污泥、粉粒、粘粒的泥層。另一原因為泥層中包含腐植質,當腐植質被分解,令泥體積減少,引致下陷。因土層結構和土面施力情況不同,不同部分的沉降皆不相同,引致不平均沉降。

概述

不平均沉降,亦作 不均勻沉陷,是一種通常出現于堆填土地的現象,是反映土木工程結構基礎的變性特征的重要指標。不平均沉降若在路面上出現,可能會引致路面下陷,若在飛機跑道出現的話,更可能會釀成6.24飛行事故。而建筑物的地基若產生不平均沉降的現象,更會危及建筑物的安全。沉降主要成因為泥受壓增加,如加建建筑物,泥中水分流出,過度抽取地下水、不斷拔地而起的高層建筑、地鐵施工也是造成的“不均勻沉降”的原因。

解決方法

為解決不平均沉降,一般都會在建筑工地上打樁,把樁基打至地底的巖石表面為止,使堆填地的沉降不致于影響建筑物的安全。而對于路面或飛機跑道,則會在表面鋪上至少一英尺厚的鋼筋混凝土,使沉降發生時,路面足以承托交通所帶來的壓力。另一方法是先挖走引致沉降的泥層,通常為污泥、粉粒、粘粒及腐植質,常為舊海床或舊樹林,回填一般填土和壓實。或把去水帶由地面打進引致沉降的泥層,再在工地上堆上重物如泥、石塊、石矢,增加泥土壓力,逼出水份,加速沉降。沉降達到一定程度后再建造。或使用塊狀地基或隔地基,把建筑物浮在地基上,減少不平均沉降的影響。

建筑設計措施

1)建筑措施建筑的平面形狀應力求簡單,規則整齊,盡量避免形狀復雜、陰角太多、建筑物有顯著的高差或荷載差異。在軟土地區建筑物的裂縫事故,往往是在高度或荷載有差異的建筑物為多見,尤其是高、低或輕、重單元連成一體未設置沉降縫時易發生。

2)保障質量加強原材料的進場驗收,禁止不合格的材料進入施工現場。在進行砌磚時應遵循上、下錯縫,內外搭砌的砌筑法。并注重砌體與非結構構件的可靠連接,來提高墻體的整體性。

3)設置圈梁在建筑物的基礎和頂層處,宜各設置一道鋼筋混凝土圈梁。其他各層可隔層設置,其主要作用是增強建筑物的整體性。它在一定程序上能防止或減少裂縫的出現,即使出現了裂縫也能阻止其發展。

4)建筑物的長高比及合理布置縱橫墻由磚石結構建筑的縱橫墻應當盡量保證貫通,橫墻之間應保持適當距離,一般不超過建筑物寬度的1.5 倍為宜。縱橫墻盡量保持直線,減少轉折點,這樣可以最大程度的提高建筑物的整體性。

5)設置沉降縫利用沉降縫可以有效地將建筑物進行分割,進而實現單元體化。從而使得各個單元體之間的沉降可以產生互補,減少不均勻沉降帶來的對建筑物的不利影響。對于長度較長的建筑物以及不同建筑時期或者同一建筑時期的不同部位都應該進行沉降縫施工,并保證沉降縫寬度的要求。

6)相鄰兩個建筑物的影響建筑物不僅僅使建筑物的地基發生形變,由于壓力的擴散作用,將會導致相鄰的土層也發生形變。因此,在建設建筑物時,兩個建筑物之間應當保持一定的安全間距。

結構設計措施

1)減輕建筑的荷載在建筑設計時盡量減少自重應力,采用的建材計量選用自重輕、強度高的材料。同時還可以采用建設地下室或者半地下室的措施,來減少建筑物的沉降量。

2)增加建筑物的強度以及剛度盡可能的控制建筑物的長高比,并可以適當的增加橫墻的數量,這樣有助于增加建筑物的整體性和剛度。在此之外,可以從建筑物的結構上出發,增強建筑物的整體性。即便發生較大的沉降,也可避免發生較大的撓曲變形。在一定程度上減少裂縫的發生,即便產生了裂縫,也可以阻止裂縫的繼續擴大發展。

3)建筑物的上部結構應當采用靜定結構建筑體系針對地基比較軟弱的建筑物、工業廠房,都可以考慮采用靜定結構的結構體系,這樣可以減輕不均勻沉降帶來的后果。

4)設置施工后澆帶設置施工后澆帶,這是一種先“放”后“抗”的方法,進行后澆帶的部位通常設置在建筑的主樓以及副樓的結構受力比較小的部位。在分別對建筑物的主樓以及副樓進行澆帶施工時,應該從基礎梁、墻、基礎頂板到上部結構的梁和板都提前預留出進行澆帶施工的地方。等待主樓與副樓完工之后,再利用鋼筋混凝土將主、副樓進行補強施工,使整個結構連成一個整體。這樣施工可以先對建筑物的沉降進行先“放”,使得建筑物發生一部分沉降之后再進行澆帶施工,再進行“抗”。即通過構造措施,提高砌體強度,加強墻體的整體性和抗裂能力,減少墻體變形。

地基基礎設計措施

1)在地基基礎設計時,應當以控制建筑物變形為主。設計單位在進行設計時,應當對基礎最終沉降以及偏心距離進行有效的驗算。

2)在進行基礎地基設計時,設計人員應當有意識的針對建筑物的剛度和強度進行加強。采用各種形式,減少或者消除基礎的撓曲變形。

3)當低級的本身力學性能不能夠滿足建筑的的支撐需求時,必須要采取一定的技術措施對其進行處理。

4)對于同一建筑物,應當盡量采用相同的基礎,并兼基礎埋置在同等厚度的土層之中。如果采用不同的基礎形式,建筑物的上部結構必須要斷開,尤其是在地震區。

填海工程

現時的填海工程都會先把海底的污泥挖起,然后再進行堆填。這是因為海底下的污泥其實是一種物理結構很不穩定的沙水混合物,一但施以壓力,會把水從污泥中逼出。因此,若不先把海底下的污泥挖走,當混合物的水份流失,就會使地表下陷。但挖污泥會破壞水中生態,亦有可能翻起海床中的重金屬。故挖污泥的工程有法例規管,必有環境評估及監控,所挖的海泥亦有指是存放區。現填海工程多以去水帶加上預壓泥層為主。現時香港將軍澳填海區的不平均沉降現象,都是因為填海前的工作做得不夠好而引致。慶幸的是,這些沉降現象只有路面受影響,但行人路的下沉,亦對居民的出入造成不便。

因素

地質因素

由于基巖起伏,局部土質不均勻,覆土層的厚度不同,常常使建筑物一部分基礎置于堅硬的基巖上,另一部分基礎置于硬土層上。或者于地基土質軟弱,地基下臥層軟土厚度較大,土的壓縮性較大,存在暗溝、洞穴等。地基含水量變化不正常,受壓后都會使建筑物地基產生不均勻沉降。

勘察因素

勘察單位不按規定操作,如鉆探中布孔不準確或孔深不到位,造成地質報告的準確性差、真實性不高。實際施工時,有些工程甚至不進行有效的地質勘察盲目施工。

設計因素

建筑物長度太長;建筑體型比較復雜、凹凸轉角多;或有層高高差及荷載顯著不同的;未在適當的部位設置沉降縫;基礎及建筑物整體剛度不足;地基處理不當,基礎設計不合理;相鄰建筑物復合地基的影響等設計方面的失誤。

施工因素

沒有認真驗槽;施工排水方案不合理;對建筑物任意改建、擴建;墻體砌筑時砂漿強度偏低、灰縫不飽滿,拉結筋不按規定標準設置等。

其他因素

大量開采地下水,建筑物使用不當。隨意改變房屋用途,增大荷載或增加振動,破壞墻體,導致建筑物不均勻沉降、墻體開裂、結構破壞。

參考資料 >

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