快科技资讯 02月01日
每年超过0.3厘米的下沉 我们的房子怎么办
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本文探讨了建筑沉降的原因、应对措施及预防方法。沉降是由于重力作用下土壤压缩所致,城市沉降普遍存在。文章介绍了国标对建筑沉降的允许标准,以及不均匀沉降的危害。针对已发生的沉降,文章阐述了基础加固、地基处理和结构修复等方法。文章还通过杭州东站、中苏友好大厦、比萨斜塔和旧金山千禧大厦等案例,分析了均匀沉降和不均匀沉降的不同影响,以及纠偏的挑战。最后强调,预防胜于治疗,详细的地质勘探和因地制宜的施工方案是避免沉降问题的根本。

🌍 建筑沉降的普遍性: 沉降是自然现象,因重力作用下土壤压缩导致,不仅单个建筑会沉降,整座城市也会缓慢下沉。中国有45%的中大型城市每年平均沉降超过0.3厘米。

📐 沉降标准与风险:国家标准对建筑沉降有详细规定,包括允许沉降量和不均匀沉降差的控制。不均匀沉降会导致建筑歪斜和坍塌,远比均匀沉降危险。

🛠️ 沉降的应对措施:针对已发生沉降的建筑,可采取基础加固、地基处理和结构修复等措施。例如,比萨斜塔通过在塔基下方取土的方式进行纠偏,使其倾斜程度回到安全范围。

🏢 案例分析:文章通过多个案例,如杭州东站的均匀沉降、中苏友好大厦的快速均匀沉降、比萨斜塔的不均匀沉降以及旧金山千禧大厦的严重不均匀沉降,深入分析了沉降的不同表现形式和应对难度。

🚧 预防胜于治疗:预防沉降的关键在于详细的地质勘探和因地制宜的施工方案。事先充分考虑土壤结构、承载力、含水率等因素,可以有效避免沉降问题的发生。

除了西湖醋鱼,杭州还有哪些地方特色呢?

作为一个杭州人,差评君会自嘲地说:还有沉降东站!

杭州的东站建设于 1992 年,在 2008 年改扩建后一度是亚洲最大的火车站。但近年来火车站站台沉降却愈发严重,有些地方列车车门和站台相差居然达到三十多厘米。

此外还有北京的火车西站、同济大学的南楼都被人发现,有很明显的沉降。

上海的中苏友谊大厦,沉降量甚至达到了 1.9 米!这些沉降现象,都是怎么回事?难道建筑的沉降发生了,咱们就没办法去修复它吗?

大家好,之前的视频怎么和大家聊过如何建造大楼、如何拆除大楼,那今天咱们来聊一聊,建筑要是发生了沉降,该怎么办?

沉降是怎么发生的如果我们将时间拉长,就会发现,即便是不朽的山岳,也会在时间的作用下,如同流水那样变换着形态。

在重力的作用下,建筑物下方的土壤,无法避免得会被逐渐压缩,建筑也随之下沉。

别说是单一的建筑了,整座城市都会在时间中缓慢地下沉。

数据显示,中国 45%的中大型城市,每年平均沉降幅度超过0.3 厘米。

沉降总是持续而缓慢地发生着,对于现在的人类来说,其实没有一个特别好的解决方式,我们只能在一定程度上去控制它。

如何尽可能避免沉降在国标 5007-2011 这份文件里,详细规定了我国建筑物沉降的允许标准。

一个建筑的允许沉降范围,会受到土壤条件、建筑类型、建筑高度以及重量的影响。

国标中,有一整套非常细致而复杂的方案去计算它。

通常来讲,我们常见的单层排架结构建筑允许的总沉降量不超过 200mm。而高耸结构,允许的沉降量比较大,但通常也不会超过 400mm。

如果沉降是缓慢而且均匀地整体下沉,那这个影响,其实不是很大。我们比较害怕的,是出现不规则沉降,表现为建筑歪斜、坍塌等。

而对于不均匀沉降差所导致的建筑形变等问题,这份国标文件同样给出标准:通常应控制在0.5%以下。

如何拯救沉降的建筑物但是总是会有一些建筑物,会因为一些原因发生远超预期的大幅度沉降。

比如咱们之前提到,如果放在软土层上,土地原本就松软,沉降幅度就会尤其明显。

杭州的沉降东,就是一个很明显的例子。因为东站正位于钱塘江下游的冲积平原上,地势低平,受水文、地理和气候影响,这里沉积有大量的粘土、粉砂和砂层,土地松软得就像是一块豆腐,因而很容易发生沉降。

此外,城市超采地下水,导致地下水位巨大变化,形成地下空腔,也是常见的沉降发生原因。

城市开展地下空间建设的时候,施工对土壤的扰动,也可能会导致周围建筑的沉降。当沉降真的发生了,我们该怎么办呢?

怎么拯救其实也很简单。

施工团队会评估建筑的沉降情况,然后通过基础加固、地基处理、结构修复三管齐下的方式来改善建筑的沉降问题,配合后续的沉降监测,确保建筑的沉降回到一个可以被人接受的程度。

均匀沉降-中苏友好大厦一般来说,均匀沉降,不太会影响建筑的正常使用,比如杭州的东站。

当然,一些差友可能会说,沉降东站去过的人都知道,是站台两边沉降,中间不沉,这站台都斜了,为什么是均匀沉降呢?

因为实际上咱们从照片上就能看出,这个地方其实设置了很明显的沉降缝,将整个站台切割成了一段段的,两端沉降下去的部分,其实倒还蛮均匀的。

但……也有例外。上世纪五十年代,中苏友好大厦在上海落成,也就是我们今日的上海展览中心。

当时中国建筑师写的《向苏联专家学习的体会》里提到过一个趣闻:

因为上海是软土地基,所以造高楼一般都得打桩,但苏联专家认为只要让建筑均匀地沉降就行,所以中苏友好大厦没有打一根桩,而是用钢筋混凝土在底部浇出了一个“箱形基础”,再在上面盖楼。

然后,好消息是:的确算是均匀沉降。

坏消息是:沉降得有点儿太快了……

从 1955 年到 1957 年,中苏友好大厦沉降了约 1.46 米,大厦内多处开裂。

所幸,1957 年,专家们通过对这栋建筑的地基土分析发现,虽然说地基土为高压缩性的淤泥质土,但是在这三年内的沉降,已经将展览馆下面的土给压得很结实了,土内的孔隙减少,孔隙中的水和空气也逐渐被压出,地基的承受力,是没问题的。

这也算是负负得正、误打误撞了吧。(苏联专家:我都说了没问题. jpg )

因此,在对大厦进行了一番修补之后,这栋建筑仍然能继续投入使用,直到今天,它都作为一个历史的见证者,屹立在上海。

中苏友好大厦,万幸的在于,它的沉降还算比较均匀。如果是不均匀沉降,那就很麻烦了。

不均匀沉降 -比萨斜塔我们熟悉的比萨斜塔,就是一个不均匀沉降的典型案例。放在现代,不均匀沉降的案例,也时有发生。把倾斜的建筑扶正,这个工程,就被叫做建筑物纠偏。

这个就比一般的沉降要麻烦许多。比如,在发生沉降的时候,工程上一般会通过灌浆等方法加固地基,但对于已经发生歪斜的建筑,如果贸然加固地基,反而可能导致施工过程中沉降加速。

在上世纪 30年代,当时的意大利政府为了修复斜塔,在塔基下一口气灌入 80吨水泥,结果就反而导致了斜塔的进一步倾斜。

一般来说,建筑的纠偏,首先第一步就是把建筑物扶正,让它回到“均匀沉降”的状态。

1990年,意大利政府为了挽救比萨斜塔,暂时向公众关闭了这座塔楼。在尝试了大量不同的方法,并测得详实数据之后,1999 年,施工团队开始用挖掘取土的方法进行纠偏。

他们在塔基下方取土,让西北侧的土壤变得松软。这样一来,斜塔自然会朝着西北方向逐渐回落。

这种取土之法卓有成效,塔身于是逐渐回正。到了 2001 年,比萨斜塔已经累计回正了 43.1 厘米。

当然,由于比萨斜塔早已经成为意大利知名的地标性建筑,所以建筑团队也没有将它彻底扶正,只是让比萨斜塔的倾斜程度回到了一个安全范围。

随后,再加固塔基,并用仪器实时监控沉降,确保如今的比萨斜塔处于一个“健康”的状态。

当然,无论怎么样,并不是所有的建筑物,在发生沉降后都有的救。。。。

著名负面案例-旧金山千禧大厦

这是旧金山的千禧大厦。58 层,高 197 米,曾是旧金山最高的住宅楼,因其前卫大胆的设计而多次获奖。

这座大厦当年一开盘就迅速售罄,内部的公寓平均售价高达两百万美元。

然而,在施工完成之前,工程师就已经发现这座大楼,开始缓慢下沉并且发生倾斜。原因很简单。

旧金山的土壤比较脆弱,无法承受过高的重量,所以,施工团队在建筑地基下方,打下了 950根深入地下 13 至 17 米的混凝土桩用于支撑大厦。

但是,施工团队忽略了一点,在旧金山这个地方,沙质底地层的更下方,还有一层厚实而且柔软的沉积海湾泥。

而在千禧大厦自身的重量,以及周围和大厦同时期建设的其他施工工程影响下,这些海湾淤泥就像是一块橡皮泥似的被压扁了。

然后就导致,大楼以远超预期的速度开始沉降,而且这种沉降还不均匀,西北方向的沉降幅度遥遥领先,致使大楼开始倾斜。

到了 2018 年的时候,千禧大厦已经朝着西北方向,倾斜了超过 40厘米,变成了肉眼可见的“歪楼”。

即便如此,专家仍然试图用一系列数据和报告来向大家证明:这种沉降和倾斜是安全的,没问题,完全可以住人!

但是大厦的住户纷纷表示:NoNoNo !我虽然不太懂科学,但我太懂你们这帮资本家的那张破嘴了!要住你们住,我才不干!

所以很快就有人向千禧大厦的开发商提起了诉讼,就一个要求:

旧金山千禧大厦的扶正失败退钱是不可能的,不规则沉降既然已经发生,那接下来就只好想办法扶正了。

为了挽救大楼,施工团队想的第一个办法是:加深基桩,把原本的基桩延长个五十多米,一口气直接穿过淤泥层,打入更深处的岩层上。

但随后大家算了一笔账,发现不太行,加长原有的基桩实在太费钱了,甚至还不如直接重建一座大厦。但就这么放弃肯定也不行。

于是工程团体很快就想出了另一个更具可行性的方案。

整个计划大致可以分为三步走。

第一步,是在大楼沉降最严重的西、北两面,打下 52 根新的增强桩。这些增强桩将长达七十多米,直接钉入基岩当中。与此同时,还要通过注浆加固法,固化大厦下方原本的基础。

第二步,是用一块外延伸板将大楼底板和这些增强桩连接起来,以分摊大楼承受的压力。这块外延板可以在增强桩上,上下自由活动。

所以,第三步,就是用液压装置,将整个大楼底板缓慢地抬升起来,以扶正大楼。

想法虽然很好,但实际上……从 2021 年 5 月,施工开始的那一刻起,大厦西侧的沉降速率就开始迅猛上升。

等 24 根西侧钢管施工完毕之后,大厦的沉降量增加了相当于此前一年的量,大厦的沉降肉眼可见地进一步增大。

等到 2021 年 8 月 22 日,整个工程被紧急叫停的时候,大楼已经变成旧金山斜塔了。

总的来说从上述的如许多案例中,我们不难看出,其实人们修复各种沉降问题的方法,虽说细节上存在差异,但整体思路是相似。

就是对建筑原有的基础进行补强,然后该扶正就扶正,该修复就修复。

但是,从根本上看,解决沉降问题的真正关键不在于事后修复,而在于提前避免问题。历史上无数的案例,包括最近发生的事故,都提醒我们,工程安全,是不可逾越的红线。

这就要求我们从一开始就做好准备,先进行详细而全面的地质勘探,充分考虑到土壤结构、承载力、含水率等因素,接着,再因地制宜地去设计施工方案。

正所谓,善战者无赫赫之功。任何的修补与加固都无法替代最初的精心策划和精确施工,而这一份细致和远见,才是让我们的建筑能在岁月流转中,依旧稳固如初的真正保障。

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