地基是建筑的根基，其稳固性直接关系到建筑物的安全、耐久性和使用寿命。地基沉降是常见的工程问题，可能导致墙体开裂、结构倾斜甚至整体失稳。本文将从地基勘察、设计、施工、监测及维护等多个环节，系统阐述如何确保建筑根基稳固不沉降，并辅以具体案例和详细说明。
一、地基勘察：精准掌握地质条件
地基勘察是确保地基稳固的第一步，其目的是全面了解场地的地质条件，为后续设计和施工提供可靠依据。
1.1 勘察内容与方法
地基勘察通常包括以下内容：
- 地形地貌：了解场地的地形起伏、坡度、周边环境等。
- 地质构造：查明场地的地质构造，如断层、褶皱等。
- 土层分布：通过钻探、探坑等手段，确定各土层的厚度、深度、物理力学性质（如密度、含水量、压缩性、抗剪强度等）。
- 地下水位：测量地下水位的深度及变化规律，评估地下水对地基的影响。
- 不良地质现象：如滑坡、泥石流、溶洞、软弱夹层等。
常用勘察方法包括：
- 钻探：通过钻机钻取土样，进行室内试验分析。
- 原位测试：如标准贯入试验（SPT）、静力触探（CPT）、十字板剪切试验等，直接获取土层的力学参数。
- 物探：如地震波法、电阻率法等，用于探测地下构造和异常体。
1.2 勘察报告与数据应用
勘察完成后，需编制详细的勘察报告，包括：
- 场地地质剖面图
- 各土层的物理力学指标
- 地下水位及变化规律
- 地基承载力和沉降计算参数
- 不良地质现象的处理建议
案例说明：某高层住宅项目位于软土地区，勘察发现地下10-15米处存在厚层软弱淤泥质土，压缩性高，易产生沉降。根据勘察报告，设计单位采用了桩基础结合地基处理的方案，确保了建筑稳固。
二、地基设计：科学选择基础类型与参数
地基设计需根据勘察结果、建筑荷载及使用要求，选择合适的基础类型和设计参数。
2.1 基础类型选择
常见基础类型包括：
- 浅基础：如独立基础、条形基础、筏板基础等，适用于土质较好、荷载不大的建筑。
- 深基础：如桩基础（预制桩、灌注桩）、沉井基础等，适用于软土、深水或荷载较大的建筑。
选择依据：
- 土层条件：土质好、承载力高时可选浅基础；软土、深土层时选深基础。
- 荷载大小：高层建筑、重型工业厂房宜用深基础。
- 经济性：综合考虑施工成本、工期和长期效益。
2.2 设计参数计算
设计需计算以下关键参数：
- 地基承载力：根据土层参数和荷载，确定地基能承受的最大压力。
- 沉降量：计算建筑物在荷载作用下的沉降值，确保在允许范围内（一般建筑沉降量不超过100-200mm，差异沉降不超过0.002L，L为相邻柱距）。
- 稳定性：评估地基的抗滑移、抗倾覆能力。
计算示例（简化版）： 假设某建筑采用筏板基础，地基土为粉质黏土，压缩模量Es=8MPa，基础底面压力p=150kPa，基础宽度B=20m，长度L=30m。沉降量S可近似计算为： [ S = \frac{p \cdot B}{E_s} \cdot \alpha \cdot \psi_s ] 其中α为沉降影响系数，ψs为沉降经验系数。通过查表或软件计算，若S>允许值，则需调整基础尺寸或进行地基处理。
2.3 地基处理方案
对于不良地基，需进行处理以提高承载力和减少沉降。常见方法包括：
- 换填法：挖除软弱土层，回填砂石、灰土等压实。
- 预压法：通过堆载或真空预压，加速土层固结。
- 强夯法：用重锤夯击，提高土层密实度。
- 桩基法：通过桩将荷载传递至深层持力层。
案例说明：某商业综合体项目位于填土区，土质松散。设计采用水泥土搅拌桩进行地基处理，桩径0.5m，桩长8m，间距1.2m，形成复合地基，承载力从80kPa提高到180kPa，沉降量减少60%。
三、地基施工：严格把控施工质量
施工是地基稳固的关键环节，需严格按照设计要求和规范操作。
3.1 施工准备
- 场地清理：清除地表障碍物，平整场地。
- 测量放线：精确定位基础轴线、标高。
- 材料检验：对砂石、水泥、钢筋等材料进行质量检测，确保符合标准。
3.2 基础施工工艺
3.2.1 浅基础施工
以筏板基础为例：
- 基坑开挖：按设计标高开挖，预留保护层，避免扰动原土。若遇地下水，需降水处理（如井点降水）。
- 垫层施工：浇筑100mm厚C15混凝土垫层，找平并养护。
- 钢筋绑扎：按设计图纸绑扎底板和墙柱钢筋，注意保护层厚度。
- 模板支设：安装基础模板，确保尺寸准确、支撑牢固。
- 混凝土浇筑：连续浇筑，分层振捣，避免冷缝。浇筑后覆盖养护，防止裂缝。
- 回填土：待混凝土强度达标后，分层回填并压实，每层厚度不超过300mm。
3.2.2 深基础施工（以钻孔灌注桩为例）
- 桩位放样：用全站仪精确定位桩中心。
- 护筒埋设：埋设钢护筒，直径比桩径大200mm，埋深1-2m，保持垂直。
- 钻孔：采用旋挖钻机或冲击钻，控制钻进速度，保持泥浆比重（1.1-1.3），防止塌孔。
- 清孔：钻孔至设计深度后，进行第一次清孔，清除孔底沉渣。
- 钢筋笼制作与安装：在地面分节制作钢筋笼，吊装入孔，焊接连接，确保垂直度。
- 导管安装：安装导管，进行第二次清孔，确保沉渣厚度小于50mm。
- 水下混凝土浇筑：采用导管法连续浇筑，控制导管埋深2-6m，避免断桩。混凝土坍落度180-220mm，初凝时间不少于4小时。
- 桩头处理：待混凝土强度达标后，凿除桩头浮浆，露出新鲜混凝土。
施工质量控制要点：
- 钻孔垂直度：偏差不大于1%。
- 钢筋笼质量：主筋间距、箍筋间距、保护层厚度符合设计。
- 混凝土质量：强度等级、坍落度、和易性达标，浇筑过程连续。
- 成桩检测：采用低应变法检测桩身完整性，静载试验检测承载力。
3.3 特殊地质条件下的施工措施
- 软土地区：采用分段施工、跳打桩基，减少挤土效应；设置排水板加速固结。
- 湿陷性黄土：避免水浸，采用强夯或灰土挤密桩处理。
- 岩溶地区：探明溶洞位置，采用注浆或桩基穿越溶洞。
案例说明：某桥梁工程位于淤泥质土地区，采用预应力管桩基础。施工中采用静压法沉桩，控制沉桩速率，避免土体隆起；同时设置监测点，实时监测桩顶位移，确保施工安全。
四、监测与维护：长期保障地基稳定
地基沉降是一个长期过程，需通过监测和维护及时发现问题并处理。
4.1 监测内容与方法
- 沉降监测：在建筑物关键部位（如角点、中点、沉降缝两侧）设置沉降观测点，用水准仪定期测量沉降量。
- 位移监测：对基坑周边、挡土墙等进行水平位移监测，使用全站仪或测斜仪。
- 地下水位监测：定期测量地下水位变化，评估对地基的影响。
- 裂缝监测：观察建筑物裂缝发展情况，记录宽度和长度。
监测频率：施工期每周1-2次，竣工后每月1次，稳定后每季度1次。
4.2 数据分析与预警
建立监测数据库，绘制沉降-时间曲线，分析沉降速率和趋势。若出现以下情况，需预警：
- 沉降速率突然增大（如日沉降量>2mm）。
- 差异沉降超过允许值（如0.002L）。
- 裂缝宽度超过0.3mm或持续扩展。
4.3 维护与加固措施
- 日常维护：保持场地排水通畅，避免积水；定期检查建筑物裂缝。
- 应急处理：若发现沉降异常，立即停止周边施工，分析原因并采取措施，如注浆加固、增设支撑等。
- 长期加固：对于已沉降的建筑，可采用树根桩、锚杆静压桩等方法进行加固。
案例说明：某历史建筑因周边地铁施工导致不均匀沉降，墙体出现裂缝。通过监测发现沉降速率超标，立即采取注浆加固和增设临时支撑，同时调整地铁施工方案，最终控制了沉降，避免了建筑倒塌。
五、综合案例：某高层住宅项目地基稳固实践
5.1 项目概况
某高层住宅项目，地上28层，地下2层，位于城市新区，地质条件复杂，上部为杂填土，中部为软塑黏土，下部为粉砂层。
5.2 技术措施
- 勘察阶段：采用钻探+静力触探，查明软土层厚度8m，地下水位-3m。编制详细勘察报告。
- 设计阶段：采用桩-筏复合基础，桩径0.8m，桩长25m，桩端进入粉砂层；筏板厚度1.2m。计算沉降量为45mm，满足规范要求。
- 施工阶段：
- 基坑采用排桩支护，井点降水。
- 桩基施工采用旋挖钻机，泥浆护壁，水下混凝土浇筑。
- 筏板基础分两次浇筑，设置后浇带减少收缩裂缝。
- 监测阶段：设置32个沉降观测点，施工期每周监测，竣工后每月监测。最大沉降量38mm，差异沉降0.0015L，均在允许范围内。
- 维护阶段：交付后每季度监测一次，持续2年，沉降稳定。
5.3 效果评估
项目竣工3年后，无明显沉降，建筑使用正常，验证了地基处理方案的有效性。
六、总结与建议
确保建筑根基稳固不沉降，需从勘察、设计、施工、监测和维护全链条把控：
- 精准勘察：全面了解地质条件，为设计提供依据。
- 科学设计：合理选择基础类型和处理方案，精确计算参数。
- 严格施工：控制每道工序质量，确保符合设计要求。
- 持续监测：及时发现沉降趋势，采取预防措施。
- 长期维护：定期检查，及时处理问题。
建议：
- 采用BIM技术进行地基设计和施工模拟，优化方案。
- 推广智能监测技术，如自动化沉降监测系统，实现实时预警。
- 加强施工人员培训，提高质量意识。
通过以上综合措施，可有效确保建筑根基稳固，延长建筑使用寿命，保障人民生命财产安全。