不平均沉降

不平均沉降，是一種通常出現於堆填土地的現象。沉降主要成因為泥受壓增加，例如加建建築物，泥中水分流出，泥體積減少，引致下陷，主要發生在污泥、粉粒、粘粒的泥層。另一原因為泥層中包含腐植質，當腐植質被分解，令泥體積減少，引致下陷。因土層結構和土面施力情況不同，不同部分的沉降皆不相同，引致不平均沉降。

基本介紹

• 中文名：不平均沉降
• 外文名：Differential Settlement
• 學科：土木工程
• 影響：引致路面下陷
• 發生地方：污泥、粉粒、粘粒
• 原因：受力不平衡

概述

不平均沉降，亦作不均勻沉陷，是一種通常出現於堆填土地的現象，是反映土木工程結構基礎的變性特徵的重要指標。不平均沉降若在路面上出現，可能會引致路面下陷，若在飛機跑道出現的話，更可能會釀成飛行事故。而建築物的地基若產生不平均沉降的現象，更會危及建築物的安全。沉降主要成因為泥受壓增加，如加建建築物，泥中水分流出，過度抽取地下水、不斷拔地而起的高層建築、捷運施工也是造成的“不均勻沉降”的原因。不平均沉降若在路面上出現，可能會引致路面下陷，若在飛機跑道出現的話，更可能會釀成飛行事故。而建築物的地基若產生不平均沉降的現象，小則令建築物傾斜，大則影響建築物的結構。

解決方法

為解決不平均沉降，一般都會在建築工地上打樁，把樁基打至地底的岩石表面為止，使堆填地的沉降不致於影響建築物的安全。 而對於路面或飛機跑道，則會在表面鋪上至少一英尺厚的鋼筋混凝土，使沉降發生時，路面足以承託交通所帶來的壓力。 另一方法是先挖走引致沉降的泥層，通常為污泥、粉粒、粘粒及腐植質，常為舊海床或舊樹林，回填一般填土和壓實。 或把去水帶由地面打進引致沉降的泥層，再在工地上堆上重物如泥、石塊、石矢，增加泥土壓力，逼出水份，加速沉降。沉降達到一定程度後再建造。 或使用塊狀地基或隔橂地基，把建築物浮在地基上，減少不平均沉降的影響。

建築設計措施

1）建築措施建築的平面形狀應力求簡單，規則整齊，儘量避免形狀複雜、陰角太多、建築物有顯著的高差或荷載差異。在軟土地區建築物的裂縫事故，往往是在高度或荷載有差異的建築物為多見，尤其是高、低或輕、重單元連成一體未設定沉降縫時易發生。

2）保障質量加強原材料的進場驗收，禁止不合格的材料進入施工現場。在進行砌磚時應遵循上、下錯縫，內外搭砌的砌築法。並注重砌體與非結構構件的可靠連線，來提高牆體的整體性。

3）設定圈樑在建築物的基礎和頂層處，宜各設定一道鋼筋混凝土圈樑。其他各層可隔層設定，其主要作用是增強建築物的整體性。它在一定程式上能防止或減少裂縫的出現，即使出現了裂縫也能阻止其發展。

4）建築物的長高比及合理布置縱橫牆由磚石結構建築的縱橫牆應當儘量保證貫通，橫牆之間應保持適當距離，一般不超過建築物寬度的1.5 倍為宜。縱橫牆儘量保持直線，減少轉折點，這樣可以最大程度的提高建築物的整體性。

5）設定沉降縫利用沉降縫可以有效地將建築物進行分割，進而實現單元體化。從而使得各個單元體之間的沉降可以產生互補，減少不均勻沉降帶來的對建築物的不利影響。對於長度較長的建築物以及不同建築時期或者同一建築時期的不同部位都應該進行沉降縫施工，並保證沉降縫寬度的要求。

6）相鄰兩個建築物的影響建築物不僅僅使建築物的地基發生形變，由於壓力的擴散作用，將會導致相鄰的土層也發生形變。因此，在建設建築物時，兩個建築物之間應當保持一定的安全間距。

結構設計措施

1）減輕建築的荷載在建築設計時儘量減少自重應力，採用的建材計量選用自重輕、強度高的材料。同時還可以採用建設地下室或者半地下室的措施，來減少建築物的沉降量。

2）增加建築物的強度以及剛度儘可能的控制建築物的長高比，並可以適當的增加橫牆的數量，這樣有助於增加建築物的整體性和剛度。在此之外，可以從建築物的結構上出發，增強建築物的整體性。即便發生較大的沉降，也可避免發生較大的撓曲變形。在一定程度上減少裂縫的發生，即便產生了裂縫，也可以阻止裂縫的繼續擴大發展。

3）建築物的上部結構應當採用靜定結構建築體系針對地基比較軟弱的建築物、工業廠房，都可以考慮採用靜定結構的結構體系，這樣可以減輕不均勻沉降帶來的後果。

4）設定施工後澆帶設定施工後澆帶，這是一種先“放”後“抗”的方法，進行後澆帶的部位通常設定在建築的主樓以及副樓的結構受力比較小的部位。在分別對建築物的主樓以及副樓進行澆帶施工時，應該從基礎梁、牆、基礎頂板到上部結構的梁和板都提前預留出進行澆帶施工的地方。等待主樓與副樓完工之後，再利用鋼筋混凝土將主、副樓進行補強施工，使整個結構連成一個整體。這樣施工可以先對建築物的沉降進行先“放”，使得建築物發生一部分沉降之後再進行澆帶施工，再進行“抗”。即通過構造措施，提高砌體強度，加強牆體的整體性和抗裂能力，減少牆體變形。

地基基礎設計措施

1）在地基基礎設計時，應當以控制建築物變形為主。設計單位在進行設計時，應當對基礎最終沉降以及偏心距離進行有效的驗算。

2）在進行基礎地基設計時，設計人員應當有意識的針對建築物的剛度和強度進行加強。採用各種形式，減少或者消除基礎的撓曲變形。

3）當低級的本身力學性能不能夠滿足建築的的支撐需求時，必須要採取一定的技術措施對其進行處理。

4）對於同一建築物，應當儘量採用相同的基礎，併兼基礎埋置在同等厚度的土層之中。如果採用不同的基礎形式，建築物的上部結構必須要斷開，尤其是在地震區。

填海工程

現時的填海工程都會先把海底的污泥挖起，然後再進行堆填。這是因為海底下的污泥其實是一種物理結構很不穩定的沙水混合物，一但施以壓力，會把水從污泥中逼出。因此，若不先把海底下的污泥挖走，當混合物的水份流失，就會使地表下陷。但挖污泥會破壞水中生態，亦有可能翻起海床中的重金屬。故挖污泥的工程有法例規管，必有環境評估及監控，所挖的海泥亦有指是存放區。現填海工程多以去水帶加上預壓泥層為主。 現時香港將軍澳填海區的不平均沉降現象，都是因為填海前的工作做得不夠好而引致。慶幸的是，這些沉降現象只有路面受影響，但人行道的下沉，亦對居民的出入造成不便。

因素

地質因素

由於基岩起伏，局部土質不均勻，覆土層的厚度不同，常常使建築物一部分基礎置於堅硬的基岩上，另一部分基礎置於硬土層上。或者於地基土質軟弱，地基下臥層軟土厚度較大，土的壓縮性較大，存在暗溝、洞穴等。地基含水量變化不正常，受壓後都會使建築物地基產生不均勻沉降。

勘察因素

勘察單位不按規定操作，如鑽探中布孔不準確或孔深不到位，造成地質報告的準確性差、真實性不高。實際施工時，有些工程甚至不進行有效的地質勘察盲目施工。

設計因素

建築物長度太長；建築體型比較複雜、凹凸轉角多；或有層高高差及荷載顯著不同的；未在適當的部位設定沉降縫；基礎及建築物整體剛度不足；地基處理不當，基礎設計不合理；相鄰建築物複合地基的影響等設計方面的失誤。

施工因素

沒有認真驗槽；施工排水方案不合理；對建築物任意改建、擴建；牆體砌築時砂漿強度偏低、灰縫不飽滿，拉結筋不按規定標準設定等。

其他因素

大量開採地下水，建築物使用不當。隨意改變房屋用途，增大荷載或增加振動，破壞牆體，導致建築物不均勻沉降、牆體開裂、結構破壞。