房建工程软土地基不均匀沉降的全程防治措施

林心斌

（平潭综合实验区城市发展集团有限公司，福建 平潭 350400）

房建工程中软土地基不均匀沉降问题已成为设计者、建设者关注的热点。在房建工程中导致软土地基出现不均匀沉降的因素较多，其中任何一种因素都会对房建工程造成损害，若未及时防治软土地基不均匀沉降问题，轻则导致一系列功能使用问题，重则引发重大安全事故[1]。因此，针对房建工程中软土地基不均匀沉降问题，各方责任单位必须给予足够的重视，在技术、施工、管理等方面进行完善，避免房建工程中软土地基不均匀沉降问题的出现，以保证建筑安全。本文将对软土地基不均匀沉降建筑的表现形式及成因、房建寿命周期全过程中各责任单位预防措施及软土地基不均匀沉降的治理进行探讨，为提高房建工程的质量、使用寿命提供科学参考。

在房建工程中软土地基不均匀沉降，其建筑的主要表现形式为墙体开裂、管道断裂、建筑主体倾斜等[2]。

1.1 墙体开裂

墙体开裂是房建工程中软土地基不均匀沉降的主要表现形式。软土地基不均匀沉降可造成建筑的拉应力、剪应力等内力的重新分配，从而导致墙体出现各类裂缝。当软土土层分布均匀，由于建筑中间部位较周边部位承重构件承担更多的竖向荷载，导致地基沉降呈凹形，此时墙体的裂缝从两边向中间沉降幅度大的地方呈正八字形出现，且裂缝下大上小；
当软土土层分布不均匀时，上部建筑在土层分界处出现墙体裂缝，此时裂缝向土质压缩性较大的方向倾斜，且裂缝下小上大。因此，软土地基不均匀沉降导致的墙体开裂直接威胁建筑的正常使用及人民生命财产的安全。

1.2 管道断裂

管道断裂是房建工程中软土地基不均匀沉降必然出现的结果。当软土地基不均匀沉降时，势必造成室内外出现沉降高差，导致埋在建筑底部的管道拉裂或断开。因此，软土地基不均匀沉降可导致排污管道被拉裂漏水、消防管道无水可用、线路损坏出现断电断网等情况，直接对建筑的使用功能造成影响。

1.3 建筑主体倾斜

软土地基上主体建筑出现倾斜主要由于软土地基比较深厚，承受压力能力差，导致主体建筑的重心与基础底板的形心重合发生偏离，引发软土地基产生不均匀沉降，最终使主体建筑倾斜。当软土地基上主体建筑倾斜后，轻则导致内部门窗破裂、电梯故障等问题，影响建筑正常使用功能，重则导致梁柱构件被拉裂或压碎，甚至出现建筑倾覆倒塌风险。因此，主体建筑倾斜为房建工程中软土地基不均匀沉降的重大危害。

2.1 建设单位的预防措施

作为项目的牵头单位，建设单位主要从以下方面采取措施：（1）如果项目选址存在软土地基，在项目招投标阶段，要设定要求投标企业必须具备承接过软土地基项目的业绩，选定更专业的设计、施工单位承接项目，保证质量。（2）项目前期方案确定时向资深专家请教，不片面追求视觉效果、美学艺术或一些奇形怪状的造型要求，造成后期建筑不均称，软土地基不均匀沉降问题突出。

2.2 勘察单位的预防措施

勘察报告作为设计单位基础设计的依据，需从以下几方面采取措施保证数据的准确性：

（1）勘察人员必须有足够的职业素养以及责任感，勘察过程不随意、不作假，不随意减少勘探孔数、不复制隔壁孔位或者采用相邻场地数据来代替。

（2）勘探孔位数量、间距必须依据规范设置，且应结合建筑外形以及土层变化情况，在建筑异型、转角、土层突变区域等位置加密孔数。

（3）勘察单位必须通过土工试验，准确提供软土土层的各项参数，确保承载力特征值、湿陷等级、土体含水率、压缩性等影响设计的关键参数准确，为设计单位提供依据。

2.3 设计单位的预防措施

设计是工程建设的灵魂，设计单位预防软土地基不均匀沉降须从建筑和结构两个专业角度采取措施。

2.3.1 建筑专业

（1）相邻建筑退距问题。当原有建筑地基在新建建筑基底应力影响范围内时，新建建筑地基土层的压缩变形以及基底应力扩散会使原有建筑的基底土层发生压缩变形及土层扰动，从而导致不均匀沉降。

（2）应力平面、立体规则简单，建筑物长高比控制在2.5~3.0之间[3]。平面尽量少凹凸、少折角，立面上尽量减少造型突变，层数突变。若一定要平面、立面复杂的效果，应考虑在平面折角、凹凸，立面层数突变部位设置沉降缝，将建筑划分为多个独立、较为规则的单体，这样各单体相对规则、简单，不但有利于控制单体基底压力均匀，减少沉降，而且后期若发生沉降，有利于将危害程度减轻到最小；
建筑长高比过大如同悬臂构件的悬挑长度大而构件高度小，刚度低，使其抵抗、调整地基不均匀沉降能力变弱，因此，建筑设计时应将长高比控制在适宜范围内。

（3）建筑设计时可针对不均匀沉降产生的房屋功能使用问题提前考虑并采用相应的措施，例如，预估沉降量，提高首层地坪标高；
为从基底穿过的管道、管线预留沉降空间，避免被压断或拉裂；
与墙体相连的管道，采用柔性接头或留足变形洞口。

2.3.2 结构专业

（1）减少、调整基底附加应力。首先，减少基底压应力，可以采用多孔砖、加气砖、空心楼板轻质材料，基础可选用少量覆土，或设置地下室等措施减少上部建筑自重应力，或是增加基础面积或者增加桩基数量以降低基底压力。其次，调整基底附加应力，可在建筑重量差距较大、土层变化较大、平面不规则变化处设置沉降缝，使得单体内基础压力均匀，从而减少不均匀沉降。高层建筑中通常采用变刚度调平设计法，调整桩基布置，使得基底反力分布模式与上部荷载分布一致，从而减少沉降差异[4]。

（2）适当加强基础及上部刚度。软土地区基础应选用桩基础，以穿过软土土层后的坚硬土层作为持力层，若软土层较厚，则应选用刚度更大的灌注桩，必要时加大基础梁尺寸，或采用桩筏基础以有效应对不均匀沉降。主体建筑应均衡，间距合理、尽量对称布置纵横墙，使整体刚度较为均匀，避免因刚度、承重集中而加剧软土上建筑不均匀沉降。同时应加强纵横墙的连接，以达到竖向构件“手拉手”紧密连接，形成整体刚度，抵抗不均匀沉降。

（3）严格计算沉降变形。基础设计时，通过专业软件准确输入地勘报告土层参数，进行沉降变形计算，将沉降值控制在《地基基础设计规范》要求内。

2.4 施工单位的预防措施

作为项目的实施单位，针对软土地基不均匀沉降问题应从工艺、工序等方面保证质量。

（1）采取适当措施进行软土地基处理。目前，施工单位针对软土地基处理主要方法有水泥搅拌桩法、置换法、强夯法、排水固结法等，几种方法原理不同，适用条件也有差别。水泥搅拌桩法需要水泥作为固化剂，适用情况广，加固深度大，但施工质量不易保证，且目前尚无较好的检测措施；
置换法主要通过碎石等将软土置换出来，适用于软土层较薄，上部建筑层数较少的情况，但通常还需要进行软弱下卧层验算；
强夯法是通过重锤对软土进行夯实，以压缩软土，提高承载力，该方法施工速度快，成本低，但噪声、振动影响大，城区不适合采用；
排水固结法利用重载排出软土中的孔隙水，提高承载力，虽然方法简单、成本低，但工期长的缺点限制了该方法的普及。施工单位应结合设计单位要求，理清各种软土地基处理方法的适用条件和优缺点，针对项目采取合适的处理方法，并加强处理效果验证。

（2）确保基础施工达到设计要求。基础开挖时，不扰动持力层土质，应预留200~300mm由人工开挖，否则扰动后造成持力层承载力不足，需通过砂土、碎石回填等措施，保证承载力；
基底下土层如含有腐殖质等需清理彻底，否则后期腐殖质分解后会造成局部下沉引起不均匀沉降；
基础开挖至持力层后，应注重验槽工序，检验现场土质是否符合勘察报告及设计要求，避免承载力不足导致不均匀沉降问题。

（3）注重施工先后顺序，减少软土地基不均匀沉降。例如建筑物为高层带裙房模式，或是荷载轻重差别较大时，应先施工高层或荷载较大部分，再施工裙房或荷载较轻部分，可减少沉降差，减弱软土地基不均匀沉降。

（4）加强施工工艺，确保施工质量，减弱软土地基不均匀沉降的危害。施工单位不偷工减料，保证砂浆强度，灰缝饱满，按规定设置拉结筋、圈梁；
墙体按照规定的一顺一丁工艺，上下错缝；
设置马牙槎构造柱，避免直搓阴搓。

（5）加强沉降观测。施工单位需按照规范要求，做到施工期间每个结构层不少于1次，主体封顶后两个月不少于1次的沉降观测[5]，有利于软土地基不均匀沉降早发现、早处理，避免更大损失。

2.5 使用单位的预防措施

（1）在使用过程需要加强管理，避免因使用或管理不当造成建筑物出现不均匀沉降。

（2）使用时不随意改变建筑物用途，增加荷载，不随意破坏建筑构件，危害结构体系。

（3）加强管理，避免周边长期积水，浸泡基底软土。

（4）避免周边堆载重物，加大建筑物基底附加应力，导致软土地基不均匀沉降。

目前，软土地基不均匀沉降的加固方式常用锚杆静压桩法、基底注浆加固法、树根桩、坑式静压桩法、基础补强注浆加固、加深加大基础法等[6]，每种方法都有适用条件，例如基底注浆加固法是将浆液注入基底土孔隙中，改善土体力学性能，提高承载力，该方法施工简单，工期短，不影响建筑正常使用，但是要注意控制浆液的注入量以及浆液流失问题；
坑式静压桩法是在已开挖好的基础托换坑内，以建筑自重为反力将预制桩压入地基中，同时抬升上部结构，该方法对基础刚度要求高，施工难度大，风险高，工期长[7]；
加深加宽基础法是通过在浅基础底下设置墩基础方式提高地基承载力，或者通过加宽基础尺寸方式减少基底应力，主要适用于持力层较好、地下水位较低的情况。实际运用时，需结合建筑基础形式、上部结构形式、场地周边情况等多种因素进行综合考虑，选择最为合适的加固方式。

平潭海峡大桥二线通道工程入区服务楼项目，该项目主体建筑基础采用筏板+CFG桩复合地基，由于基底下方存在较厚的软土，在使用过程出现严重的不均匀沉降，建设单位于2015年委托原设计单位进行加固，加固后该建筑不均匀沉降仍未稳定，上部墙体出现大面积裂缝。2020年建设单位重新委托加固该建筑。此次采用锚杆静压桩法增设型钢桩对基础进行加固，同时考虑建设、勘察、设计、施工和使用五方主体单位责任，提前加强管理，确保加固效果：

（1）作为业主单位，选择好设计及施工单位，招投标时限定资质、限定有软土地基加固业绩，以此来选择设计、施工单位。

（2）进行关键位置补勘，由于项目建成后使用年限较久，且首次加固效果不佳，所以有必要进行关键位置补勘。通过分析补勘结果数据，对比首次加固图，发现原加固的型钢混凝土桩部分未到达下部强风化持力层。

（3）科学设计加固方案，依据沉降观测的数据结果以及结合原加固图进行承重柱周边补桩，补桩时考虑变刚度调平原则，在沉降较大处多补桩，沉降较小处少补桩进行沉降调节。同时，在柱上板带范围凿开原有承台300mm厚，拖过植筋、双面焊接增设柱上板带，使补桩反力能够均匀分散到筏板上。

（4）施工时加强管理。加固方案桩基施工以桩长及压桩力双控，压桩力为主，施工时确保每根桩的压桩力达到设计要求，同时复核桩长，如此双控措施可确保设计效果如实落地。

（5）交付使用时，组织检查上部是否有不符合原设计使用功能的房间，避免超重；
场地周边排水沟重新梳理，避免积水，同时利用粗砂回灌由于沉降导致的基底脱空部分。

加固前后，委托第三方进行房屋建筑物的主体沉降监测工作，监测工作自2020年5月16日至2021年6月30日，历时410d，在加固实施后的监测过程中未发现超过预警值，最后100d沉降速率小于《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2016）规范要求，截止2021年6月30日该楼已达到稳定状态。

综上所述，软土地基不均匀沉降问题在房建工程中影响大、危害深，要改善这一问题必须坚持全过程防治，单靠任何一方的力量是无法保证的，因此需要项目参与的五方主体从项目开始至交付运营使用阶段，加强每个阶段各方主体的职责管理，科学防治，以此保证最终施工质量，从而减少不均匀沉降问题，促进软土地基上房建工程进一步发展。