差異沉降

差異沉降也就是通常所說的不均勻沉降，是反應土木工程結構地基的變形特徵的重要指標。一般是指同一結構體中，相鄰的兩個基礎沉降量的差值。如果差異沉降過大，就會使相應的上部結構產生額外應力；當超過一定限度時，將會產生裂縫、傾斜甚至破壞。

基本介紹

• 中文名：差異沉降
• 外文名：chayi
• 差異沉降：差異沉降

定義

地面各點的沉降值不一致，導致地表的平整度發生變化。在開採沉陷中也稱為不均勻沉降。

不均勻沉降的影響

公路中的影響

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

對建築物的影響

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

不均勻下沉引起建築物的破壞

減小差異沉降措施

為解決不平均沉降，一般都會在建築工地上打樁，把樁基打至地底的岩石表面為止，使堆填地的沉降不致於影響建築物的安全。 而對於路面或飛機跑道，則會在表面鋪上至少一英尺厚的鋼筋混凝土，使沉降發生時，路面足以承託交通所帶來的壓力。 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，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。沉降達到一定程度後再建造。 或使用塊狀地基或隔橂地基，把建築物浮在地基上，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從以下幾方面入手：
1、在設計時儘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，要合理設定沉降縫；
3、增加上部結構對地基不均勻沉降的協調作用。如在砌體結構中設定圈樑以增強結構的整體性；
4合理安排施工工序和採用合理的施工方法。

差異沉降著名案例

比薩斜塔

比薩斜塔，位於義大利托斯卡納省比薩城北面的奇蹟廣場上。始建於1173年，設計為垂直建造，但是工程開始後不久便由於地基不均勻和土層鬆軟而傾斜，1372年完工，塔身傾斜向東南。由於傾斜程度過於危險，比薩斜塔曾在1990年1月7日停止向遊客開放。

比薩斜塔

從1991年開始的精確測量結果顯示，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，由義大利總理多科學委員會來實施塔的穩定措施。

義大利比薩斜塔加固

年份	加固措施	加固效果
1934年	義大利人採用灌漿加固塔基	塔突然向南移動了約10mm
1970年	從塔底處的沙石中抽地下水進行塔身糾偏	塔頂部水平移動增加到12mm
1993年下半年	澆築在塔基周圍可移動的後應力式混凝土環將600噸的鉛重放在地基的北邊使地基暫時穩定	塔傾斜減小了1弧分，更重要的是減小了約10%的傾覆力矩
1995年9月	鉛重增加到900噸，用井點降水、電滲透法強固塔北土層和用地錨載入石板壓在塔北周圍土層	沒有一個是滿意的

<p><p> 通過實驗，1996年委員會採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、 在塔的第三層連線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。目的是預防塔如果發生反向移動時，這些用由鉛拉緊的安全防護鋼索能夠保持它的穩定。

2、 有200mm直徑襯套的12個鑽孔在限定的6m範圍內進行初步抽土。中心線向西偏移1米，這是為了引導西向分量的移動。引鑽機和旋轉套逐個在洞中工作，每天最多抽取2次，最初每次只能抽取20升土。

3、 建立現場與指揮部的實時通訊系統，每天兩次匯報塔傾斜和沉降的實時信息，總結了觀察到的反應，並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後，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鑽器和套筒。每天抽土約120升，造成每天平均約6弧秒轉動。

5、 當塔身位移達到指定要求後，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，但抽土繼續有效地進行。

6、 2001年1月16號，最後一個從後應力混凝土環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，開始逐漸移去引鑽器和套筒。孔用膨潤土泥漿填滿。最後，在5月中旬，從塔上拆除防護鋼索，產生了幾弧秒的向南移動。反制這個傾向，進行最後的抽土，抽取另外的少量土。2001年6月6日除去引鑽器—這天塔解除了戒備的看護。

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2007年6月，耗資2000萬英鎊、歷時17年的義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，其傾斜度恢復到了1838年時的狀態。

長三角不均勻沉降

<p>過度抽取地下水，曾經是造成上海地面沉降的主要原因，然而在採取有效的“控沉”措施後，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築。大量建築和捷運施工造成的“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，但高層建築數量的迅速膨脹還是近10年的事。數字顯示，上海建於上世紀五六十年代的高層建築有40幢；建於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築有100多幢。自1993年以來，上海平均每天“站”起一座高樓，高層建築已有七八千座。

上海的軟土層地表具有“含水量大、孔隙大及壓縮性大”三大特徵，就像一塊海綿，在一擠一泡水的同時，會出現嚴重的變形。以往人們認為除了地下水開採，高容量的高層建築在上海地面沉降中的影響能達到三成，但是上海地質學會秘書長劉守祺說，“根據目前的研究成果，發現高層建築的影響能達到四成，對地質環境的影響非常明顯”。

為了應對地面沉降問題，上海2003年出台了針對容積率的“雙增雙減”政策，即增加公共綠地和公共活動空間，減少建築容量和高層建築，同時也規定了住宅2.5、商用4.0的容積率上限。實施一年後，上海市中心總建築量已減少約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，密集建設高層建築引發的沉降，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值繼續下降，直到2010年的不到6毫米。

上海地面沉降的速度降下來了，但大量建築和捷運施工造成的“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築的相互影響關係，上海市地質調查研究院與上海市城市規劃院合作進行了專項調查。調查發現，單個高層建築發生的一般是均勻沉降，這種沉降不大會對該建築物本身產生太大的影響。但在眾多位置、規格不一的高層建築的合力作用下，整個上海市的地表會形成區域性的甚至整體的不均勻沉降。

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