高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以及地基處理分析

文/劉正琪　中冶南方工程技術(shù)有限公司深圳分公司　廣東省　518000

高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以及地基處理分析

文/劉正琪中冶南方工程技術(shù)有限公司深圳分公司廣東省518000

高層建筑是當(dāng)前我國建筑業(yè)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志，而在高層建筑設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，地基處理和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是重要的環(huán)節(jié)，其不僅和建筑結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量息息相關(guān)，也很大程度上影響了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)成本。論文主要闡述了高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的相關(guān)要領(lǐng)，同時(shí)結(jié)合當(dāng)前我國高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀介紹了相應(yīng)的地基處理方法。

高層建筑；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；地基處理

鑒于地基基礎(chǔ)對(duì)建筑安全的重要性，對(duì)其進(jìn)行分析論證，有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.高層建筑地基基礎(chǔ)的重要性

1.1安全性

基礎(chǔ)是上部建筑與大地聯(lián)系的橋梁，其將上部結(jié)構(gòu)所有的作用傳遞到地基上，地基通過自身變形最終將應(yīng)力吸收，完成一次完整的力的傳遞過程。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。上海閔行區(qū)13層樓房整體倒塌事件，就是一個(gè)典型的例子?？箓?cè)力較差的phc管樁，不能承受堆土和深挖地下室?guī)淼妮^大測土壓力，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)剪切破壞，建筑整體倒塌。

1.2正常使用性

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)開裂漏水。而高層結(jié)構(gòu)不均勻沉降也會(huì)導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)局部產(chǎn)生下拉應(yīng)力，導(dǎo)致墻體開裂，影響正常使用。

1.3經(jīng)濟(jì)性

在高層建筑甚至超高層建筑越來越普及的今天，地基基礎(chǔ)部分所占投資比重越來越大，達(dá)到30％～40％。部分基礎(chǔ)埋深較大、地基處理較多的項(xiàng)目，甚至占到50％以上。因此，優(yōu)化地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，對(duì)節(jié)約材料成本，意義巨大。

1.4工期

據(jù)統(tǒng)計(jì)，高層建筑地下結(jié)構(gòu)占用項(xiàng)目工期40％以上，合理設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)，可大幅縮短工期。如采用地基處理的筏板基礎(chǔ)，較樁基礎(chǔ)可省去試樁、打樁、檢測等一系列環(huán)節(jié)，節(jié)省工期；如經(jīng)逆作法設(shè)計(jì)施工的項(xiàng)目，可地上地下同時(shí)施工，縮短工期，等等。

2.高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

2.1高層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

常見的高層結(jié)構(gòu)形式有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)等。

一般來說，高層框架結(jié)構(gòu)不會(huì)有較大的高寬比，其仍可歸為柔性結(jié)構(gòu)。選用較小剛度的基礎(chǔ)，不會(huì)在主體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較大次內(nèi)力，也可取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但當(dāng)?shù)鼗翞楦邏嚎s性土?xí)r，基礎(chǔ)應(yīng)有一定的剛度。

而剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)高層建筑，一般認(rèn)為是接近絕對(duì)剛性的，其基礎(chǔ)應(yīng)有足夠的剛度，以減少不均勻沉降，減少次內(nèi)力。

2.2箱（筏）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

關(guān)于高層建筑箱（筏）的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)考慮到上部結(jié)構(gòu)的影響，其能使得箱（筏）基的整體彎曲應(yīng)力降低。研究表明，增大上部結(jié)構(gòu)的剛度，將顯著減少基礎(chǔ)的撓曲和內(nèi)力，因此，不考慮上部剛度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，偏于不經(jīng)濟(jì)。其次，由于存在著共同作用，所以上部結(jié)構(gòu)下面的幾層邊柱（墻）出現(xiàn)較大內(nèi)力，一般來說，在采用常規(guī)方法進(jìn)行解決的同時(shí)，還需要注意邊柱或者是邊墻內(nèi)力的提高。

2.3樁箱（筏）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

現(xiàn)在較多項(xiàng)目為減少絕對(duì)沉降，采用滿堂布樁的方式，但其也會(huì)產(chǎn)生較大的沉降差，這在框架-核心筒結(jié)構(gòu)中更為明顯，為了能夠有效調(diào)整樁基的豎向支承剛度，可以采用變剛度布樁的方式來解決，這種方式能夠有效調(diào)整樁頂反力分布，減少不均勻沉降。值得一提的是，如果考慮利用樁間土來分擔(dān)上部荷載，使得箱（筏）底樁間土的承載力能夠得到最大程度上的發(fā)揮，也可以增加基礎(chǔ)中部樁的間距。除此之外，如果上部結(jié)構(gòu)是剪力墻，并且想要減小底板的厚度，那么建議采用沿剪力墻軸線布樁的方式。

3.高層建筑地基處理技術(shù)分析

3.1注漿加固法

所謂注漿加固法，主要借助的是壓送設(shè)備的力量，進(jìn)而使得相應(yīng)的材料注入到被加固的地層當(dāng)中，這里所涉及到的材料主要包含兩大類，一類是充填材料，另一類是膠結(jié)性能的材料。采用這種方式進(jìn)行注入有著較為明顯的優(yōu)勢，其能夠使得土顆粒充入到土層的界面或者是巖層的縫隙內(nèi)，使得漿液材料不斷擴(kuò)散，增加地層的厚度。當(dāng)然，這也能夠有效降低地層的滲透性，防止地層出現(xiàn)變形的情況。按照注漿作用來進(jìn)行劃分，存在著滲透注漿、壓密注漿和劈裂注漿三種方式。但是從實(shí)際操作層面上來講，注漿體往往通過多種運(yùn)動(dòng)的方式進(jìn)入到土地當(dāng)中來，而按照注漿工藝和注漿加固法又可以將注漿分為多種類型。在高層建筑地基加固的過程當(dāng)中，最為常見的兩種方式是花管注漿和埋管注漿，這兩種方法比較便捷有效，并且和我國當(dāng)前高層建筑的建設(shè)需要相吻合。

3.2CFG樁復(fù)合地基

CFG樁技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)于水泥粉煤灰碎石樁地基處理的技術(shù)，這一項(xiàng)技術(shù)建立在碎石樁基礎(chǔ)之上，借助于原有材料的作用，加入一些砂、粉煤灰和少量的水泥，然后加水?dāng)嚢?，通過這種方式所形成的樁具有較強(qiáng)的粘和性，這是當(dāng)前使用最多的一種方式。并且這種方式適用的范圍很廣，無論是多層建筑、高層建筑，也無論是民用建筑還是工業(yè)廠房，都可以采用這種方法。關(guān)于CFG樁技術(shù)，其運(yùn)作的主要原理就是關(guān)于樁的置換作用和擠密作用，所以，這項(xiàng)技術(shù)的使用還能帶來一定的預(yù)震效應(yīng)。

3.3高壓旋噴法

高壓旋噴法所使用的設(shè)備是鉆機(jī)、高壓設(shè)備和鉆桿，首先，需要利用鉆機(jī)將帶有噴嘴的注漿管鉆到土層的相應(yīng)位置，然后借助于高壓設(shè)備，使得漿液能夠在高壓流的作用之下從噴嘴當(dāng)中噴出來，高壓流會(huì)直接沖擊并破壞土地。與此同時(shí)，將鉆桿旋轉(zhuǎn)到一定的高度，然后逐漸向上提升，這樣一來，能夠使得漿液和土粒攪拌在一起。在漿液逐漸凝固了之后，漿液和土粒就會(huì)徹底融合在一起，共同形成一個(gè)固體，這個(gè)固體的主要作用是加固地基，當(dāng)然也能夠有效提高地基的抗剪強(qiáng)度。另外，關(guān)于高壓噴射注漿法，所涉及到的基本工藝有很多，但是從當(dāng)前高層建筑項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用情況來看，最為常見的是利用單管法來對(duì)于地基進(jìn)行加固。

4.結(jié)語

高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與建筑物的安全性息息相關(guān)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)予以高度的重視。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮多種影響因素，結(jié)合建筑物的特點(diǎn)和實(shí)際狀況，選擇科學(xué)合理并且行之有效的基礎(chǔ)類型，最大程度上保證基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的合理性。

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