超高層建筑中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層地基施工技術(shù)

宋修梅

【摘 要】本文以某工程為例。某工程在施工過程中由于有一部分的土壤屬于中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層，因此我們決定采用井點(diǎn)群井降水法與明溝排水法相結(jié)合的方式進(jìn)行施工，以此來達(dá)到降水的施工目的，防止地基中的降水井進(jìn)入到地基底部結(jié)構(gòu)的鉆井當(dāng)中，通過實(shí)驗(yàn)證明，這種施工技術(shù)能夠節(jié)省施工成本，縮短了施工的工期。本文就超高層建筑中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層地基施工技術(shù)進(jìn)行分析，以供相關(guān)技術(shù)人員參考。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑；地基施工；中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層

某工程是某地區(qū)的標(biāo)志性建筑，屬于一項(xiàng)重點(diǎn)工程。該工程的建筑總面積達(dá)到9萬(wàn)平米以上，高度為188m，主要分為地上45層、裙房部分3層以及地下結(jié)構(gòu)2層，屬于超高層建筑。該建筑的地基部分采用的是箱形基礎(chǔ)進(jìn)行施工，該基礎(chǔ)中，底板采用的是厚為1.8m的鋼筋混凝土筏板，結(jié)構(gòu)形式采用的是型鋼混凝土筒中筒結(jié)構(gòu)；建筑的裙房部分是采用的獨(dú)立柱基進(jìn)行施工，結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)。在該工程中，主樓部分以及裙房部分的基礎(chǔ)埋深分別是17.500m、11.550m。

1.工程特點(diǎn)

在本工程中，由于總高度為188m，于是施工人員在其地基施工過程中采用的是箱形基礎(chǔ)與天然地基相結(jié)合的方式，這在工程中具有較大的優(yōu)越性，能夠降低工程的成本。但是正因?yàn)榻ㄖ^高，因此在采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的過程中還需要保證箱形基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，并對(duì)地基部分的持力層進(jìn)行全面的分析。本文就此進(jìn)行深入分析與研究。

2.工藝原理

首先，為了達(dá)到施工要求，施工人員應(yīng)該在地基部分設(shè)置一個(gè)排水設(shè)施，根據(jù)分析，由于工程的地下水成階梯型分布，并且含水量較多的土層是持力層以上的土壤，因此決定采用管井群井降水法進(jìn)行施工；其次，就算設(shè)置的排水設(shè)施，但仍然會(huì)有少部分水流入中風(fēng)化泥質(zhì)砂層中，并且沒有固定的流向，因此即使施工人員在其周圍設(shè)置其他降水點(diǎn)，仍然不能夠阻止水流入基底中，于是施工人員決定挖掘明溝，這樣可以達(dá)到二次排水的效果；由于地基的持力層中土質(zhì)相對(duì)比較堅(jiān)硬，因此在開挖明溝時(shí)會(huì)存在一定的難度，因此決定采用切割一以及人工清槽的方式來清理基坑，以保證水流順利的排出。

3.工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1工藝流程

以施工方案為前導(dǎo)，確定基坑降水及支護(hù)體系后進(jìn)行基坑開挖拖工。

其施工工藝流程為：測(cè)量放線確定基坑邊線及標(biāo)高控制——基坑井點(diǎn)降水——基坑開挖——基坑支護(hù)——標(biāo)高抄測(cè)——切割機(jī)配合人工基槽清理——地基承載力復(fù)核——基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工。

3.2井點(diǎn)選擇布置

根據(jù)對(duì)本工程的地下水進(jìn)行分析，其主要呈階梯型潛水，含水層在持力層以上的卵石層，其滲透系數(shù)為50m/d，水流的流向?yàn)闁|南方向。該工程的地下水的補(bǔ)給主要來源于雨水以及地表水，泄流方式為徑流為主。在選擇井點(diǎn)時(shí)，需要根據(jù)工程的基礎(chǔ)埋深以及地下水埋深進(jìn)行分析，最終計(jì)算出地下水位的降深，為了達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，并不浪費(fèi)資源，我們可以選擇的方式有兩種，一是多層輕型井點(diǎn)，二是管井井點(diǎn)降水。由于該工程處于市中心，施工面積相對(duì)比較狹小，因此攢用管井井點(diǎn)降水措施更能滿足降水的要求。

3.3基底明溝排水

根據(jù)分析，建筑主樓部分的地基土層處于中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層，雖然這種土層密實(shí)度高，并且堅(jiān)硬，可以當(dāng)做防水板來避免出現(xiàn)滲透的情況，但是這種土層畢竟存在一定的縫隙，這就意味著會(huì)有少部分的水流入到其中，因此，為了提高地基部分的安全系數(shù)，我們必須要在基坑內(nèi)開挖明溝排水，以達(dá)到二次排水的效果。

3.4地基施工

在對(duì)地基部分施工過程中，機(jī)械設(shè)備在開挖時(shí)不得超過基地部分標(biāo)高的300mm，這樣可以有效的保護(hù)持力層，然后再采用人工挖掘的方式來對(duì)基坑進(jìn)行徹底清理。雖然這種巖層相對(duì)比較堅(jiān)硬，但是當(dāng)遇到水分之后，便可軟化，如果我們采用鐵鍬等工具必定會(huì)加大施工的難度，因此我們可以采用以下方式進(jìn)行：（1）將基底部分進(jìn)行合理的劃分，然后根據(jù)各個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行基坑的清理，等到清理好一個(gè)區(qū)域之后，施工人員可對(duì)其澆筑混凝土，作為墊層，這樣做的目的是為了防止該區(qū)域受到外界條件的影響，從而降低持力層的堅(jiān)硬度與密實(shí)度，而沒有清理的區(qū)域，可以利用塑料布進(jìn)行遮掩，防止水流對(duì)其的軟化；（2）采用切割機(jī)與人工相配合的方式來清理基坑。首先，將巖層分為大小均勻的網(wǎng)格，然后采用切割機(jī)進(jìn)行切割，最后再采用人工的方式進(jìn)行挖掘。

3.5地基承載力復(fù)核

該工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求為平板荷載試驗(yàn)承載力特征值不小于800kPa。為對(duì)地基承載力進(jìn)行復(fù)核，基坑挖完進(jìn)行平板荷載試驗(yàn)，以檢測(cè)天然地基是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求承載力值。試驗(yàn)委托甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行，依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)及資料為《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2011）、《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202—2002）。

3.5.1試驗(yàn)方法

（1）主樓箱形基礎(chǔ)面積約為2200mz。荷載試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)點(diǎn)，在基坑內(nèi)均勻分布，采用平臺(tái)堆載裝置進(jìn)行試驗(yàn)。

（2）所有儀器儀表在試驗(yàn)前均進(jìn)行整柵標(biāo)定。

（3）試驗(yàn)加載方式采用慢速維持荷載法，即逐級(jí)加載，每級(jí)荷載下樁頂沉降達(dá)相對(duì)穩(wěn)定后才能施加下一級(jí)荷載。共分12級(jí)加載，分級(jí)加載200kPa。最大加荷2400kPa。

（4）沉降觀測(cè)：每級(jí)加載后間隔10，10，10，15，15min測(cè)量一次，之后每隔30min測(cè)量一次并記錄。

（5）當(dāng)出現(xiàn)下列情況時(shí)，可終止加載：

1）承壓板周圍的土明顯側(cè)向擠出。

2）沉降急劇增大，荷載沉降曲線出現(xiàn)陡降段。

3）在穩(wěn)定荷載下，24h內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定。

4）沉降量與承壓板直徑之比不小于0.06。

5）達(dá)到反力裝置的最大承受能力。

6）達(dá)不到極限荷載，而最大加載已達(dá)到要求的極限殍戡力。

3.5.2試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)點(diǎn)的荷載值都超出設(shè)計(jì)要求荷載800kPa，即中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層可作為天然地基。

本工程采用深基坑降水方式進(jìn)行排水，基礎(chǔ)開挖施工至接近基底標(biāo)高時(shí)采用切割機(jī)配合人工清槽的方式進(jìn)行施工，操作簡(jiǎn)便易行，適宜大面積推廣。

4.安全措施

（1）制訂邊坡變形觀測(cè)制度，定時(shí)檢查邊坡變形情況并采取相應(yīng)措施。

（2）制訂降水井水位變化觀測(cè)制度，定時(shí)檢查降水井內(nèi)水位變化情況并采取相應(yīng)措施。

（3）土方開挖時(shí)安排專人負(fù)責(zé)挖掘機(jī)、裝載機(jī)、運(yùn)輸車的工作路線、行駛路線安排，避免機(jī)械事故和交通事故。

（4）人工清槽時(shí)對(duì)工人使用鐵锨、鐵鎬、切割機(jī)進(jìn)行專門安全交底，避免發(fā)生傷害事故。

5.結(jié)語(yǔ)

在中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層地基施工過程中采用井點(diǎn)群井降水與明溝排水結(jié)合的方法完全可滿足施工降水要求，避免降水井進(jìn)入基底以下的鉆井，降低施工成本的同時(shí)加快了施工進(jìn)度。采用切割機(jī)配合人工清槽的方式，減少了人工投入量，提高了工作效率。通過荷載試驗(yàn)驗(yàn)證了中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層承載力滿足超高層建筑設(shè)計(jì)的承（下轉(zhuǎn)第293頁(yè)）（上接第251頁(yè)）載力要求，可以采用箱形基礎(chǔ)加天然地基持力層的結(jié)構(gòu)形式，不僅避免了樁基或其他基礎(chǔ)形式存在不均勻沉降的風(fēng)險(xiǎn)，而且降低了基礎(chǔ)施工造價(jià)。通過此實(shí)例為中風(fēng)化巖土層較淺的且可作為持力層的地區(qū)，進(jìn)行超高層施工提供了成功范例。

【參考文獻(xiàn)】

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