差異沉降

為解決不平均沉降，一般都會在建筑工地上打樁，把樁基打至地底的巖石表面為止，使堆填地的沉降不致于影響建筑物的安全。 而對于路面或飛機跑道，則會在表面鋪上至少一英尺厚的鋼筋混凝土，使沉降發(fā)生時，路面足以承托交通所帶來的壓力。 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(zhì)，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。沉降達到一定程度后再建造。 或使用塊狀地基或隔橂地基，把建筑物浮在地基上，減少不平均沉降的影響。

在工程實踐中減小地基差異沉降應(yīng)從以下幾方面入手：

1、在設(shè)計時盡量使上部荷載中心受壓，均勻分布；

2、遇到高低相差懸殊或地基軟硬突變時，要合理設(shè)置沉降縫；

3、增加上部結(jié)構(gòu)對地基不均勻沉降的協(xié)調(diào)作用。如在砌體結(jié)構(gòu)中設(shè)置圈梁以增強結(jié)構(gòu)的整體性；

4合理安排施工工序和采用合理的施工方法 。

差異沉降比薩斜塔

比薩斜塔，位于意大利托斯卡納省比薩城北面的奇跡廣場上。始建于1173年，設(shè)計為垂直建造，但是工程開始后不久便由于地基不均勻和土層松軟而傾斜，1372年完工，塔身傾斜向東南。由于傾斜程度過于危險，比薩斜塔曾在1990年1月7日停止向游客開放。

從1991年開始的精確測量結(jié)果顯示，在20世紀期間，塔的傾斜每年都在不可抗拒地增加。從1930年中期，塔斜率成倍增加。1990年，這座高53.3米的斜塔塔頂中心點偏離垂直線4.5米，同年，由意大利總理多科學委員會來實施塔的穩(wěn)定措施。

意大利比薩斜塔加固

通過實驗，1996年委員會采納了墨西哥城大教堂的破壞性差異沉降中曾成功使用過的方法—抽土法作為比薩斜塔加固方案。過程如下：

1、 在塔的第三層連接了一些暫時性安全防護鋼索，向塔北邊延伸約100米，穿過兩個巨大的A型架頂部的滑輪，用鉛重輕輕拉緊。目的是預(yù)防塔如果發(fā)生反向移動時，這些用由鉛拉緊的安全防護鋼索能夠保持它的穩(wěn)定。

2、 有200mm直徑襯套的12個鉆孔在限定的6m范圍內(nèi)進行初步抽土。中心線向西偏移1米，這是為了引導(dǎo)西向分量的移動。引鉆機和旋轉(zhuǎn)套逐個在洞中工作，每天最多抽取2次，最初每次只能抽取20升土。

3、 建立現(xiàn)場與指揮部的實時通訊系統(tǒng)，每天兩次匯報塔傾斜和沉降的實時信息，總結(jié)了觀察到的反應(yīng)，并對此作出判斷提出下次抽土指示。

4、 初步局部性抽土方案成功后，在1999年年末開始在塔基的整個寬度上進行全部抽土。共安裝了41個抽土孔，間隔為0.5米，每個孔裝有專用的引鉆器和套筒。每天抽土約120升，造成每天平均約6弧秒轉(zhuǎn)動。

5、 當塔身位移達到指定要求后，在2000年5月底，開始逐漸地移走鉛錠。開始是每周兩個（約18噸），2000年9月增加到每周3個，2000年10月是每周4個。取走鉛錠，傾斜顯著增加，但抽土繼續(xù)有效地進行。

6、 2001年1月16號，最后一個從后應(yīng)力混凝土環(huán)中取出接下去只是進行限定土的抽取。在2月中旬，混凝土塊本身也移去。3月初，開始逐漸移去引鉆器和套筒?？子门驖櫷聊酀{填滿。最后，在5月中旬，從塔上拆除防護鋼索，產(chǎn)生了幾弧秒的向南移動。反制這個傾向，進行最后的抽土，抽取另外的少量土。2001年6月6日除去引鉆器—這天塔解除了戒備的看護。

2007年6月，耗資2000萬英鎊、歷時17年的意大利比薩斜塔拯救工程正式竣工。瀕臨坍塌邊緣的比薩斜塔被矯正了18英寸，其傾斜度恢復(fù)到了1838年時的狀態(tài)。

差異沉降長三角不均勻沉降

過度抽取地下水，曾經(jīng)是造成上海地面沉降的主要原因，然而在采取有效的“控沉”措施后，如今影響上海地面沉降的另一個原因，是不斷拔地而起的高層建筑。大量建筑和地鐵施工造成的“不均勻沉降”仍然困擾著上海

“樓升”造成的“地降”

雖然早在1934年上海就擁有了總高82米的“遠東第一高樓”國際飯店，但高層建筑數(shù)量的迅速膨脹還是近10年的事。數(shù)字顯示，上海建于上世紀五六十年代的高層建筑有40幢；建于80年代的有650幢；而90年代十年間就興建了2000多幢，其中百米以上的超高層建筑有100多幢。自1993年以來，上海平均每天“站”起一座高樓，高層建筑已有七八千座。

上海的軟土層地表具有“含水量大、孔隙大及壓縮性大”三大特征，就像一塊海綿，在一擠一泡水的同時，會出現(xiàn)嚴重的變形。以往人們認為除了地下水開采，高容量的高層建筑在上海地面沉降中的影響能達到三成，但是上海地質(zhì)學會秘書長劉守祺說，“根據(jù)目前的研究成果，發(fā)現(xiàn)高層建筑的影響能達到四成，對地質(zhì)環(huán)境的影響非常明顯”。

為了應(yīng)對地面沉降問題，上海2003年出臺了針對容積率的“雙增雙減”政策，即增加公共綠地和公共活動空間，減少建筑容量和高層建筑，同時也規(guī)定了住宅2.5、商用4.0的容積率上限。實施一年后，上海市中心總建筑量已減少約400多萬平方米，上海376個容積率過高的歷史遺留項目，平均降低容積率17%。和地下水超采造成的沉降一樣，密集建設(shè)高層建筑引發(fā)的沉降，在精明的上海人面前，似乎也得到了控制。上海整體沉降的平均數(shù)值繼續(xù)下降，直到2010年的不到6毫米。

上海地面沉降的速度降下來了，但大量建筑和地鐵施工造成的“不均勻沉降”仍然困擾著上海。2003年，為了了解地面沉降與地面建筑的相互影響關(guān)系，上海市地質(zhì)調(diào)查研究院與上海市城市規(guī)劃院合作進行了專項調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，單個高層建筑發(fā)生的一般是均勻沉降，這種沉降不大會對該建筑物本身產(chǎn)生太大的影響。但在眾多位置、規(guī)格不一的高層建筑的合力作用下，整個上海市的地表會形成區(qū)域性的甚至整體的不均勻沉降。

地面各點的沉降值不一致，導(dǎo)致地表的平整度發(fā)生變化。在開采沉陷中也稱為不均勻沉降。

不均勻沉降的影響

差異沉降公路中的影響

道路的各個方向都可能產(chǎn)生不均勻沉降，路面的凹陷、凸起、開裂很大程度都跟不均勻沉降相關(guān)。汽車在發(fā)生不均勻沉降的路段行駛時，其穩(wěn)定性會受到嚴重影響，如果飛機跑道發(fā)生沉降，則極可能釀成事故。

差異沉降對建筑物的影響

建筑物中發(fā)生不均勻沉降則會形成裂縫，其安全性會極大受到影響。而當不均勻沉降發(fā)生在建筑物的地基中時，則視不均勻沉降的嚴重程度，建筑物會發(fā)生傾斜甚至倒塌。

《同濟博士論叢：控制差異沉降的樁筏基礎(chǔ)優(yōu)化研究》是研究有關(guān)控制差異沉降的樁筏基礎(chǔ)優(yōu)化理論的專著。

《同濟博士論叢：控制差異沉降的樁筏基礎(chǔ)優(yōu)化研究》將樁筏基礎(chǔ)與數(shù)學優(yōu)化理論相結(jié)合，采用Poulos樁基礎(chǔ)分析與Rendolph樁基礎(chǔ)分析方法，提出了相關(guān)理論，推出單樁位移函數(shù)關(guān)系式和群樁剛度矩陣表達式，建立了通用分析模型，克服了樁筏片基礎(chǔ)優(yōu)化分析中存在的諸多問題，是樁筏基礎(chǔ)按變形控制設(shè)計的深化與發(fā)展。

《同濟博士論叢：控制差異沉降的樁筏基礎(chǔ)優(yōu)化研究》可作為土木工程及相關(guān)專業(yè)師生參考，也可供學術(shù)研究者、工程設(shè)計人員及施工人員使用。