【摘要】本文就生活中常見的高層建筑地基處理問題作簡單的討論。筆者從高層建筑基礎選型入手，具體探討了防止不均勻沉降損害的措施及地基設計中的沉降計算方面的知識與經(jīng)驗。

　　關鍵詞： 高層深地基   沉降措施  計算方法

　　中圖分類號：TU47           文獻標識碼：A                 文章編號：

　　引言

　　基礎是建筑物和地基之間的連接體。基礎把建筑物豎向體系傳來的荷載傳給地基。從平面上可見，豎向結構體系將荷載集中于點，或分布成線形，但作為最終支承機構的地基，提供的是一種分布的承載能力。

　　一、高層建筑基礎選型的意義分析

　　房屋基礎設計應根據(jù)工程地質和水文地質條件、建筑體型與功能要求、荷載大小和分布情況、相鄰建筑基礎情況、施工條件和材料供應以及地區(qū)抗震烈度等綜合考慮，選擇經(jīng)濟合理的基礎型式。

　　高層建筑基礎工程的重要性,表現(xiàn)在基礎工程在高層建筑的工程造價中占有較大的比重。選擇合理的基礎形式與計算方法,是保證建筑結構安全,降低工程造價的一個有效措施。

　　另外，高層建筑基礎形式的多樣性和影響因素的復雜性對其造成了一定的難度。因此,選擇合理的基礎形式對縮短施工工期也是具有重要意義的。

　　二、防止不均勻沉降損害的措施

　　1、體型應力求簡單

　　地基條件不好時，在滿足使用要求的前提下，應盡量采用簡單的建筑體型，如長高比小的等高“一”字型建筑物。實踐表明，這樣的建筑物，由于整體剛度好，地基受荷均勻，所以較少發(fā)生開裂。

　　平面形狀復雜的建筑物，縱、橫單元交叉處基礎密集，地基中由各單元荷載產生的附加應力互相重疊，必須出現(xiàn)比別處大的沉降，加之這類建筑物的整體性差，各部分的剛度不對稱，很容易遭受地基不均勻沉降的損害。

　　2、合理布置墻體

　　砌體承重房屋的長高比大，整體剛度就差，縱墻很容易因撓曲過度而開裂。對于平面簡單，內、外墻貫通，橫墻間隔較小的房屋，長高比的控制可適當放寬。

　　合理布置縱、橫墻，是增強砌體承重結構房屋整體剛度的重要措施之一。一般房屋的縱向剛度較弱，故地基不均勻沉降的損害主要表現(xiàn)為縱墻的撓曲破壞。內、外墻的中斷、轉折，都會削弱建筑物的縱向剛度。地基不良時，應盡量內、外墻都貫通，縱橫墻的聯(lián)結形成了空間剛度，縮小橫墻的間距，可有效地改善房屋的整體性，從而增強了調整不均勻沉降的能力。

　　3  、設置沉降縫

　　用沉降縫將建筑物（包括基礎）分割為兩個或多個獨立的沉降單元，可有效地防止地基不均勻沉降產生的損害，分割出的沉降單元，原則上都要求具備體型簡單、長高比小、結構類型不變以及所在處的地基比較均勻等條件。

　　4、相鄰建筑物基礎間凈距規(guī)定

　　地基中附加應力向外擴散，使得相鄰建筑的沉降互相影響，在軟弱地基上，兩建筑物的距離太近時，相互影響產生的附加不均勻沉降，可能造成建筑物的開裂或互傾。

　　為了避免相鄰影響的損害，軟弱地基上的建筑物基礎之間要有一定的凈距，其值視地基的壓縮性、影響建筑物的規(guī)模和重量、以及被影響建筑物的剛度等因素而定。

　　三、沉降計算

　　1、計算參數(shù)的確定

　　在設計之前，先測定有關計算沉降的土工參數(shù)。試樣無側向變形的壓縮試驗結果，可用壓縮曲線或稱ｅ－ｐ（ｅ～ｌｏｇｐ）曲線表示，同時為了研究土的回脹特性，亦可進行減壓試驗，得出土的回彈、再壓曲線。其中，壓縮系數(shù)不是常量，它隨壓力增量的增大而減小。

　　2、不同固結條件下的沉降計算

　　在進行地基沉降計算時，先要確定地基的沉降深度，對于天然沉積的土層，土體本身已在自重作用下壓縮穩(wěn)定，所以地基中的初始應力δＺ隨深度的分布即為土的自重應力分布。

　　地基土的壓縮變形是由外界壓力在地基中引起的附加應力δＳ產生的，在理論上附加應力可深達無窮遠。但目前在水利工程中通常按豎向附加應力δＺ與自重應力δＳ之比確定地基沉降計算深度，對一般性粘土取δＺ＝0.2δＳ，對軟粘土取δＺ＝0.1δＳ。

　　（1）ｅ-ｐ曲線法

　　計算公式為第ｉ分層的壓縮量

　　Ｓｉ＝（ｅ1ｉ－ｅ2ｉ）／（1＋ｅ1ｉ）·Ｈｉ

　　式中：Ｈｉ--第ｉ分層的厚度；

　　有時勘測單位提供的不是壓縮曲線，而是其他壓縮性指標，可換算為：

　　Ｓｉ＝ａｖ／（1＋ｅ1）·ΔＰ·Ｈｉ＝ｍｖ·ΔＰ·Ｈｉ＝1／Ｅｓ·ΔＰ·Ｈｉ

　　式中：ΔＰ--壓力增量

　　ｍｖ--土的體積壓縮系數(shù)

　　ａｖ--土的壓縮系數(shù)

　　Ｅｓ--土的壓縮模量

　　在計算過程中應注意首先要根據(jù)建筑物基礎的尺寸，判別在計算基底壓力和地基中附加應力時是屬于空間問題還是平面問題，再按荷載性質求出基底壓力Ｐ的大小和分布。

　　（2）ｅ-ｌｏｇｐ曲線法

　　按ｅ-ｌｏｇｐ曲線法來計算地基的沉降與ｅ－ｐ曲線一樣，每一分層壓縮量計算公式仍為Ｓ＝（ｅ1－ｅ2）／（1＋ｅ1）·Ｈ，與前述利用ｅ－ｐ曲線或壓縮系數(shù)ａｖ計算的方法步驟基本相同，所不同的只是選用壓縮性指標和確定初始及最終孔隙比的手段不同，須由現(xiàn)場壓縮曲線求得。經(jīng)推導可得出用ｅ-ｌｏｇｐ曲線或壓縮指數(shù)Ｃｖ的沉降計算公式為：

　　Ｓ＝Ｈ·ＣＣ／（1＋Ｅ0）·ｌｏｇ（ｐ0＋Δｐ）／ｐ0

　　由于土的應力歷史對土的壓縮性能有較大影響，應先推估土的受荷歷史和計算未來在建筑物荷載作用下，土可能產生的新的壓縮變形。

　　確定了土的固結性質，并分別確定正常固結土和超固結土的現(xiàn)場壓縮曲線，這里僅示出推求結果。

　　經(jīng)過大量研究者的證實，無論土受何等程度的擾動，在室內進行壓縮試驗時，所得的多條ｅ－ｌｏｇｐ曲線在0.42ｅ0處附近都趨于一點，由此推算土的現(xiàn)場壓縮曲線勢必也通過該點。同時假定試樣的孔隙比還能保持現(xiàn)場原位條件下的數(shù)值ｅ0。另外在超固結土中由室內的回彈再壓曲線可知在曲線中存在一個滯后環(huán)，其斜率應為超固結土的超固結段壓縮量的膨脹指數(shù)Ｃｓ，超固結土在壓縮應力ΔＰ作用下的壓縮量就由超固結段的壓縮量Ｓ1和正常固結段的壓縮量Ｓ2兩部分總和而成。其計算公式為：

　　Ｓｉ＝Ｓ1＋Ｓ2＝Ｈｉ／（1＋ｅ0）·（Ｃｓ·ｌｏｇｐｃ／ｐ0＋Ｃｃ·ｌｏｇ（ｐ0＋Δｐ）／ｐｃ）

　　當Δｐ較小，ｐ0＋Δｐ＜ｐｃ（先期固結壓力）時，則土始終處于超固結狀態(tài)，此時土層的壓縮量計算公式簡化為

　　ＳＩ＝Ｈｉ／（1＋ｅ0）·（Ｃｓ·ｌｏｇ（ｐ0＋Δｐ）／ｐｃ）

　　3、關于初始沉降及次固結沉降的計算

　　實際地基的地質條件往往較為復雜，有時可壓縮的軟土層分布較厚或土層分布不均，基底面又不是排水面，對較軟的粘性（亞粘性）土來說，次固結沉降在總沉降中占有一定比例，這時初始沉降就不可忽視；又如砂性較重的地基，由于固結排水速率很快，初始沉降與固結沉降這兩部分已融合一起難以區(qū)分，這些都必須計算初始沉降或次固結沉降。由于篇幅有限，具體計算過程在此不再贅述。

　　當然在工程設計中，有時我們不但需要預估建筑物基礎可能產生的最終沉降量或沉降差，而且還常常需要預估基礎達到最終沉降量所需的時間或者預估建筑物完工以后經(jīng)過某一段時間可能產生的沉降量，即基礎的沉降量與時間關系的問題，目前多以飽和土體單向固結理論（一維固結理論）為基礎進行求解（當然還有二維、三維固結理論，分別用于解決土壩和砂井、塑管排水法加固地基問題），這里就不再一一敘述。

　　結束語

　　基礎是上部結構的根本，又因為地基的復雜性和區(qū)域性，合適的地基處理和適當?shù)幕�礎選型變得尤為重要。因此在建筑設計中嚴格按照規(guī)范要求，并結合當?shù)氐膶嶋H情況進行地基和基礎的設計，并要進行綜合分析對比，最終確定一個經(jīng)濟合理的方案。當然，這也需要我們工程師門的責任心和不懈努力。

　　參考文獻

　　[1]《建筑地基基礎設計規(guī)范》GBJ-7-89

　　[2]《建筑地基基礎勘察設計規(guī)范》DBJ13-17-91

　　[3]《建筑樁基技術規(guī)范》 JGJ94-94

　　[4]《建筑地基處理技術規(guī)范》 GBJ79-91