建工0921-常季鹏-毕业设计(论文)

1、.地基不均匀沉降的原因及防治进入九十年代以来，住宅建设同其他领域一样在改革开展，搞活经济的带动下，取得了较好的业绩；人民居住条件进一步改善。但是当前地基不均匀沉降；墙体渗水、屋面渗水、管道漏水、下水道堵塞不畅等质量通病仍然存在，有些已建住宅的上述情况还十分严重。地质钻探报告真实性如何，对多层住宅的沉降量大小关系很大。工程地质报告要正确反映土层性质、地下水和土工试验情况，并结合设计要求，对地基作出评价，对设计和施工提出某些建议。如果地质报告不真实，就给设计人员造成分析、判断的错误。以前在地质钻探中有的有孔或深度不到位，有的抄袭相邻的地质报告，个别甚至出具假报告，都曾给建设单位造成过重大经济损失。

2、在设计方面也有一些原因。多层住宅单体太长的；平面图形复杂，或有层高高差及荷载显着不同的；地基土的压缩性有显着不同处或在地基处理方法不同的，未在适应部位设置沉降缝。基础刚度或整体刚度不足，不均匀沉降量大，造成下层开裂。设计马虎，计算不认真，有的不作计算，照抄别的建筑物的基础和主体设计。在施工方面上的原因。墙体砌筑时，砂浆强度偏低，灰缝不饱满。砌砖组砌不当，通缝多，断砖集中使用。拉结筋不按规定标准设置。墙体留槎违反规范要求。等等。一、地基1.1地基的种类基础的分类 按使用的材料分为：灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础。 按埋置深度可分为：浅基础、深基础。埋置深度不超过5M者称为

3、浅基础，大于5M者称为深基础。 按受力性能可分为：刚性基础和柔性基础。 按构造形式可分为条形基础、独立基础、满堂基础和桩基础。 条形基础：当建筑物采用砖墙承重时，墙下基础常连续设置，形成通长的条形基础 刚性基础：是指抗压强度较高，而抗弯和抗拉强度较低的材料建造的基础。所用材料有混凝土、砖、毛石、灰土、三合土等，一般可用于六层及其以下的民用建筑和墙承重的轻型厂房。 柔性基础：用抗拉和抗弯强度都很高的材料建造的基础称为柔性基础。一般用钢筋混凝土制作。这种基础适用于上部结构荷载比较大、地基比较柔软、用刚性基础不能满足要求的情况。 独立基础：当建筑物上部为框架结构或单独柱子时，常采用独立基础；若柱子为

4、预制时，则采用杯形基础形式。 满堂基础：当上部结构传下的荷载很大、地基承载力很低、独立基础不能满足地基要求时，常将这个建筑物的下部做成整块钢筋混凝土基础，成为满堂基础。按构造又分为伐形基础和箱形基础两种。 伐形基础：是埋在地下的连片基础，适用于有地下室或地基承载力较低、上部传来的荷载较大的情况。 箱形基础：当伐形基础埋深较大，并设有地下室时，为了增加基础的刚度，将地下室的底板、顶板和墙浇制成整体箱形基础。箱形的内部空间构成地下室，具有较大的强度和刚度，多用于高层建筑。 桩基础：当建造比较大的工业与民用建筑时，若地基的软弱土层较厚，采用浅埋基础不能满足地基强度和变形要求，常采用桩基。桩基的作用是

5、将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬土层，或通过桩周围的摩擦力传给地基。按照施工方法可分为钢筋混凝土预制桩和灌注桩。 钢筋混凝土预制桩：这种桩在施工现场或构件场预制，用打桩机打入土中，然后再在桩顶浇注钢筋混凝土承台。其承载力大，不受地下水位变化的影响，耐久性好。但自重大，运输和吊装比较困难。打桩时震动较大，对周围房屋有一定影响。 钢筋混凝土灌注桩：分为套管成孔灌注桩、钻孔灌注桩、爆扩成孔灌注桩三类。 基础的埋置深度：由室外设计地面到基础底面的距离称为基础的埋置深度。基础的埋置要有一个适当的深度，既保证建筑物的安全、又节约基础用材，并加快施工进度。 决定建筑物基础埋置深度的因素应考虑下列几个条件： 土

6、层构造的影响：房屋基础应设置在坚实可靠的地基上，不要设置在承载力较低、压缩性高的软弱土层上。基础埋深与土层构造有密切关系。l 地下水位的影响：地下水对某些土层的承载力有很大影响。如粘性土含水量增加则强度降低；当地下水位下降，土的含水量减少，则基础将下降。l 冰冻线的影响：冻结土与非冻结土的分界线成为冰冻线。当建筑物基础处在冻结土层范围内时，冬季土的冻胀会把房屋向上拱起；土层解冻时，基础又下沉，使房屋处于不稳定状态。l 相邻建筑物的影响：如新建房屋周围有旧建筑物时，除应根据上述条件决定基础埋深外，还应考虑新建房屋基础对旧有建筑的影响。l1.2 对地基的改善措施主要有以下五方面1.2.1改善剪切特

7、性地基的剪切破坏表现在建筑物的的地基承载力不够；使结构失稳或土方开挖时边坡失稳；使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。因此，为了防止剪切破坏，就需要采取增加地基土的抗剪强度的措施。1.2.2 改善压缩特性地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大，因此需要采取措施提高地基土的压缩模量。1.2.3 改善透水特性地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏；基坑开挖过程中产生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土变成不透水或减少其水压力的措施。1.2.4 改善动力特性地基的动力特性表现在地震时粉、砂土将会产生液化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。因此需要研究和采取使地基土

8、防止液化，并改善振动特性以提高地基抗震性能的措施。1.2.5改善特殊土的不良地基的特性主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等地基处理的措施。这些事基本的改善措施，如果要有坚固的地基就必须根据实际情况来选择合适的处理方法。1.3地基的处理方法1. 换土垫层法(1)垫层法 其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法常用于基坑面积宽大和

9、开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为23m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。(2)强夯挤淤法 采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体。可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验才能确定其适应性。2.振密、挤密法振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。软土地基中常用强夯法强夯法 利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基土

10、的强度并降低其压缩性。3.排水固结法 其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是上海地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。(1)堆载预压法 在建造建筑物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部

11、分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再建造建筑物。临时的预压堆载一般等于建筑物的荷载，但为了减少由于次固结而产生的沉降，预压荷载也可大于建筑物荷载，称为超载预压。为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等) 在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积

12、物不适用。(3)真空预压法 在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速地基固结。适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。(4)真空-堆载联合预压法 当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。适用于软粘土地基。(5)降低地下水位法 通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小，从而增大有效应力，促进地基固结。适用于地下水位接近地面而开挖深度不大的工程，特别适用于饱和粉、细砂地基。(6)电渗排水法 在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土

13、中的水从阳极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。适用于饱和软粘土地基。二、地基不均匀沉降的危害在实际工程中，天然地基土具有一定的压缩性，因此，在自重应力和附加应力的作用下，地基将产生一定的沉降。一般来说，地基产生均匀沉降，对建筑物本身影响不大，可以预江标高加以解决。但是由于地基软弱，土层厚度变化大，土层在水平方向软硬不一建筑物荷载相差较大或基础类型、尺寸的差异等原因，容易使地基产生过量的不均匀沉降，造成建筑物倾斜，引起上部结构产生附加应力或上部结构附加应力增加，当不

14、均匀沉降超过建筑物承受的限度时，即造成墙体或楼面开裂等事故，甚至使整个结构严重倾斜，影响建筑使用，危及安全。总体来说，不均匀沉降对工程的危害主要表现在两个方面：一是使上部结构产生过大附加应力，二是使建筑物底层层高减小，建筑物总高度减小。因此，采取有效措施防止或减轻不均匀沉降，在建筑设计中至关重要。三、引起地基不均匀沉降的原因基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。1、地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告

15、不能充分反映实际地质情况。2、地基地质差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。3、结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。4、结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。5、分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时，如分期修建的高速公路左右半幅桥梁，新建桥

16、梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。6、地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀;一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。7、桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。8、桥梁建成以后，原有地基条件变化。大多数天然地基和人工地基浸水后，尤其是素填土、黄土、膨胀土等特殊地基土，土体强度遇水下降，压缩变形加大。在软土地基中，因人工抽水或干旱季节导致地下水位下降，地基土层重新固结下沉，同时对基础的上浮力减小，负摩阻力增加，基础受荷加大。有些桥梁基础埋置过浅，受洪水冲刷、淘挖，基础可能位移。

17、地面荷载条件的变化，如桥梁附近因塌方、山体滑坡等原因堆置大量废方、砂石等，桥址范围土层可能受压缩再次变形。因此，使用期间原有地基条件变化均可能造成不均匀沉降。对于拱桥等产生水平推力的结构物，对地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移裂缝的主要原因。四、防止地基产生不均匀沉降的措施a建筑措施建筑物的体型系指建筑物的平面和立面形状而言。要求:平面形状简单，如用“一”字形建筑物；立面上建筑物紧接高差不超过一层；控制长高比在2.53.0以内；内外纵墙避免中断、转折，缩小横墙间距，以增强整体刚度。设置沉降缝宜设沉降缝的部位：平面形状复杂的建筑物转折部位；建筑物高度或荷载突变处

18、；建筑物结构类型不同处；长高比过大的建筑物的适当部位；地基土软硬交界处；地基基础处理方法不同处；局部地下室的边缘；分期建造房屋的分界面。一般沉降缝宽度：二、三层房屋为58cm，四、五层房屋为812cm，六层以上不小于12cm。沉降缝的构造如图所示。控制相邻建筑物的间距软弱地基相邻建筑的间隔距离(m)影响建筑物的预估平均沉降量(cm)被影响建筑物的长高比2.0 l/Hf 3.0 3.0 l/Hf 5.07152336162536692640699124091212注：1. 表中l为房屋长度或沉降缝分隔的单元长度，m；Hf为自基础底面起算的房屋高度，m。2. 当被影响建筑物的长高比为1.5 l/H

19、f 2.0时，其间隔距离可适当减小。调整建筑物某些标高，可以采取下列措施： 根据预估沉降量，适当提高室内地坪和地下设施的标高； 建筑物各部分(或设备之间)有联系时，可将沉降较大者提高； 在建筑物与设备间应留有足够的净空； 当管道穿过建筑物时，应预留足够尺寸的孔洞或采用柔性管道接头。b.结构措施1. 减轻建筑物自重。建筑物的自重在基底压力中占有重要的比例。工业建筑中约占50%，民用建筑中可高达60%70%，因而减少沉降量常可以从减轻建筑物自重着手： 采用轻型材料；选用轻型结构；减轻基础及其上回填土的重量。2. 设置圈梁和钢筋混凝土构造柱。3. 减小或调整基础底面的附加压力。4. 设置连系梁。5.

20、 采用联合基础或连续基础。6. 使用能适当不均匀沉降的结构c.施工措施1. 保持原状结构，细的粘性土如淤泥和淤泥质土具有一定的结构强度，在开挖基槽时，暂不挖到基底标高，保留20cm左右的原土，等基础施工时在挖除，如基槽底已扰动，可先铺一层中粗砂，再铺碎砖、片石块不进行处理。2. 适当安排施工顺序，先盖重的、高的部分、后盖轻的、低的部分；先主体建筑，后附属建筑等。在实际工程中，由于地基软弱，土层薄厚变化大，或在水平方向软硬不一，或建筑物荷载相差悬殊等原因，使地基产生过量的不均匀沉降，造成建筑物倾斜，墙体、楼地面开裂的事故屡见不鲜。因此，如何采取有效措施，防止或减轻不均匀沉降的危害，是很重要的一个

21、问题。消除或减轻不均匀沉降危害的途径通常有：（1）采用桩基础或其它深基础；（2）进行地基处理；（3）根据第4章介绍的地基、基础与上部结构共同作用的概念，采取建筑、结构与施工措施。有时（2）、（3）可以同时采用。本节主要第（3）方面的内容。4.1建筑措施1.建筑物体型应力求简单建筑物体型包括其平面与立面形状及尺度。平面形状复杂的建筑物，如“L”、“”、“ ”、“F”、“工”字形等，在纵横单元交接处的基础密集，地基中附加应力相互重叠，导致该部分的沉降往往大于其他部位。尤其当一些支生的“翼缘”尺度大时，建筑物整体性差，很容易因不均匀沉降引起建筑物墙体的开裂。当建筑物的高低或荷载差异大时，也必然会加大

22、地基的不均匀沉降。因此，在具备发生较大不均匀沉降条件时，建筑物的体型应力求简单。图3-28 建筑物之间设置的连接体当需要将建筑物设计成体型较复杂时，宜根据其平面、立面形状、荷载差异等情况，在适当部位用沉降缝将其划分成若干刚度较好的独立单元；或者将两者隔开一定距离，两者之间采用能自由沉降的联接体或简支、悬挑结构相联接，如图3-28所示。2.控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙当建筑物的长度与高度之比越大，整体刚度越差，抵抗弯曲变形的能力弱，容易导致建筑物的开裂。相反，长高比小的建筑物，刚度大，调整不均匀变形的能力就强。根据工程经验，对于砌体承重的房屋，当予估沉降量大于120mm时，对于三层和三层以

23、上的房屋，其长高比宜小于等于2.5，当长高比控制在2.53.0范围内时，宜做到纵墙不转折或少转折，并应控制其内横墙间距或增强基础刚度和强度；当予估沉降量小于或等于120mm时，长高比可不受限制。图3-29 沉降缝构造示意图合理布置纵横墙，使内外墙贯通，减少墙体转折和中断的情况，是增强建筑物刚度的重要措施。另外，门窗洞口或管道洞口如开设过大，就会削弱墙体刚度，可在洞口周圈设置钢筋混凝土边框予以加强。3.设置沉降缝用沉降缝将建筑物由基础到屋顶分割成若干个独立单元，使分割成的每单元体型简单，长高比减小，从而提高建筑物的抗裂能力。建筑物的下列部位宜设置沉降缝：（1）建筑物平面的转折处；（2）建筑物高度

24、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适当部位；（4）地基土的压缩性有显著差异处；（5）建筑结构或基础类型不同处；（6）分期建造房屋的交界处。沉降缝两侧的地基基础设计和处理是一个难点。如地基土的压缩性明显不同或土层变化处，单纯设缝难以达到预期效果，往往结合地基处理进行设缝。缝两侧基础常通过改变基础类型、交错布置或采取基础后退悬挑作法进行处理（图3-29）。另外，为避免沉降缝两侧单元相向倾斜挤压，要求沉降缝有足够的宽度，可按表3-17确定。建筑物沉降缝宽度 表3-17建筑物层数沉降缝宽度（mm）23508045801205层以上1204.控制相邻建筑物基础间的净距由于地

25、基中附加应力的扩散作用，使距离近的相邻建筑物间的沉降相互影响。一般既有建筑物受相邻新建筑物沉降的影响，对于同时建造的建筑物，则轻（低）建筑物受影响较重(高)的建筑物严重。为避免引起地基的不均匀沉降造成建筑物的倾斜或裂缝，应控制相邻建筑物基础间的距离，见表3-18。对相邻高耸结构或对倾斜要求严格的构筑物外墙间隔距离，应根据倾斜允许值确定。 相邻建筑物基础间净距 表3-18 被影响建筑物的长高比 影响建筑物的预估平均沉降量s(mm)70150233616025036692604006991240091212注：1表中L为建筑物长度或沉降缝分隔的单元长度（m）；Hf为自基础底面起算的建筑物高度（m）

26、。 2当被影响建筑的长高比为1.5L/Hf2.0时，其间隔净距离可适当缩小。.5. 调整建筑物的标高建筑物的沉降过大时，将会引起管道破损、雨水倒漏、设备运行受阻等情况，影响建筑物的正常使用，根据具体情况，可采取如下措施：（1）室内地坪和地下设施的标高，应根据预估沉降量适当提高；建筑物各部分或设备之间有联系时，可将沉降较大者的标高予以提高。（2）建筑物与设备之间，应留有足够的净空。当建筑物有管道穿过时，应预留足够尺寸的孔洞，或采用柔性的管道接头等。4.2结构措施1.减轻建筑物自重通常建筑物自重在总荷载中所占比例很大，民用建筑约占60%70%，工业建筑约占40%50%，为减轻建筑物自重，达到减小不

27、均匀沉降的目的，在软弱地基上可采用下列一些措施。（1）减少墙体重量。大力发展和应用轻质高强的墙体材料，严格控制使用自重大，又耗农田的粘土砖，已是形势所迫。（2）选用轻型结构。如采用预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构、轻型空间结构等，屋面板可采用具有防水、隔热保温一体的轻质复合板。（3）减少基础和回填土的重量。如采用补偿性基础、可浅埋的配筋扩展基础，以及架空地板减少室内回填土厚度，都是有效措施。2.增强建筑物的整体刚度和强度如前所述，对于砌体承重结构房屋，可采取控制长高比以及合理布置纵横墙的措施，除此之外，还可采取如下措施：（1）设置圈梁当墙体挠曲时，布置在墙体中的圈梁犹如钢筋混凝土梁内的受拉钢筋，它主要承受拉应力，可有效地防止砌体的开裂。圈梁截面、配筋以及平面布置等，可按建筑抗震设计规范要求进行。对于多层房屋的基础和顶层宜各设一道，其他可隔层设置；当地基软弱，或建筑体型较复杂，荷载差异较大时，可层层设置。对于单层工业厂房、仓库可结合基础梁、联系梁、过梁等酌情设置。（2）加强基础刚度对于建筑体形复杂、荷载差异较大的框架结构，可采用加强基础整体刚度的方法，如采用箱基、桩基、厚度较大的筏基等，以抵抗地基的不均匀沉降。3.减小或调整基底附加压力（1