对房屋地基沉降的计算与对策研究

李洪涛
摘要：随着城市化的发展,房屋间距越来越密,对基础的精密程度要求很高,在实施中,要准确计算地基的沉降量,采取适当的措施,进行必要的基础处理。
关键词：房屋; 地基; 处理;
一、建筑物沉降计算
1．沉降计算。依据《建筑地基基础设计规范》（GBJ7—89）第5.2.5条，各层土的平均压缩模量Es越大，沉降量越小；基底附加应力Po越小，沉降量越小。因此，我们认为相邻地基沉降影响大小取决于两建筑物的最终沉降量的大小。
2．房屋的变形计算。可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜4种。沉降量主要用于计算独立桩基础和地基变形较均匀的排架结构柱基的沉降变化，也可预估建筑物在施工期
间和使用期间的地基变形量；沉降差主要用于计算框架结构相邻桩基的地基变形差异；倾斜主要用于多层或高层建筑和高耸结构，由倾斜值控制；局部倾斜主要用于计算砌体承重墙因纵向不均匀沉降引起的倾斜。由变形特征的作用，我们就可根据不同的结构形式，根据控制值大小确定其是否安全和对相邻建筑物的影响。
如果地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高的多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载力。因此，分散的程度与地基的承载能力成反比。有时，柱子可以直接支承在下面的方形基础上，墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时，只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用，就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来，以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱，或者建筑物比较高的情况下，才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构，墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件，这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地基进行处理。
利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行：
1）淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施；2）冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；3）对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。
地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0；在受力范围内仍存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的地基承载力。对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计算。结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值；根据建筑物荷载差异大小、建筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理提出设计要求。地基处理后，建筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时，设计要综合考虑土体的特殊性质，选用适当的增强体和施工工艺。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。
二、基础处理方法：
1．新旧房屋基础之间只设沉降缝时，一般多层办公、住宅建房，若地质均匀，持力层承载力特征fa≥80～100kPa，地基沉降量很小，只需加强相邻最外一开间房屋刚度，地基
可不作加固处理。多层办公、住宅房屋若地质均匀，持力层承载力特征值fa≥120～180kPa，地基沉降很少，只需加强相邻最外一开间房屋刚度，地基可不作处理。否则，应处理地基或调整新旧建筑物的距离，建议采用悬挑基础或灰土挤密桩加固处理
2．桩基础适用于软弱地基处理，但应考虑群桩效应和桩基下软弱卧层的验算。
3．悬桩基础：当地质情况或旧建筑物自身条件不满足上述第1条的要求，两楼之间又不允许留距离时，应采用悬挑基础的方式解决，具体有条基加挑梁悬挑，有筏基加挑梁悬挑。不论哪一种悬挑方式，均须先满足变形和强度的要求，地基净反力必须满足Pmax≤1.2fa的要求。
4．地基强度不满足上述几条要求的局部处理方法：若原设计局部为条形基础，可把基础局部扩大为整体基础以满足上部荷载对地基的要求，亦可在局部基底下采用地基加固处理，按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79——91）进行处理，使之达到与原地基净反力接近之要求；若原设计为筏基，可在局部基底下采用地基处理，使之满足承载力的要求，不论选择哪种处理方法应满足Pmax≤1.2fa.
三、设计步骤及计算方法
1．资料收集。原建筑物的建造年限、安全等级、结构类型及层数、地质情况、基础类型、长高比、抗震设防等级、预估沉降量完成情况等。
2．预估沉降量。新建房屋根据《建筑地基基础设计范》（GBJ7——89）第5.2.5条计算，用角点法计算附加应力。
3．确定设计方案：先判别所建房屋的沉降量值对原基础产生的影响是否超过规范规定值，若不超过，可不作处理；若超过则可在悬挑基础局部处理、小桩加固等措施中选用。当采用悬挑基础计算时，悬挑基础挑出长度，应由沉降量影响的大小和范围确定。若影响大则悬挑长，若影响小则悬挑少，直到满足规定值为宜。验算基底净反力，若Pmax≤1.2fa，地基局部不作处理；若Pmax≥1.2fa，地基局部处理或调整基础底面积，局部处理加固后的地耐力应满足Pmax≤1.2fa的要求，不能太强，否则新建房屋会出现裂缝。
四、结语
基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形，但作为最终支承机构的地基，提供的是一种分布的承载能力。为了解决用地紧张矛盾，城市建房通常一栋房屋会紧邻另一栋建造。在实际施工中，地基沉降往往造成新建房屋或原建房屋损坏。新建房屋对原建房的影响问题，建筑物的荷载是通过基础传给地基，上部荷载在地基土层中引起附加应力，并有扩散作用。不论其应力多大，只要原建筑物抵抗变形的能力强或地基变形小，就不至于损坏。附加应力大小取决于地基与基础的相对刚度、荷载大小及分布情况、基础埋深和土的性质以及施工时间间隔等多种因素。因此，新建房屋对原建房屋地基产生影响的主要原因是荷载大小和地基土的性质。