淺談高層建筑地基處理和基礎(chǔ)選型

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市用地越來越緊張，由于城市土地本身的稀缺性導(dǎo)致地價(jià)飛漲，因此高層建筑已成為城市建筑發(fā)展的趨勢(shì)。高層建筑具有層數(shù)高、形體大、基礎(chǔ)埋置深、落地面積小等特點(diǎn)。而且高層建筑結(jié)構(gòu)要抵抗豎向和水平荷載，對(duì)抗震設(shè)防烈度等級(jí)設(shè)計(jì)要求也非常高，因此探討高層建筑的地基處理和基礎(chǔ)選型具有重要意義。

關(guān)鍵詞：高層建筑；地基處理；基礎(chǔ)選型

目前，我國(guó)的地基處理和基礎(chǔ)施工技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，部分領(lǐng)域已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，能夠帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。隨著城市規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，功能進(jìn)一步豐富，土地利用率必須得到提高，建筑工程項(xiàng)目也會(huì)向地基更加復(fù)雜的地區(qū)轉(zhuǎn)移，對(duì)地基處理技術(shù)提出了更高的要求。那么如何做好地基基礎(chǔ)的施工，關(guān)鍵要結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開發(fā)應(yīng)用合適的基礎(chǔ)類型，這樣高層建筑的后期使用才會(huì)有所保障。

1 地基處理的方法

常用的地基處理方法有：換填墊層法、強(qiáng)夯法、砂石樁法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴(kuò)樁法、單液硅化法和堿液法等。

換填墊層法適用于淺層軟弱地基及不均勻沉降地基的處理，包括淤泥、淤泥土質(zhì)、濕陷性黃土、雜填土地基及暗塘、暗溝等淺層處理。

強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。對(duì)高飽和度的粉土與黏性土等地基，當(dāng)采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進(jìn)行強(qiáng)夯置換時(shí)，應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。

砂石樁法適用于緊密松散沙土、粉塵、粘性土、素填土、雜填土地基。對(duì)飽和粘土地基上對(duì)變形控制要求不嚴(yán)的工程也可采用砂石樁置換。砂石樁也可以處理可液化地基。

高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、黃土、砂土、素填土和碎石土等地基。當(dāng)土中含有較多的大粒徑塊石、大量植物根莖或有過多的有機(jī)質(zhì)時(shí)，以及地下水流速過大和已涌水的工程，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定其適用程度。

預(yù)壓法的預(yù)壓方法有堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓兩種，適用于淤泥質(zhì)粘土、淤泥與人工沖填土等軟弱地基。

夯實(shí)水泥土樁法適不僅適用于地下水位以上淤泥質(zhì)土、素填土、粉土、粉質(zhì)粘土等地基加固，對(duì)地下水位以下情況，在進(jìn)行降水處理后，采取夯實(shí)水泥土樁進(jìn)行地基加固，也是行之有效的一種方法。

水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法適用范圍很廣。在砂土、粉土、粘土、淤泥質(zhì)土、雜填土等地基均有大量成功的實(shí)例。

石灰樁法適用于處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土層時(shí)，可采取減少生石灰用量和增加摻合料含水量的辦法提高樁身強(qiáng)度。該法不適用于地下水下的砂類土。

灰土擠密樁法和土擠密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理的深度為5～15m。但當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時(shí)，不宜采用土擠密法。

柱錘沖擴(kuò)樁法適用于處理雜填土、粉土、粘性土、素填土和黃土等地基，對(duì)地下水位以下的飽和松軟土層，應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。地基處理深度不宜超過6m。

單液硅化法和堿液法適用于處理地下水位以上滲透系數(shù)為0.10～2.00m/d的濕陷性黃土等地基。在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，當(dāng)采用堿液法時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定其適用性。

在確定地基處理方案時(shí)，宜選取多種方法進(jìn)行比選。對(duì)復(fù)合地基而言，方案選擇是針對(duì)不同土性、設(shè)計(jì)要求的承載力提高幅質(zhì)、選取適宜的成樁工藝和增強(qiáng)體材料。

2 高層建筑基礎(chǔ)的選型及特點(diǎn)

高層建筑的上層結(jié)構(gòu)載荷很大，基礎(chǔ)底面壓力也很大，應(yīng)采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調(diào)節(jié)不均勻沉降的基礎(chǔ)形式。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、載荷及地基承載力，可以用單獨(dú)柱基、交叉梁基礎(chǔ)、筏型基礎(chǔ)或箱型基礎(chǔ)；當(dāng)?shù)鼗休d力或變形不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可以采用樁基或復(fù)合地基。

2.1 筏型基礎(chǔ)

筏型基礎(chǔ)也稱為板式基礎(chǔ)，多用在上部結(jié)構(gòu)荷載較大、地基承載力較低的情況。一般有兩種做法：倒肋形樓蓋式和倒無梁樓蓋式。倒肋形樓蓋的筏基，板的折算厚度較小，用料較省，剛度較好，但施工比較麻煩，模板較費(fèi)。如果采用板底架梁的方案有利于地下室空間的利用，但地基開鑿施工麻煩，而且破壞了地基的連續(xù)性，擾動(dòng)了地基土，會(huì)降低地基承載力；采用倒無梁樓蓋式的筏基，板厚較大，用料較多，剛度也較差，但施工較為方便，且有利于地下空間的利用。采用此種形式的筏板，應(yīng)在柱下板底或板面加墩，板底加墩有利于地下空間的利用，板面加墩則施工較為方便。因此選擇施工方案的時(shí)候應(yīng)考慮綜合因素。

2.2 箱型基礎(chǔ)

箱型基礎(chǔ)是由底板、頂板、外圍擋土墻以及一定的內(nèi)隔墻組成的單層或多層混凝土結(jié)構(gòu)。箱型基礎(chǔ)剛度大、整體性好、傳力均勻；能適應(yīng)局部不均勻沉降較大的地基，有效地調(diào)整基地反力。由于地基面積較大，且埋置深度也較大，挖去了大量土方，卸除了原有的地基自重應(yīng)力，地基承載力有所提高，建筑物沉降減小。由于埋深較大，箱型基礎(chǔ)外壁與土的摩擦力增大，增大了基礎(chǔ)周圍土體對(duì)結(jié)構(gòu)的阻尼，有利于抗震。但是箱形基礎(chǔ)的內(nèi)隔墻較多，支模等施工時(shí)間較費(fèi)，工期較長(zhǎng)；在使用上也受到隔墻太多的限制。

2.3 樁箱和樁筏基礎(chǔ)

在淺層地基承載力比較軟弱，而堅(jiān)實(shí)土層距離地面又較深的時(shí)候，采用其他類型的基礎(chǔ)就不能滿足承載力或變形控制的要求。這是應(yīng)當(dāng)考慮采用樁基礎(chǔ)。樁的類型應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)資料、結(jié)構(gòu)類型、荷載性質(zhì)、施工條件以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素確定。

樁按受力性能來區(qū)分，有摩擦樁和支承樁兩種；按施工方法區(qū)分，有預(yù)制樁和灌注樁兩種。在樁基平臺(tái)面積確定的情況下，不同樁徑、不同的樁基持力層會(huì)有不同的單樁承載力，樁的平面隨之也可以確定。當(dāng)箱形或筏形基礎(chǔ)下樁的數(shù)量較少時(shí)，樁基布置在墻下、梁板式筏形基礎(chǔ)的梁下或平板式筏形基礎(chǔ)的柱下。樁距應(yīng)盡可能的大，在充分發(fā)揮單樁承載力的同時(shí)，還能發(fā)揮承臺(tái)土反力作用，以取得最佳效果。

3 結(jié)語(yǔ)

要建成一矗成功的高層建筑，首先要打好基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)工程是建筑工程的根基，其施工質(zhì)量的好壞關(guān)系到整個(gè)建筑工程項(xiàng)目成功與否。所以，做好地基處理并且選擇項(xiàng)目最為合適的基礎(chǔ)類型，是高層建筑后續(xù)工作穩(wěn)定順利進(jìn)行的保證，也為工程項(xiàng)目投入使用后的使用安全提供了保障。

作者簡(jiǎn)介：何明陽(yáng)（1993.10- ），男，漢族，江蘇泰興人，本科在讀，土木工程（建筑工程）專業(yè)。