高層建筑基礎設計以及地基處理分析

【摘要】高層建筑是當前我國建筑業(yè)發(fā)展和社會進步的重要標志，而在高層建筑設計過程當中，地基處理和基礎設計是重要的環(huán)節(jié)，其不僅和建筑結構的安全質量息息相關，也很大程度上影響了項目的經濟成本。論文主要闡述了高層建筑基礎設計的相關要領，同時結合當前我國高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀介紹了相應的地基處理方法。

【關鍵詞】高層建筑；基礎設計；地基處理

鑒于地基基礎對建筑安全的重要性，對其進行分析論證，有重要的現(xiàn)實意義。

1.高層建筑地基基礎的重要性

1.1安全性

基礎是上部建筑與大地聯(lián)系的橋梁，其將上部結構所有的作用傳遞到地基上，地基通過自身變形最終將應力吸收，完成一次完整的力的傳遞過程。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將產生嚴重的后果。上海閔行區(qū)13層樓房整體倒塌事件，就是一個典型的例子?？箓攘^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，導致樁基礎剪切破壞，建筑整體倒塌。

1.2正常使用性

地基基礎設計不當會產生較大的變形，導致地下結構開裂漏水。而高層結構不均勻沉降也會導致上部結構局部產生下拉應力，導致墻體開裂，影響正常使用。

1.3經濟性

在高層建筑甚至超高層建筑越來越普及的今天，地基基礎部分所占投資比重越來越大，達到30%～40%。部分基礎埋深較大、地基處理較多的項目，甚至占到50%以上。因此，優(yōu)化地基基礎設計，對節(jié)約材料成本，意義巨大。

1.4工期

據統(tǒng)計，高層建筑地下結構占用項目工期40%以上，合理設計地基基礎，可大幅縮短工期。如采用地基處理的筏板基礎，較樁基礎可省去試樁、打樁、檢測等一系列環(huán)節(jié)，節(jié)省工期；如經逆作法設計施工的項目，可地上地下同時施工，縮短工期，等等。

2.高層建筑基礎設計的要點分析

2.1 高層結構基礎設計的要點

常見的高層結構形式有框架結構、剪力墻結構、框架-核心筒結構等。

一般來說，高層框架結構不會有較大的高寬比，其仍可歸為柔性結構。選用較小剛度的基礎，不會在主體結構中產生較大次內力，也可取得明顯的經濟效益。但當?shù)鼗翞楦邏嚎s性土時，基礎應有一定的剛度。

而剪力墻結構和框架-核心筒結構高層建筑，一般認為是接近絕對剛性的，其基礎應有足夠的剛度，以減少不均勻沉降，減少次內力。

2.2 箱（筏）基礎設計的要點

關于高層建筑箱（筏）的基礎設計，應當考慮到上部結構的影響，其能使得箱（筏）基的整體彎曲應力降低。研究表明，增大上部結構的剛度，將顯著減少基礎的撓曲和內力，因此，不考慮上部剛度設計的基礎，偏于不經濟。其次，由于存在著共同作用，所以上部結構下面的幾層邊柱（墻）出現(xiàn)較大內力，一般來說，在采用常規(guī)方法進行解決的同時，還需要注意邊柱或者是邊墻內力的提高。

2.3 樁箱（筏）基礎設計的要點

現(xiàn)在較多項目為減少絕對沉降，采用滿堂布樁的方式，但其也會產生較大的沉降差，這在框架-核心筒結構中更為明顯，為了能夠有效調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，也可以增加基礎中部樁的間距。除此之外，如果上部結構是剪力墻，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備的力量，進而使得相應的材料注入到被加固的地層當中，這里所涉及到的材料主要包含兩大類，一類是充填材料，另一類是膠結性能的材料。采用這種方式進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，使得漿液材料不斷擴散，增加地層的厚度。當然，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。但是從實際操作層面上來講，注漿體往往通過多種運動的方式進入到土地當中來，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，并且和我國當前高層建筑的建設需要相吻合。

3.2 CFG樁復合地基

CFG樁技術是一項關于水泥粉煤灰碎石樁地基處理的技術，這一項技術建立在碎石樁基礎之上，借助于原有材料的作用，加入一些砂、粉煤灰和少量的水泥，然后加水攪拌，通過這種方式所形成的樁具有較強的粘和性，這是當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。關于CFG樁技術，其運作的主要原理就是關于樁的置換作用和擠密作用，所以，這項技術的使用還能帶來一定的預震效應。

3.3 高壓旋噴法

高壓旋噴法所使用的設備是鉆機、高壓設備和鉆桿，首先，需要利用鉆機將帶有噴嘴的注漿管鉆到土層的相應位置，然后借助于高壓設備，使得漿液能夠在高壓流的作用之下從噴嘴當中噴出來，高壓流會直接沖擊并破壞土地。與此同時，將鉆桿旋轉到一定的高度，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，漿液和土粒就會徹底融合在一起，共同形成一個固體，這個固體的主要作用是加固地基，當然也能夠有效提高地基的抗剪強度。另外，關于高壓噴射注漿法，所涉及到的基本工藝有很多，但是從當前高層建筑項目的實際應用情況來看，最為常見的是利用單管法來對于地基進行加固。

4.結語

高層建筑基礎設計與建筑物的安全性息息相關，設計人員應當予以高度的重視。在進行基礎設計的過程中，應當綜合考慮多種影響因素，結合建筑物的特點和實際狀況，選擇科學合理并且行之有效的基礎類型，最大程度上保證基礎設計的合理性。

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