[科普中國]-地基沉降會不會使摩天大樓傾斜或倒塌？

“樓歪歪”、“樓裂裂”“樓脆脆”……人們對這樣的網(wǎng)絡(luò)名詞并不陌生，對房屋傾斜或者開裂這樣的質(zhì)量問題也已司空見慣，甚至有大樓以每年數(shù)厘米的速度不斷下沉，這都是什么原因造成的呢？如何判斷一個建筑物有沒有這些的安全隱患呢？

摩天大樓的地基會不斷下沉嗎？

大家看到的建筑物，其實(shí)只是建筑物的一部分——地面以上的部分。真正支撐整個大樓的，是我們看不見的基礎(chǔ)和地基。地基是建筑物地面以下原有的巖土，是漫長地質(zhì)歷史中風(fēng)化、沉積等作用積累的結(jié)果。地基土一般是呈層狀的，不同土層具有不同的成分、年代、物理和力學(xué)性質(zhì)，有些土層只有幾厘米厚，有些厚達(dá)十幾米。這些土層在自身重力作用下已基本成型，不會發(fā)生大的變形。但如果在地基上修建房屋，相當(dāng)于給土層施加了一個額外的荷載，土層受壓之后會壓縮變形，其結(jié)果就是地面開始下沉。如果不同位置的下沉速度和沉降量不一樣，建筑物就會發(fā)生傾斜、開裂。

其實(shí)，大家不用擔(dān)心，工程設(shè)計(jì)師們想出了科學(xué)的解決辦法，那就是加固基礎(chǔ)。基礎(chǔ)是建筑底部與地基接觸的承重結(jié)構(gòu)，它可以把建筑的上部荷載傳給地基。常見的基礎(chǔ)形式有樁基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等，用以適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)形式的建筑物。基礎(chǔ)可以承接上部建筑物荷載，并傳遞到地基深處的堅(jiān)硬土層。堅(jiān)硬土層的承載能力高，不易變形，同時，可以通過調(diào)整基礎(chǔ)的受力面積和長度，消除不同荷載位置的不均勻沉降。

現(xiàn)代城市中的摩天大樓，基礎(chǔ)一般深入地下幾十米。比如總高度632米的上海中心大廈，地下打入了近千根鉆孔灌注樁，每根樁的長度均超過80米。只要基礎(chǔ)能有效傳遞和分散大樓荷載，就算在上海這樣的軟土地基上，也能夠大大降低地基土層的沉降量，消除不均勻沉降，使大樓能夠堅(jiān)固屹立，巋然不動。如果有些建筑物的設(shè)計(jì)不合理，或者施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，就可能會發(fā)生“樓裂裂”、“樓歪歪”這樣的悲劇了。

歐洲的摩天大樓

上海越來越“矮”之謎

世界聞名的大都市上海，每年都有不少高樓拔地而起，但與此相反的是，上海的地面高度卻一直在下降，甚至有人擔(dān)心，若干年之后上海會不會變成一片汪洋？

上海地處長江的入?？?，千百萬年來，長江攜帶著滾滾泥沙，一層層地堆積在入?？?，形成了長江三角洲平原，所以這一帶土質(zhì)松軟，地基承載力較低。上海處于江海匯合的前沿，其地基土質(zhì)普遍軟弱，如果過度抽取地下水，填充在沙土顆?？紫堕g的水會被抽取或擠出，孔隙受到壓縮，土體的體積減小，導(dǎo)致地面下沉。據(jù)測量，從1921年至1965年，由于無節(jié)制地抽取地下水，上海市區(qū)共沉降了1.69米！所幸這一局面在限制開采并向地下灌水后得到抑制。從1966年至2000年，上海市區(qū)累計(jì)平均沉降量只有218毫米，而這段時間的沉降則主要是因?yàn)榇罅啃藿ǜ邩谴髲B，使地表壓力增大導(dǎo)致土層壓縮。這種少量的沉降普遍存在，也是在可控范圍內(nèi)的。如今上海雖然仍在緩慢下沉，但幾百年之內(nèi)“沉入大?！钡奈C(jī)已經(jīng)消除。

不僅在上海，全國像長江三角洲、珠江三角洲、華北平原等地區(qū)的很多城市都面臨著不斷下沉的困境，主要原因還是對地下水資源的過度開采，由此導(dǎo)致地面下陷，道路和房屋開裂，甚至海水倒灌到地下水體中，使淡水變咸，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的傷害。面對日益臨近的下沉危機(jī)，城市應(yīng)有限制和有計(jì)劃地使用地下水，采用回灌和修復(fù)手段控制地面沉降。同時，每個人都應(yīng)從自身做起，節(jié)約用水，保護(hù)珍貴的水資源。

高樓林立的大上海

影響地基穩(wěn)定性的因素有哪些？

影響地基穩(wěn)定性的因素，主要是巖土工程條件、地質(zhì)環(huán)境條件、建（構(gòu)）筑物特征等。

巖土工程條件包括：組成地基的巖、土物理力學(xué)性質(zhì)，地層結(jié)構(gòu)。特別是有特殊性巖土，比如隱伏的破碎或斷裂帶，地下水滲流等特殊情況。

地質(zhì)環(huán)境條件包括：是否建造在斜坡上、邊坡附近、山區(qū)地基上，建（構(gòu)）筑物與不良地質(zhì)作用、特殊地貌的關(guān)聯(lián)度和可能引起地基破壞失穩(wěn)的各種自然因素或組合。如巖溶、采空區(qū)、震陷、活動斷裂、滑坡、崩塌、地面沉降、地震液化、岸邊河流沖刷等。

建（構(gòu)）筑物特征：驗(yàn)算地基穩(wěn)定性實(shí)質(zhì)上就是驗(yàn)算地基極限承載能力是否滿足建（構(gòu)）筑物要求。建筑物的地基變形計(jì)算值，不應(yīng)大于建筑物地基允許變形值。對高層建筑和高聳構(gòu)筑物基礎(chǔ)的埋置深度，應(yīng)滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。

高樓大廈的地基工程

本作品為“科普中國-科學(xué)原理一點(diǎn)通”原創(chuàng) 轉(zhuǎn)載時務(wù)請注明出處