在城市的蓬勃发展背后,建筑沉降如同一把高悬的达摩克利斯之剑,悄然威胁着众多建筑的安全与稳定。从杭州东站到上海的中苏友谊大厦,从北京西站到旧金山的千禧大厦,沉降现象频繁出现,引发人们深深的忧虑与思考。
沉降频发:现象与根源探寻杭州东站,这座承载着巨大交通流量的枢纽,自1992年建成并在2008年改扩建后,曾荣耀地占据亚洲最大火车站的宝座。然而,近年来站台沉降问题日益凸显,部分区域列车车门与站台间高达30多厘米的落差令人揪心。与此同时,北京西站、同济大学南楼等建筑也未能幸免,均被发现存在明显沉降。而上海的中苏友谊大厦,其沉降量更是达到了惊人的1.9米,犹如一位沧桑的老者在岁月侵蚀下逐渐佝偻。
这些沉降现象究竟因何而起?在重力这一永恒的自然力量作用下,建筑下方的土壤如同被岁月慢慢挤压的海绵,其内部结构逐渐被压缩,孔隙不断减小,坚实度下降,进而导致建筑整体缓缓下沉。特别是当建筑坐落于软土层之上时,沉降问题更为严峻。
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以杭州东站为例,其位于钱塘江下游冲击平原,地势低平,特殊的水文、地理和气候条件在此地沉积了大量黏土粉沙和沙层,土壤松软程度堪比豆腐,根本难以承受建筑的巨大重量,沉降似乎成为了一种难以避免的宿命。
此外,人类活动对地质环境的影响也在很大程度上加剧了沉降的发生。城市中地下水的过度开采,使得地下水位急剧变化,原本稳定的地下结构被破坏,形成地下空腔,如同大地之下被悄然掏空的洞穴,严重削弱了土壤对建筑的支撑力。而城市地下空间建设施工过程中,对土壤的扰动更是犹如一场无形的 “地震”,波及周围建筑,成为沉降的又一诱因。
沉降应对:修复与纠偏之路当沉降已然发生,人类并非只能坐以待毙,而是积极探寻各种应对之策,努力将沉降带来的危害控制在最小范围内。施工团队在面对沉降问题时,通常会展开全面而细致的评估工作,深入了解建筑的沉降情况,随后多管齐下,采用基础加固、地基处理、结构修复等一系列手段,并配合持续的沉降监测,力求使建筑沉降回归到可接受的程度。
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以杭州东站为例,其沉降呈现出独特的特征,站台两边沉降而中间相对稳定。仔细观察便能发现,站台巧妙地设置了沉降缝,这些沉降缝将整个站台分割成若干段,使得两端沉降部分相对均匀,从而在一定程度上降低了对车站正常使用的影响。这种均匀沉降虽然导致站台出现倾斜,但由于其规律性,并未对列车的停靠和旅客的通行造成严重阻碍。
然而并非所有沉降都如此 “温和”。中苏友好大厦在20世纪50年代落成于上海,当时苏联专家基于独特的设计理念,认为只需让建筑物均匀沉降即可,于是未采用打桩的常规做法,而是采用钢筋混凝土浇筑箱型基础后直接盖楼。结果,从1955年到1957年短短三年内,大厦沉降了约1.46米,多处出现开裂现象。
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中苏友好大厦
幸运的是,经专家对地基土深入分析发现,尽管地基土为高压缩性的淤泥质土,但前期的大幅沉降已将土压实,孔隙中的水和空气被大量挤出,地基承载力反而得到了保障。在经过一番精心修补后,这座大厦得以继续屹立在上海,成为历史的见证者。从中我们也能深刻体会到,均匀沉降在一定条件下虽有惊无险,但仍需谨慎对待。
对于因不均匀沉降导致建筑歪斜的情况,如举世闻名的比萨斜塔,则需要更为复杂和精细的纠偏工程。回顾历史,上世纪30年代意大利政府曾试图修复斜塔,然而由于缺乏科学的方法,在塔基下盲目灌入80吨水泥,结果适得其反,导致斜塔进一步倾斜。直到1990年,意大利政府为挽救比萨斜塔,果断暂时向公众关闭了这座塔,随后展开了长达数年的研究与探索。
在尝试了众多不同方法并积累了详实数据之后,1999年施工团队终于找到了有效的纠偏方法——挖掘取土法。他们在塔基下方有针对性地取土,使西北侧土壤变得松软,利用重力原理让斜塔自然朝着西北方向回落。这一方法成效显著,到2001年,比萨斜塔累计回正了43.1厘米。考虑到其作为意大利标志性建筑的特殊地位,建筑团队最终没有将其彻底扶正,而是将倾斜程度控制在安全范围内,随后加固塔基,并通过仪器实时监控沉降,确保了比萨斜塔如今的健康稳定。
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在现代,不均匀沉降的案例仍时有发生,旧金山的千禧大厦便是一个典型的教训。这座58层、高197米的豪华住宅楼,因其前卫大胆的设计曾备受瞩目,开盘即售罄,公寓平均售价高达200万美元。然而,在施工过程中工程师就发现大楼开始缓慢下沉并倾斜。尽管施工团队在地基下方打下了950根深入地下13-17米的混凝土桩,但由于忽略了旧金山地下沙质底层下方厚实而柔软的沉积海湾泥,在大厦自身重量以及周边同期施工工程的多重影响下,海湾淤泥不堪重负,如同被压扁的橡皮泥,导致大楼沉降速度远超预期,且西北方向沉降幅度尤为突出,最终使大楼成为了一座肉眼可见的歪楼。
即便专家试图证明沉降和倾斜仍在安全范围内,但大厦住户却无法接受,纷纷提起诉讼。为挽救大楼,施工团队先是提出加深基桩的方案,试图将基桩延伸50多米穿过淤泥层打入岩层,但高昂的成本使其不得不放弃。
随后他们制定了一个看似可行的三步计划:第一步在大楼沉降最严重的西北两面打下52根长达70多米的增强桩并钉入基岩,同时采用注浆加固法固化大厦下方基础;第二步用外延伸板连接大楼底板和增强桩以分摊压力,且外延板可在增强桩上自由活动;第三步利用液压装置抬升大楼底板以扶正大楼。理想与现实之间却存在巨大差距,自2021年5月施工开始,大厦西侧沉降速率便迅猛上升,24根西侧钢管施工完毕后,沉降量急剧增加,到2021年8月22日工程被迫紧急叫停时,大楼已成为名副其实的 “旧金山斜塔”。
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从众多沉降案例中我们可以清晰地认识到,尽管修复沉降问题的方法在细节上各有不同,但总体思路均是围绕对建筑原有基础进行补强、扶正和修复展开。然而,事后的补救终究只是亡羊补牢,解决沉降问题的核心关键在于提前预防,防患于未然。
历史上无数惨痛的案例以及近期发生的事故都如同一声声警钟,时刻提醒着我们工程安全是绝不可逾越的红线。在建筑工程的起始阶段,必须进行详尽而全面的地质勘查工作,深入探究土壤结构、承载力、含水率等诸多关键因素。只有充分了解地质状况,才能为后续的设计施工提供坚实可靠的依据。在此基础上,因地制宜地设计施工方案显得尤为重要。设计师应根据不同的地质条件,选择合适的建筑基础形式、结构类型以及施工工艺,确保建筑在建设过程中和建成后都能与周边地质环境和谐共处,稳定屹立。
“善战者无赫赫之功”,真正能够让建筑在岁月流转中稳固如初的,并非是在沉降发生后的修补与加固,而是在最初阶段的精心策划与精确施工。在工程建设的每一个环节,都需要秉持严谨认真的态度,遵循科学规律,不放过任何一个细节,不忽视任何一种可能的风险。从建筑的选址、设计到施工、验收,每一步都应严格把关,确保万无一失。只有这样,我们才能在城市建设的宏伟画卷中,绘制出建筑稳固、人民安心的美好蓝图,让每一座建筑都成为城市发展的坚实基石,而非因沉降问题而成为城市的 “伤痛” 与隐患。让我们以远见卓识和细致入微的态度,守护建筑的安全,为城市的可持续发展保驾护航。
文本来源@差评君的视频内容