詹京奎

摘要：地基的均匀性是岩土工程工作中较为重要的一项内容，直接关系到建筑物的安全，不容马虎。本文对地基均匀性的重要性进行论述，分析了产生地基不均匀沉降的原因，并结合工程实例及我国的《建筑地基基础设计规范》《高层建筑岩土工程勘察规程》等参考资料，介绍分析了地基均匀性的评价范围及方法，并对不均匀地基的处置措施进行简要叙述。

关键词：复杂地基；均匀性分析；评价范围及方法；处置措施；构筑物安全

1.地基均匀性的重要性

正所谓万丈高楼平地起，所有的构筑物的地基都是建立在稳定的地层上的，构筑物上部的荷载通过墙柱连接最终都作用于下伏稳定地层中，在稳定地层与构筑物连接部位的结构及地层，我们称之为地基与基础，地基与基础的稳定性及均匀性是整个构筑物安全和满足使用要求的关键之一[1]。

在当今的中国由于城镇化建设及全面建成小康社会的共同需要，中国在近十年内基本实现了人口城市化的增速发展，但中国一直以来实行严格的土地管控制度，从而造成城市人口集中与土地资源紧缺的矛盾越来越突出。据不完全统计，2011年我国的城市人口有史以来第一次超过农村人口，在未来必然会有更多的农村人口迁移至城市。中国改革开放发展30多年，随着社会生产力水平总体显著提高，社会生产能力在很多方面进入世界前列，人民生活水平显著提高，社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾；在这历史性的城市化发展进程中，房地产事业在全国范围内形成了空前的繁荣及建设规模，据2014年底不完全统计结果，中国的房地产住宅库存规模上升了6.2亿平方米。

由于城市人口集中与土地资源紧缺的矛盾，城市化进程的推进必然造成城市中适宜建设中高层住宅的天然地基逐渐减少，从而使越来越多的项目不得不将构筑物建造在较为复杂的地质条件之上。由于场地及地质条件的复杂程度（不均匀地基，不稳定地基等）与构筑物复杂程度（高度、体量）的提高，从而使简单的基础形式再也无法满足构筑物结构安全性、稳定性和适用性的需求，因此造成地基的均匀性及处置措施对构筑物的安全尤为重要。

2.地基沉降不均匀产生的原因

在实际工程中地基沉降不均匀产生的原因是多种多样的，有些是比较容易发现，并且是可以在构筑物施工过程中解决规避的，比如相邻荷载对基础的影响、填土地基等；有些是比较隐蔽的，且不易解决的，比如地质条件复杂，软硬地基，建筑结构形体复杂，水文地质条件的变化等。

本文主要介绍本人在工程实例中遇到的沉降不均匀实例，简单叙述不均匀沉降的几点原因如下：

2.1地基岩土层复杂

地基岩土层的分布受区域沉降环境及发展环境的不同，其岩性、分布特征变化较大。

中国北方平原地区及沿海地区地基主要以土体为主，甚至部分地区存在软土地基。工程上认为土是一种较为松散的颗粒组合体，各颗粒之间是存在空隙的，通过侧限压缩试验可以很直觀的表明这一点（随着荷载的增大，土体空隙比e减小，两者关系如图1所示）。由于土体的颗粒成分、性质及沉积环境的不一致，并且在地层中不规则的分布，因此工程上采用浅基础形式，难以避免产生不均匀沉降。同时其受多种外界条件的影响，例如：加载速率对基础沉降的影响，土体饱和度的影响，孔隙水压力变化的影响等。

中国南方丘陵山区地基主要以沉积岩、变质岩、岩浆岩为主形成山体，上部覆盖厚度不均的风化土体。该地区岩土层分布往往较多，并不单一存在于地基中；工程上其岩土层的分布厚度、层面起伏程度、是否存在软弱下卧层等特征，决定其地基的均匀性。若某层岩土局部缺失，层面起伏较大，存在软弱下卧层等，工程上采用浅基础形式，在上部荷载的作用下，必然造成地基的不均匀沉降。

若勘察阶段布置的勘察手段不合理、勘察工作量不足、地质人员的粗心大意，极可能造成岩土层结构分布特征无法查明。勘察报告显示的地基软弱下卧层分布厚度与实际厚度不一致，设计人员验算地基沉降时不可避免的出现问题，必然导致地基沉降差的产生。

2.2结构形体复杂

21世纪是信息爆发的时代，也是眼球经济时代，随着旅游业的发展，全世界、全国都在建造不同形态、不同高度的构筑物。近几年全世界范围内形成建造地标性建筑的热潮，各种结构形体复杂，层高差异极大的构筑物如雨后春笋般不断冒出，同时构筑物的高度也是在不断的追求更高的发展，例如中国的北盘江大桥、中国的广州塔、迪拜哈利法塔、沙特阿拉伯的王国塔等。

结构形态的多样化及复杂性，从而使结构荷载不均匀，极可能造成基础出现过大沉降差。同时基础设计过程中在基底上施加偏心荷载，也会产生不均匀的附加应力，从而使基础倾斜（为保证基础的一边不被抬起，一般采用e

2.3场地环境地质条件

场地周边工程环境地质条件对场地岩土层的影响较大。例如：①桩基施工打桩产生的震动，可能会破坏土体的絮状结构，造成土体强度明显降低，查明周边建筑施工是否采用打桩施工对场地岩土层的评价至关重要[5]。②场地地基中是否存在季节性的土体湿度变化，土体湿度变化对地基土影响较大。③周边建筑及市政工程的施工是否会造成场地水文地质条件发生改变，是否存在地表水下渗到地基土中的风险，从而破坏地基土原有的工程特性。

3.地基均匀性的评价范围及方法

3.1地基均匀性的评价范围

在工程勘察过程中，首先需要确定该工程的勘察平面范围及规范要求的垂直范围（勘察深度），而后以勘察的平面范围及垂直范围作为构筑物地基的均匀性评价范围。

3.2地基均匀性的评价方法

在工程中判断地基是否为均匀地基，主要依据压缩层范围内地基岩土层的分布特征及性质的均匀性。本文通过工程实例进行简单分析如下几点评价分析方法：

（1）通过地貌单元及地质单元来判定地基均匀性：勘察过程中首先需确定工程场地是否跨越不同的地貌单元；其次根据钻孔资料、场地工程地质剖面及实验结果，判断场地岩土层的成因、沉积年代、力学性质，分析同一水平面上地基岩土层的物理力学性质差异情况，确定建筑物基础平面是否跨越不同的地貌单元及不同工程地质单元[4]，若建筑物基礎平面跨越不同地貌单元或不同工程地质单元，工程特性差异显著，则判定场地地基属不均匀地基。

工程实例1：某工程，场地地基内岩土构成自上而下分为：第四系人工杂填土、粉质粘土、卵石土，下伏基岩为二叠系上统吴家坪组（P2w）灰黄色、黑黄色硅质岩夹泥岩及灰色、中厚层状灰岩，在同一水平面上岩土层完全不一致（如图2所示），地基持力层由中风化灰岩及强风化硅质岩夹泥岩两套地层组成，地基跨越两套性质完全不同的持力层，因此判定为不均匀地基。

（2）通过地质构造发育情况判定地基均匀性：在工程中遇到由于断层等地壳运动引起的场地构造破碎带（非全新活动断裂带）发育或构造引起的节理裂隙发育，导致场地岩体极为破碎（非风化破碎岩体），判定场地地基为不均匀地基。

工程实例2：某工程场地地基内岩土构成分为素填土、卵石土、全风化泥质页岩夹硅质岩、强风化泥质页岩夹硅质岩、粘土、卵石土（位于基岩层面以上，硅质岩以下）、强风化炭质页岩、强风化石灰岩、中风化破碎灰岩、溶洞、强风化构造角砾岩、强风化炭质灰岩；由于受区域构造（断层、向斜核部）影响，地层错动、倒转，工程地质上反映为地层的杂乱无序，地层岩体极为破碎，因此判定为不均匀地基。

（3）通过压缩层厚度来判定地基的均匀性：由于地基岩土层较多，且分布厚度不一致而在贵州地区最典型的喀斯特地貌，在贵州地区广布红粘土层，且其分布厚度受地形及基岩风化程度影响较大；工程中有些建筑结构荷载不大，则可以考虑浅基础形式，需要通过判断地基受力层的压缩影响范围深度来判定场地地基的均匀性。

工程实例3：场地地基内岩土构成自上而下分为：第四系人工素填土、红粘土，下伏基岩为寒武系娄山关组（∈ls）灰色、灰白色、厚层状白云岩，红粘土地基均匀性评价进行分析分析如下：场地红粘土呈可塑状，粘性较好，稳定性较好，据野外土芯鉴别，拟建场地红粘土偶见裂隙，致密状，结构分类为Ⅰ类；据土工试验统计结果Ir=wL/wP=1.95，Ir=1.4+ 0.0066wL=1.76，Ir>Ir；据DB22/46-2004表3.1.2-3，红粘土复浸水特性类别为Ⅰ类；据DB22/46-2004表3.1.2-4结合《建筑地基基础设计规范》式5.3.8：Zn=b（2.5-0.4lnb）及埋深分布特征对拟建场地红粘土进行均匀性分析如表1所示。

据表1分析，拟建场地红粘土层均为土岩结合不均匀地基。

4.不均匀地基的处置措施

随着学科建设和发展及工程的需要，现在关于不均匀地基处理的手段及基础形式已发展的较为全面及成熟。地基处理的常用方法有孔内深层强夯法、换填垫层法、强夯法、振冲法、高压喷射注浆法、预压法、CFG桩法、挤密桩法、单液硅化法和碱液法等，这些方法广泛应用于北方及沿海地区的土质地基中，本文简单介绍下本人在工程实例中应用的一种方法。

桩基础的沉降变形计算结果可以用于调整优化基础形式及桩长、桩径，以实现沉降变形控制设计；工程实例中软硬地基、构造破碎带等复杂地基，均可以通过桩基来进行调节控制沉降量。下面简单介绍一个工程实例计算分析对比：

软硬地基分布的地层桩基沉降差异明显（如图3所示），而通过调节不同桩长及桩径重新分析计算后，沉降差异得到有效控制，控制效果如图4所示。

据计算结果，桩基础在加大埋深，同时考虑负摩阻力影响下，达到减小基底附加压力的效果，使得桩基持力层沉降得到有效控制，加大桩长前后的沉降控制效果最大达到37.45mm，效果明显。

5.结束语

以上为笔者本着学习的态度所写的一些关于从事岩土工程勘察工作以来对于地基均匀性评价及处理的一点浅见，仅供各位同行参考，若有其他建议和不同意见，可以跟本人联系，大家互相学习，进步。

参考文献：

[1]黄生根，吴鹏，戴国亮.基础工程原理与方法[M].武汉：中国地质大学出版社， 2009.

[2]东南大学，浙江大学，湖南大学，苏州科技学院.土力学（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社， 2005.

[3]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S]. 2011.

[4]JGJ 72-2004.高层岩土工程勘察规范[S]. 2016.

[5]赵阳，刘魁，等.半岩半土地基不均匀沉降的变刚度复合地基方案研究[J].河北工程大学学报（自然科学版）， 2018， 35（03）：23-28.