2.8 减轻不均匀沉降危害的措施
在实际工程中，由于地基软弱，土层厚度变化大，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，导致建筑物倾斜，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造成的危害，是设计工作中必须认真考虑、慎重对待的问题。
消除或减轻不均匀沉降危害的具体措施：①采用柱下条形基础和筏形基础等刚度大的基础；②采用桩基和其他深基础；③对地基进行人工处理；④从地基、基础、上部结构共同作用的观点出发，在建筑、结构和施工方面采取相应措施，以增强上部结构对不均匀沉降的适应能力。对于一般中小型建筑物，应首先考虑在建筑、结构和施工方面采取措施。
2.8.1 建筑措施
1.建筑物的体型应力求简单
建筑物体型包括其平面与立面形状及尺度。体型简单的建筑物，其整体刚度大，抵抗变形能力强。因此，在满足使用要求的前提下，软土地基上的建筑物尽量采用简单的体型。平面形状复杂的建筑物，如 “L”“
”“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 “翼缘”尺度大时，建筑物整体性差，各部分刚度不对称，很容易因不均匀沉降而引起建筑物墙体的开裂。图2.52所示为软土地基上一幢L形平面建筑物一翼墙身开裂的实例。
当建筑物的高低或荷载差异较大时，也必然会加大地基的不均匀沉降。据调查，软土地基上紧接高差超过一层的砌体承重结构的房屋，低者很容易开裂，如图2.53所示。因此，地基软弱时，建筑物的紧接高差以不超过一层为宜。
2.控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙
建筑物在平面上的长度L与从基础底面算起的高度Hf之比，称为建筑物的长高比。建筑物的长高比越大，整体刚度越差，纵墙更容易因挠曲过度而开裂，如图2.54所示；相反，长高比小的建筑物，刚度大，调整地基不均匀沉降的能力强。根据工程经验，对于砌体承重的房屋，当预估沉降量大于120mm时，对于3层和3层以上的房屋，其长高比宜不大于2.5；对于平面简单，内、外墙贯通，横墙间距较小的房屋，其长高比一般不大于3.0；否则应设置沉降缝。
图2.52 某L形建筑物一翼墙身开裂（单位：mm）
合理布置纵、横墙是增强砌体结构房屋整体刚度的重要措施之一。因此，当地基不良时，应尽量使内、外纵墙不转折或少转折，内横墙间距不宜过大，且与纵墙之间的连接应牢靠，必要时还应增强基础的刚度或强度。
3.设置沉降缝
当建筑物的体型复杂或长高比过大时，可以用沉降缝将建筑物由基础到屋顶分割成若干个独立单元，使分割成的每个单元体型简单，长高比小，结构类型相同，且地基比较均匀，从而提高建筑物抵抗地基不均匀沉降的能力。建筑物的下列部位宜设置沉降缝。
图2.53 建筑物因高差太大而开裂
图2.54 建筑物因长高比过大而开裂（单位：mm）
（1）建筑物平面的转折处。
（2）建筑物高度或荷载有很大差异处。
（3）长高比不符合要求的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位。
（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。
（7）拟设置伸缩缝处，沉降缝可兼作伸缩缝。
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，往往还需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做法进行处理，如图2.55所示。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2.9确定，缝内填炉渣等松散材料。
图2.55 沉降缝构造示意图
（a）、（b）用于砌体结构房屋；（c）用于框架结构房屋
表2.9 房屋沉降缝的宽度
注 当沉降缝两侧单元层数不同时，缝宽按层数大者取用。
如果沉降缝两侧的结构可能发生严重的相向倾斜，可以考虑将两者拉开一段距离，两者之间用能自由沉降的静定结构连接。对于框架结构，还可选取其中一跨（一个开间）改成简支或悬挑跨，使建筑物分为两个独立的沉降单元，如图2.56所示。
图2.56 用简支（或悬挑）跨分隔沉降单元示意图
有防渗要求的地下室一般不宜设置沉降缝。因此，对于具有地下室和裙房的高层建筑，为减少高层部分与裙房之间不均匀沉降，常在施工时采用后浇带将两者断开，待两者的后期沉降差能满足设计要求时再连接成整体。
4.控制相邻建筑物基础间的净距
由于地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。产生的附加不均匀沉降可能造成建筑物的开裂或互倾，这种相互影响主要表现如下：
（1）同期建造的两相邻建筑物之间会彼此影响，特别是当相邻两建筑物轻（低）重（高）差别较大时，轻（低）者受重（高）者的影响较大。
（2）原有建筑物受相邻新建重型或高层建筑物的影响。
相邻建筑物之间所需的净距可按表2.10选用。从表2.10中可以看出，决定基础间净距的主要指标是受影响建筑（被影响建筑）的刚度（用长高比来衡量）和影响建筑（施加影响者）的预估平均沉降量，后者综合反映了地基的压缩性、限制建筑的规模和重量等因素的影响。
表2.10 相邻建筑物基础间的净距 单位：m
注 1.表中L为房屋长度或沉降缝分隔的单元长度，m；Hf为自基础底面算起的房屋高度，m。
2.当受影响建筑的长高比为1.5<L/Hf<2.0时，净距可适当缩小。
相邻高耸结构（或对倾斜要求严格的构筑物）的外墙间隔距离，可根据倾斜允许值计算确定。
5.调整建筑物的标高
建筑物的沉降过大时，改变了建筑物原有的标高，将会引起管道破损、雨水倒灌、设备运行受阻等情况，从而影响建筑物的正常使用，这时可采取以下措施。
（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。
（3）建筑物有管道穿过时，应预留足够尺寸的孔洞或采用柔性管道接头等。
2.8.2 结构措施
1.减轻建筑物的自重
通常建筑物自重（包括基础及上覆土重）在基底压力中所占比例很大，据估计，民用建筑占60%～70%，工业建筑占40%～50%，因此，为减轻建筑物自重，达到减小不均匀沉降的目的，在软弱地基上可采用下列措施。
（1）减少墙体重量。如采用空心砌块、多孔砖或其他轻质墙体材料。
（2）选用轻型结构。如采用预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构及各种轻型空间结构等。
（3）减少基础及其上回填土的重量。可以选用覆土少、自重轻的基础形式，如采用补偿性基础、可浅埋的配筋扩展基础。如果室内地坪较高，可以采用架空地板减少室内回填土厚度。
2.设置圈梁
圈梁的作用是提高砌体结构抵抗弯曲变形的能力，即增强建筑物的抗弯刚度。它是防止砌体墙出现裂缝和阻止裂缝开展的一项有效措施。通常是在房屋的上下方都设置圈梁。当建筑物产生碟形沉降时，墙体产生正向挠曲，下层圈梁将起作用；反之，墙体产生反向挠曲时，上层圈梁则起作用。
图2.57 附加圈梁与圈梁的搭接
圈梁截面、配筋及平面布置等，可按现行《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）要求进行。对于多层房屋宜在基础顶面附近和顶层门窗顶处各设置一道，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。
圈梁应设置在外墙、内纵墙和主要内横墙上，并应在平面内连成封闭系统。如果圈梁在墙体门窗洞口处无法连通时，应增设相同截面的附加圈梁，如图2.57所示。如果墙体因开洞过大而受到严重削弱且地基又很软弱时，可考虑在削弱部位适当配筋，或利用钢筋混凝土边框加强。
3.设置基础梁（地梁）
钢筋混凝土框架结构对不均匀沉降很敏感，很小的沉降差异就足以引起可观的附加内力，当这些附加内力与荷载作用下的内力之和超过构件的承载能力时，梁、柱端和楼板将会出现裂缝。对于采用柱下独立基础的框架结构，在基础间设置基础梁是加大结构刚度、减少不均匀沉降的有效措施之一，如图2.58所示。基础梁的底面一般置于基础顶面或略高些，过高则作用下降，过低则施工不便。基础梁的截面高度可取柱距的1/14～1/8，上下均匀通常配筋。每侧配筋率为0.4%～1.0%。
图2.58 支承围护墙的基础梁
4.减小或调整基底附加压力
（1）设置地下室（或半地下室）。采用补偿性基础设计方法，以挖除的土重去抵消部分甚至全部的建筑物重量，从而达到减小基底附加压力和沉降的目的。地下室或半地下室还可设置于建筑物荷载特别大的部位，通过这种方法可以使建筑物各部分的沉降趋于均匀。
（2）调整基底尺寸。按地基承载力确定出基础底面尺寸之后，应用沉降理论和必要的计算，并结合设计经验调整基底尺寸，加大基础的底面积可以减小沉降量。如图2.59（a）所示，可以加大墙下条形基础的宽度。但是，对于图2.59（b）所示的情况，如果采用增大框架基础的底面尺寸来减小与柱廊基础之间的沉降差，显然并不经济合理。通常的解决方法是：将门廊和主体建筑分离，或取消廊柱（也可另加装饰柱）改用飘檐等。
5.选用非敏感性结构
砌体承重结构、钢筋混凝土框架结构对不均匀沉降很敏感，而排架结构或三铰拱等结构则对不均匀沉降有很大的顺从性，支座发生相对位移时不会引起很大的附加应力，因此可减轻不均匀沉降造成的危害。对于单层工业厂房、仓库和某些公共建筑，在情况许可时可以选用对地基沉降不敏感的结构。油罐、水池等的基础底板常采用柔性底板，以便更好地顺从、适应不均匀沉降。
2.8.3 施工措施
在软弱地基上进行工程建设施工时，合理安排施工顺序，注意某些施工方法，可有效地减小或调整部分不均匀沉降。
1.合理安排施工顺序
当建筑物各部分高度或荷载差异大时，应按先高后低、先重后轻的顺序进行施工，必要时还应在高重建筑物竣工后间歇一段时间，再建造轻的邻近建筑物。如果重的主体建筑与轻的附属部分相连时，也应按上述原则处理。例如，北京五星级长城饭店，塔楼客房为18层，中心阁楼22层，采用两层箱形基础；共享大厅为7层，采用独立柱基。其施工顺序为：先盖高重的客房主楼与阁楼，使地基沉降大部分已产生；后盖轻低的大厅，有效地缩小了两者沉降差。
图2.59 基础尺寸不当引起的损坏
（a）墙基础与柱基础；（b）框架柱基础与廊柱基础
2.注意施工方法
在已建成的建筑物周围，不宜堆放大量的建筑材料或土方等重物，以免地面荷载引起建筑物产生附加沉降。
拟建的密集建筑群内如有采用桩基础的建筑物，桩的施工应首先进行，并应注意采用合理的沉桩顺序。
在降低地下水位及开挖深基坑时，应密切注意对邻近建筑物可能产生的不利影响，必要时可以采用设置截水帷幕、控制基坑变形量等措施。
对于高灵敏度的淤泥及淤泥质软土，基槽开挖施工中需注意保护持力层不被扰动，通常可在基底标高以上，保留200mm厚的原土层，待施工基础混凝土垫层时再予以挖除，可避免基底超挖现象，扰动土的原状结构。如发现坑底软土被扰动，可仔细挖除扰动部分，用砂、碎石压实处理。在雨季施工时，要避免坑底土受雨水浸泡。另外，需注意控制加荷速率。