詹京奎

摘要：地基的均勻性是巖土工程工作中較為重要的一項內(nèi)容，直接關(guān)系到建筑物的安全，不容馬虎。本文對地基均勻性的重要性進(jìn)行論述，分析了產(chǎn)生地基不均勻沉降的原因，并結(jié)合工程實例及我國的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》等參考資料，介紹分析了地基均勻性的評價范圍及方法，并對不均勻地基的處置措施進(jìn)行簡要敘述。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地基；均勻性分析；評價范圍及方法；處置措施；構(gòu)筑物安全

1.地基均勻性的重要性

正所謂萬丈高樓平地起，所有的構(gòu)筑物的地基都是建立在穩(wěn)定的地層上的，構(gòu)筑物上部的荷載通過墻柱連接最終都作用于下伏穩(wěn)定地層中，在穩(wěn)定地層與構(gòu)筑物連接部位的結(jié)構(gòu)及地層，我們稱之為地基與基礎(chǔ)，地基與基礎(chǔ)的穩(wěn)定性及均勻性是整個構(gòu)筑物安全和滿足使用要求的關(guān)鍵之一[1]。

在當(dāng)今的中國由于城鎮(zhèn)化建設(shè)及全面建成小康社會的共同需要，中國在近十年內(nèi)基本實現(xiàn)了人口城市化的增速發(fā)展，但中國一直以來實行嚴(yán)格的土地管控制度，從而造成城市人口集中與土地資源緊缺的矛盾越來越突出。據(jù)不完全統(tǒng)計，2011年我國的城市人口有史以來第一次超過農(nóng)村人口，在未來必然會有更多的農(nóng)村人口遷移至城市。中國改革開放發(fā)展30多年，隨著社會生產(chǎn)力水平總體顯著提高，社會生產(chǎn)能力在很多方面進(jìn)入世界前列，人民生活水平顯著提高，社會主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾；在這歷史性的城市化發(fā)展進(jìn)程中，房地產(chǎn)事業(yè)在全國范圍內(nèi)形成了空前的繁榮及建設(shè)規(guī)模，據(jù)2014年底不完全統(tǒng)計結(jié)果，中國的房地產(chǎn)住宅庫存規(guī)模上升了6.2億平方米。

由于城市人口集中與土地資源緊缺的矛盾，城市化進(jìn)程的推進(jìn)必然造成城市中適宜建設(shè)中高層住宅的天然地基逐漸減少，從而使越來越多的項目不得不將構(gòu)筑物建造在較為復(fù)雜的地質(zhì)條件之上。由于場地及地質(zhì)條件的復(fù)雜程度（不均勻地基，不穩(wěn)定地基等）與構(gòu)筑物復(fù)雜程度（高度、體量）的提高，從而使簡單的基礎(chǔ)形式再也無法滿足構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性和適用性的需求，因此造成地基的均勻性及處置措施對構(gòu)筑物的安全尤為重要。

2.地基沉降不均勻產(chǎn)生的原因

在實際工程中地基沉降不均勻產(chǎn)生的原因是多種多樣的，有些是比較容易發(fā)現(xiàn)，并且是可以在構(gòu)筑物施工過程中解決規(guī)避的，比如相鄰荷載對基礎(chǔ)的影響、填土地基等；有些是比較隱蔽的，且不易解決的，比如地質(zhì)條件復(fù)雜，軟硬地基，建筑結(jié)構(gòu)形體復(fù)雜，水文地質(zhì)條件的變化等。

本文主要介紹本人在工程實例中遇到的沉降不均勻?qū)嵗?，簡單敘述不均勻沉降的幾點原因如下：

2.1地基巖土層復(fù)雜

地基巖土層的分布受區(qū)域沉降環(huán)境及發(fā)展環(huán)境的不同，其巖性、分布特征變化較大。

中國北方平原地區(qū)及沿海地區(qū)地基主要以土體為主，甚至部分地區(qū)存在軟土地基。工程上認(rèn)為土是一種較為松散的顆粒組合體，各顆粒之間是存在空隙的，通過側(cè)限壓縮試驗可以很直觀的表明這一點（隨著荷載的增大，土體空隙比e減小，兩者關(guān)系如圖1所示）。由于土體的顆粒成分、性質(zhì)及沉積環(huán)境的不一致，并且在地層中不規(guī)則的分布，因此工程上采用淺基礎(chǔ)形式，難以避免產(chǎn)生不均勻沉降。同時其受多種外界條件的影響，例如：加載速率對基礎(chǔ)沉降的影響，土體飽和度的影響，孔隙水壓力變化的影響等。

中國南方丘陵山區(qū)地基主要以沉積巖、變質(zhì)巖、巖漿巖為主形成山體，上部覆蓋厚度不均的風(fēng)化土體。該地區(qū)巖土層分布往往較多，并不單一存在于地基中；工程上其巖土層的分布厚度、層面起伏程度、是否存在軟弱下臥層等特征，決定其地基的均勻性。若某層巖土局部缺失，層面起伏較大，存在軟弱下臥層等，工程上采用淺基礎(chǔ)形式，在上部荷載的作用下，必然造成地基的不均勻沉降。

若勘察階段布置的勘察手段不合理、勘察工作量不足、地質(zhì)人員的粗心大意，極可能造成巖土層結(jié)構(gòu)分布特征無法查明?？辈靾蟾骘@示的地基軟弱下臥層分布厚度與實際厚度不一致，設(shè)計人員驗算地基沉降時不可避免的出現(xiàn)問題，必然導(dǎo)致地基沉降差的產(chǎn)生。

2.2結(jié)構(gòu)形體復(fù)雜

21世紀(jì)是信息爆發(fā)的時代，也是眼球經(jīng)濟時代，隨著旅游業(yè)的發(fā)展，全世界、全國都在建造不同形態(tài)、不同高度的構(gòu)筑物。近幾年全世界范圍內(nèi)形成建造地標(biāo)性建筑的熱潮，各種結(jié)構(gòu)形體復(fù)雜，層高差異極大的構(gòu)筑物如雨后春筍般不斷冒出，同時構(gòu)筑物的高度也是在不斷的追求更高的發(fā)展，例如中國的北盤江大橋、中國的廣州塔、迪拜哈利法塔、沙特阿拉伯的王國塔等。

結(jié)構(gòu)形態(tài)的多樣化及復(fù)雜性，從而使結(jié)構(gòu)荷載不均勻，極可能造成基礎(chǔ)出現(xiàn)過大沉降差。同時基礎(chǔ)設(shè)計過程中在基底上施加偏心荷載，也會產(chǎn)生不均勻的附加應(yīng)力，從而使基礎(chǔ)傾斜（為保證基礎(chǔ)的一邊不被抬起，一般采用e

2.3場地環(huán)境地質(zhì)條件

場地周邊工程環(huán)境地質(zhì)條件對場地巖土層的影響較大。例如：①樁基施工打樁產(chǎn)生的震動，可能會破壞土體的絮狀結(jié)構(gòu)，造成土體強度明顯降低，查明周邊建筑施工是否采用打樁施工對場地巖土層的評價至關(guān)重要[5]。②場地地基中是否存在季節(jié)性的土體濕度變化，土體濕度變化對地基土影響較大。③周邊建筑及市政工程的施工是否會造成場地水文地質(zhì)條件發(fā)生改變，是否存在地表水下滲到地基土中的風(fēng)險，從而破壞地基土原有的工程特性。

3.地基均勻性的評價范圍及方法

3.1地基均勻性的評價范圍

在工程勘察過程中，首先需要確定該工程的勘察平面范圍及規(guī)范要求的垂直范圍（勘察深度），而后以勘察的平面范圍及垂直范圍作為構(gòu)筑物地基的均勻性評價范圍。

3.2地基均勻性的評價方法

在工程中判斷地基是否為均勻地基，主要依據(jù)壓縮層范圍內(nèi)地基巖土層的分布特征及性質(zhì)的均勻性。本文通過工程實例進(jìn)行簡單分析如下幾點評價分析方法：

（1）通過地貌單元及地質(zhì)單元來判定地基均勻性：勘察過程中首先需確定工程場地是否跨越不同的地貌單元；其次根據(jù)鉆孔資料、場地工程地質(zhì)剖面及實驗結(jié)果，判斷場地巖土層的成因、沉積年代、力學(xué)性質(zhì)，分析同一水平面上地基巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)差異情況，確定建筑物基礎(chǔ)平面是否跨越不同的地貌單元及不同工程地質(zhì)單元[4]，若建筑物基礎(chǔ)平面跨越不同地貌單元或不同工程地質(zhì)單元，工程特性差異顯著，則判定場地地基屬不均勻地基。

工程實例1：某工程，場地地基內(nèi)巖土構(gòu)成自上而下分為：第四系人工雜填土、粉質(zhì)粘土、卵石土，下伏基巖為二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P2w）灰黃色、黑黃色硅質(zhì)巖夾泥巖及灰色、中厚層狀灰?guī)r，在同一水平面上巖土層完全不一致（如圖2所示），地基持力層由中風(fēng)化灰?guī)r及強風(fēng)化硅質(zhì)巖夾泥巖兩套地層組成，地基跨越兩套性質(zhì)完全不同的持力層，因此判定為不均勻地基。

（2）通過地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育情況判定地基均勻性：在工程中遇到由于斷層等地殼運動引起的場地構(gòu)造破碎帶（非全新活動斷裂帶）發(fā)育或構(gòu)造引起的節(jié)理裂隙發(fā)育，導(dǎo)致場地巖體極為破碎（非風(fēng)化破碎巖體），判定場地地基為不均勻地基。

工程實例2：某工程場地地基內(nèi)巖土構(gòu)成分為素填土、卵石土、全風(fēng)化泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖、強風(fēng)化泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖、粘土、卵石土（位于基巖層面以上，硅質(zhì)巖以下）、強風(fēng)化炭質(zhì)頁巖、強風(fēng)化石灰?guī)r、中風(fēng)化破碎灰?guī)r、溶洞、強風(fēng)化構(gòu)造角礫巖、強風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r；由于受區(qū)域構(gòu)造（斷層、向斜核部）影響，地層錯動、倒轉(zhuǎn)，工程地質(zhì)上反映為地層的雜亂無序，地層巖體極為破碎，因此判定為不均勻地基。

（3）通過壓縮層厚度來判定地基的均勻性：由于地基巖土層較多，且分布厚度不一致而在貴州地區(qū)最典型的喀斯特地貌，在貴州地區(qū)廣布紅粘土層，且其分布厚度受地形及基巖風(fēng)化程度影響較大；工程中有些建筑結(jié)構(gòu)荷載不大，則可以考慮淺基礎(chǔ)形式，需要通過判斷地基受力層的壓縮影響范圍深度來判定場地地基的均勻性。

工程實例3：場地地基內(nèi)巖土構(gòu)成自上而下分為：第四系人工素填土、紅粘土，下伏基巖為寒武系婁山關(guān)組（∈ls）灰色、灰白色、厚層狀白云巖，紅粘土地基均勻性評價進(jìn)行分析分析如下：場地紅粘土呈可塑狀，粘性較好，穩(wěn)定性較好，據(jù)野外土芯鑒別，擬建場地紅粘土偶見裂隙，致密狀，結(jié)構(gòu)分類為Ⅰ類；據(jù)土工試驗統(tǒng)計結(jié)果Ir=wL/wP=1.95，Ir=1.4+ 0.0066wL=1.76，Ir>Ir；據(jù)DB22/46-2004表3.1.2-3，紅粘土復(fù)浸水特性類別為Ⅰ類；據(jù)DB22/46-2004表3.1.2-4結(jié)合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》式5.3.8：Zn=b（2.5-0.4lnb）及埋深分布特征對擬建場地紅粘土進(jìn)行均勻性分析如表1所示。

據(jù)表1分析，擬建場地紅粘土層均為土巖結(jié)合不均勻地基。

4.不均勻地基的處置措施

隨著學(xué)科建設(shè)和發(fā)展及工程的需要，現(xiàn)在關(guān)于不均勻地基處理的手段及基礎(chǔ)形式已發(fā)展的較為全面及成熟。地基處理的常用方法有孔內(nèi)深層強夯法、換填墊層法、強夯法、振沖法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、CFG樁法、擠密樁法、單液硅化法和堿液法等，這些方法廣泛應(yīng)用于北方及沿海地區(qū)的土質(zhì)地基中，本文簡單介紹下本人在工程實例中應(yīng)用的一種方法。

樁基礎(chǔ)的沉降變形計算結(jié)果可以用于調(diào)整優(yōu)化基礎(chǔ)形式及樁長、樁徑，以實現(xiàn)沉降變形控制設(shè)計；工程實例中軟硬地基、構(gòu)造破碎帶等復(fù)雜地基，均可以通過樁基來進(jìn)行調(diào)節(jié)控制沉降量。下面簡單介紹一個工程實例計算分析對比：

軟硬地基分布的地層樁基沉降差異明顯（如圖3所示），而通過調(diào)節(jié)不同樁長及樁徑重新分析計算后，沉降差異得到有效控制，控制效果如圖4所示。

據(jù)計算結(jié)果，樁基礎(chǔ)在加大埋深，同時考慮負(fù)摩阻力影響下，達(dá)到減小基底附加壓力的效果，使得樁基持力層沉降得到有效控制，加大樁長前后的沉降控制效果最大達(dá)到37.45mm，效果明顯。

5.結(jié)束語

以上為筆者本著學(xué)習(xí)的態(tài)度所寫的一些關(guān)于從事巖土工程勘察工作以來對于地基均勻性評價及處理的一點淺見，僅供各位同行參考，若有其他建議和不同意見，可以跟本人聯(lián)系，大家互相學(xué)習(xí)，進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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