城市建设与地基沉降的关系

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1、城市建设与地基沉降的关系1.概述地面沉降是在自然和人为因索作用下，由于地壳表层十体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象，是一种不可补偿的永久性环境和资源损失，是地质环境系统破坏所导致的后果。地面沉降具有成生缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大等特点，是一种对资源利用、环境保护、经济发展、城市建设和人民生活构成威胁的地质灾害。地面沉降是自然和人为因素共同作用下产物,主要包括以下几点：1）开发利用地下流体资源。由于抽取地下水，在许多国家和地区产生了地面沉降。20世纪20年代，我国上海、天津在市区

2、集中开采地T水的地区发生地而沉降。华北f•原地下水降落漏斗和地而沉降已经引起广泛关注。2）岩溶塌陷。中国是世界上岩溶最多的国家之一。随着岩溶地区国民经济的飞速发展，岩溶区土地资源、水资源和矿产资源开发不断增强，由此引发的岩溶塌陷问题日益突出，已成为岩溶地区主要地质灾害问题。3）幵采固体矿产。矿山塌陷多分介在矿山的采空区，以采煤塌陷最力突出。中国冇约20个省区发生采空塌陷，以黑龙江、山西、安徽、山东、河南等省最为严重。4）工程环境效应。密集高层建筑群等工程环境效应是近年来新的沉降制约因素，在地区城市化进程屮不断显露，在部

3、分地区的大规模城市改造建设中地面沉降效应明显。2.地面沉降现状以上海为例，自发现沉降以来至1965年，市区地而平均下沉1.76米，最大沉降量达2.63米。这主耍是由于不合理开采地下水所致。20世纪60年代中期开始，经采取压缩地下水开采量，调整地下水开采层次及人工回灌等措施，实现了地面沉降的有效控制。进入20世纪90年代，随着社会经济的发展，上海lU各种基础ik政工程及高层建筑开始大规模建设。而在同一时期，上海地而又明显出现加速沉降现象。由丁•上海屮心城区地下水的丌采得到严格控制，而且回灌量一直大于开采量，地卜*水动态历

4、年来基木保持稳定。在严格控制地下水开采的情况下，密集建筑群诱发的地面沉降已成为地面沉降的主要影响冈素。1.研究进展□前国内外对密集建筑群引起的地面沉降研究较少。施伟华对一些实测资料进行了归纳、比较，论述了建设工程在地面沉降屮所处的重要地位。粪士&根据近年來土足变形提出了加强设计论证、施工监理与行政监督为主的沉降控制对策。严学新、龚士良等通过对上海典型建筑密集区段进行检测分析，指出建筑荷重及其结构形式对地面沉降有明敁的影响。唐益群等(2007)进行了高层建筑群对地而沉降影响的室PJ模型试验研究。试验研究结果表明：上海软土

5、M是地面沉降的主耍组成部分；高M建筑群工程环境效应造成的城区地面沉降的特点是距建筑物1倍基础宽度范围内的地面沉降大于建筑木身的沉降，尤以相邻建筑之间屮心区域地表的沉降量最大；密集高层建筑群之问地表变形存在明显的沉降叠加效应，并使沉降量超过容许值，从而带来不稳定因素。2.城市建设影响地面沉降的表现城iU建设产生地面沉降的原因虽然复杂多样，但是最初主要是由于大量开采地K水造成的，这方而造成的地而沉降也得到了极大的重视。通过对过度开采地卜水引起的地面沉降的成因、机理和影响因素的研究，采取了控制地下水开采、地下水回灌等措施，基

6、本上控制了由大量开采地下水引起的地面沉降。随着城市建设的快速发展，建筑物越来越密集，地面又出现加速沉降的现象。地而沉降与城市建设之间存在相互关系。主要特点冇以T几个方而。(1)地面沉降的增长速率与新增建筑面积的增长速率存在线形关系，建筑总面积增人，地面沉降速率加快，堉速越快，沉降越人。(1)建筑容积率增加，沉降加大,容积率增速越快，沉降增速越大。(2)新建建筑较原冇建筑改造有史为明显的沉降效应，新丌发区比旧区改造沉降效灰明显。(3)集中建设较分散建设地面沉降人。1.地面沉降机理在处理沉降问题时，了解沉降的机理是至关重要

7、的。只冇清楚的了解沉降机理，才能够有针对性的对症下药。1)瞬时沉降(1)冇效应力原理使用太沙基的育效应力概念，可以解释。土M的变形是由宥效应力引起的，外部荷载转化为土层中冇效应力，引起土的变形。(2)砂性土的压缩变形外力作用下，颗粒重新排列、滑动等使土层产生压缩变形。2)主固结沉降荷载开始主要由土中包含的水承担，随着孔隙的不断压缩，土粒间相互错动和华谊使土颗粒蜇新排列，外力转移到十骨架承枳，从而形成土体的固结变形。3)次固结沉降土体次岡结机理至今尚未统一。冇专家认为主要由两部分机械作用组成：即因剪应力而产生的滞流和因静

8、水压力而产生的体积蠕变。所宥这些过程与土骨架本身性质、外载荷的大小以及图层边界条件冇关。2.工程环境效应分析1)基础施工对周边环境的影响城帘化进程引起的附加地面沉降是多种因素共M作用下逐渐累积起来的，引起沉降的原因也括附加荷载作用引起的沉降、工程施工引起的固结压缩、地下水位持续下降引起的沉降。(1)外荷载引起的沉降建筑物荷载随着城