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“转自：结构设计-公众号“
来源：知乎
作者：猪小宝
如果我想建的是迪拜塔呢？
这位看官说了，还能不能再给力一点呢？能不能把房子盖的更高一些呢？如果我想建一个迪拜塔那样的高楼呢？
哪怕你要盖这么高的楼，桩基础也足够了。比如迪拜塔用的也就是桩基础，只不过用的桩更粗更长更结实而已。像迪拜塔、环球金融中心、上海中心、金茂这些超高层建筑，一般都会采用钢管灌注桩，简单理解，其实是灌注桩和预制桩的合体，先把一根直径两三米的钢管打下去，然后把钢筋笼放在钢管里面，再然后往里面灌注混凝土，这样就做成了一根外圈为钢管、内部为实心的钢筋混凝土的超级桩。
桩打完之后，同样在桩上面做基础大底板，然后是地下室，然后才是地面以上的楼层。从下面这张照片上，我们也能看到迪拜塔的混凝土剪力墙的布置，一排排钢筋就是将来纵横交错的混凝土墙体的位置。
基础建好之后会不会再下沉？
这位看官问了，你在这里说的挺好，可是我在新闻里最常听到的是什么「墙体开裂是因为基础沉降。
这是怎么回事儿？难道基础还会自己下沉？
没错，基础的确会自己沉降，也就是俗称的「下沉」。严格来说，所有的基础，或多或少，都在下沉，只不过程度不同，因为所有的基础，包括桩基础，最终都是落在土体上的，土体又不是什么超级材料，日久天长，自然而然的就压扁了。就好比拿一块石头放在奶油蛋糕上，慢慢慢慢石头就沉进奶油里了。
当然，在设计施工的时候，工程师都会考虑到以后基础会自己下沉这一因素，会根据计算分析来预估一个可能的沉降值，这个理论上的沉降值应该小于规范所允许的限值。否则，我造一个房子，一年就下降了半米，三年下降了一层楼，你说我盖这样的房子干嘛？
施工完成之后，房子一楼的外墙一般都会设置沉降观测点，比如可以是墙上的一个铁棒头。理论上，物业或者业主需要定期测量这个铁棒头的标高，继而知道建筑物是否在下沉，下沉了多少。
如果基础沉降的幅度没有这么大，还在国家规范的允许范围之内，是不是说这就是正常现象呢？一般来说，我们可以把基础的沉降分成两种，一种是均匀沉降，另一种则是不均匀沉降。
均匀沉降就是说所有的柱子、墙体的基础基本上沉降了差不多的距离，房子整体下沉。这个问题在上海地区的很多老房子上就很常见，比如同济大学的南楼和北楼两个教学楼。下面这是很多年前的南楼的老照片，不是很清楚，但是能看到门口的一排台阶，入口的平台明显是高过地面的。
这是现在的南楼，台阶只剩下两级半了，入口的平台几乎和地面一样高了。这并不是地面被垫高了，而是房子整个下沉了。
一般来说，如果沉降的速度不是特别快，地基也没有出现问题的话，这种沉降对结构安全没有太大的影响，比如南楼还依然履行着教学楼的职责。但是呢，这样的基础沉降可能会对正常使用造成困扰，比如一楼的采光、排水还有门窗等等，沉降厉害的话，一楼的大门都可能降到地面以下，到时候一楼就变半地下室了……（曾经在同济沪西校区呆过的同学们可能还记得，操场南边的那个教学楼就是这样的……）
如果基础的沉降不均匀，那就比较麻烦了。像下面这样，两边柱子沉降不一样，房子就会不可避免的往沉降多的那一边倾斜，轻微的会造成墙体开裂，严重的甚至会危及结构安全。
人类史上最著名的不均匀沉降，恐怕就是这个了：
这位看官说了，你刚才不是说不均匀沉降会严重危及结构安全吗？为什么比萨斜塔这么多年了也没事？那是因为比萨斜塔已经经过了多次维修加固了，如果任其不管，早就倒塌了。因为比萨斜塔的特殊意义，既不能让它倒，但又不能彻底扶正，必须得维持现在的状态，工程师为了做到这一点，可谓是想尽了办法。事实上，以现在的技术，把它扶正也是完全可以的，但是呢，那不纯属吃饱了撑的吗？
这位看官又问了，如果我们的普通房子发生了不均匀沉降，那应该怎么办呢？不均匀沉降的原因有很多，所以要具体案例具体分析。简单来说，我们可以用千斤顶把沉降多的那边一点一点的顶起来，顶到房子恢复原样为止，然后在基础底下换上比较好的土。有时候，也可以再补充桩基础，比如现在有可以运进室内的袖珍打桩机和袖珍桩基础，直接挖开地下室或者一楼的地板就可以打桩了。
基坑塌方又是怎么一回事？
如果留意的话，可能大家会经常见到基坑塌方的新闻，随便一搜最近的新闻，就有好几起。
这是怎么回事呢？基坑怎么会塌方呢？
先说说什么叫基坑，我们前面说可以通过挖地下室来做补偿基础，要造地下室，先要挖一个地下室那么大的坑，然后在这个坑里造地下室，这个挖出来的大坑就叫做基坑。
为了挖坑修地下室，如果我不做任何特殊处理，直接把这些红色阴影部分的土挖出来，在地面直上直下的弄这么一个十米深的大坑，你们觉得可行吗？
当然，在某些土质比较特殊的地区，比如黄土高原上的窑洞，很多确实是这么挖的，先直上直下的挖一个大坑，然后从坑壁往四周挖窑洞，那是因为黄土的特殊性质决定的。
对于大多数地区来说，直上直下的挖坑显然是不行的。为什么呢？可能我这辈人小时候都有放学玩沙子的经历，一个小沙堆，就能乐此不疲的玩好长时间。玩过沙子的都知道，如果你把沙子堆成一堆，沙堆有一个能稳定存在的最大角度。
比如说，一堆沙子的天然形状是下面照片里的红色三角形，如果不经过任何处理，您能把沙子堆成黑色三角形的类似圣诞树的那个形状吗？显然不能，沙子自己就会自动再滑成红色三角形那个形状。连略微大一些的倾角都做不到，就更不要说直上直下的九十度倾角了。
挖基坑同样也是如此，如果挖一个直上直下的坑，土自己就会滑坡，最终滑成红色直线的那个角度，因为只有小于这个倾角的土坡才是稳定的。所以呢，为了避免滑坡或者塌方，最简单的办法就是不直上直下的挖，而是按这个角度来挖。这种方法学名叫做「放坡」。
比如下面这张照片，就是一个放坡开挖的基坑：
当然，放坡的缺点也很明显，那就是占地方太大了。荒郊野外还好说，如果是寸土寸金的市区，就买了这么大的地方，放坡的话一下子就挖到别人家院子里去了。所以很多市区里面的基坑受制于场地条件，不得不直上直下的开挖。那这时候怎么办呢？怎么避免基坑塌方呢？
一种方法叫做「地下连续墙」，开挖之前先沿着周边造一圈很厚的混凝土墙体，一直深入到坑底以下，也就是下面示意图里的红色墙体，然后再开挖。这样一来，周围的土体即便要滑坡塌方，也被这一圈厚实的墙体撑住了。当然，缺点还是费钱，您想一想，要顶住这十多米乃至更高的直上直下的土体，这堵墙得修多结实。
除了地下连续墙，我们也可以采用基坑支撑。简单说，同样是修一圈墙，只不过不需要那么结实，因为我们还会同时在中间修建支撑，撑住两边的墙体。这样一来，两边的土压力互相平衡，只要支撑不被压坏，墙体就没有问题。
比如下面这张照片就是一个典型的基坑支撑，两边的土体被中间的混凝土支撑顶住，所以不会向基坑里面滑坡或者塌方。大家可以看一下照片里的挖掘机和汽车，感受一下这些混凝土支撑的尺寸。
憨豆老师这个眼皮支撑，跟我们的基坑支撑就有异曲同工之妙，都是自平衡体系。
能在基坑边上堆好多土吗？
基坑支护的设计施工，比如说地下连续墙的厚度，或者支撑的尺寸配筋等等，并不是拍着脑门乱猜的，而是要按照基坑的尺寸和现场土体的性质精心设计。我们前面也说过，基础施工是一个非常费钱的过程，设计的太浪费，显然经济上吃不消，但是安全重于泰山，基坑塌方不是闹着玩的，所以设计又不能太节约，必须得留有足够的安全余量。这其实是很考验工程师的能力的。
如果设计的时候考虑的很周详，但是施工现场挖出来的土没地方放，土方车又因为限号之类的来不及把这些土运走，于是就漫不经心的把这些土都给堆到坑边了。请问这样安全吗？
在坑边额外再堆一堆土，简单理解，其实就相当于加大了基坑的深度，本来的基坑支护是按照原先的深度设计的，现在深度一下子加高了一大截，基坑支护很有可能就不太够了，所以很有可能发生问题。
这位看官说了，道理看上去很简单啊，难道会有人犯这种低级错误？没错，虽然道理看上去简单，但是因为这些年来建筑行业的井喷和粗放式的发展，各个建筑公司的技术水平其实是非常参差不齐的，有些公司技术很过硬，有些可能就差一些了，还有一些可能就管理比较混乱，犯这样的低级错误也不足为怪了。
比如前几年有这么一个案例，可能是为了早点建好房子早点开始卖房，开发商先建好了高层住宅，之后才开始修建地下车库，于是就开始挖大坑准备建地下车库。从这个坑里挖出来的土也没有及时运走，就都堆在了房子的外边。结合我们上面说的基坑支护，您觉得这么做有没有问题呢？
工程师的社会责任感并不是一句空话，工程师必须要意识到自己肩负的对公众安全的巨大责任。可能只是一个小小的错误，可能只是一时的大脑短路，但造成的损失是巨大的，这并不是一句「无心之过」就能混过去的。就比如说这个案例，工程师没有意识到基坑旁边堆土可能导致的巨大危险，也没有意识到基坑支护可能做的根本不到位，结果自然是悲剧性的……
当然，工程事故的原因是非常复杂的，没有第一手的现场资料，谁也不能确定确切的原因。但是基坑边上堆土应该是这起事故的主要原因之一，而之所以在基坑边上堆土，根本原因则是现场的管理混乱乃至缺失，作为建造、监理的工程师没有尽到责任。
房子总是晃动，是不是基础出了问题？
房子总是出现莫名其妙的振动，这也是新闻中常见的问题。
一般来说，房子出现晃动的原因是附近有振动源头，比如附近的工地施工、工厂的重型机械等等。振动从这些振动源头传播到房子的基础，继而引发了房子的晃动，因为土体并不是性质均一的材料，所以振动传播的过程非常复杂。最简单的方法当然是去除振动源头。但是很多时候做不到这一点，所以我们只能退而求其次，通常来说，我们可以在房子周围修建隔震沟，就像护城河一样挖一圈深沟，然后用砂土或者其它材料填埋。简单理解，这一圈护城河就像海绵一样，隔断了外界传来的振动，所以房子就不会再晃动了。
还有另一种方法，我们可以加固房子，让房子更结实一些，即使有外界的振动，房子也可以坦然处之，居民在其中也感受不到晃动了。一般来说，可以增加额外的钢支撑，或者采用外包钢板加大梁柱截面等等方法。但是，一般来说，这种方法不太常用，因为住宅楼的产权已经属于各个居民了，而这些加固方法很多时候需要破坏室内的墙体、地面、装修等等，有些时候并不好实现。
基础施工和日常生活有啥关系？
我写过很多科普，我也知道很多读者内心深处都存在着这么一个问题：然并卵，我知道这些东西对我有啥用？我为啥关心这些？
答案很简单：你不关心这些，这些关心你。你以为跟你没有关系，但其实有一天这些会自己找上门来。
