淺談高層建筑地基施工要點及質(zhì)量控制

支鋒超

摘要：地基施工技術(shù)的的進(jìn)步使得建設(shè)高層與超高層建筑成為了可能，而高層建筑地基無論是在承載力要求、水文地質(zhì)環(huán)境還是施工工藝方面，都比一般建筑工程復(fù)雜的多。本文首先闡釋了高層建筑地基施工的特殊性，進(jìn)而介紹了其結(jié)構(gòu)和施工工藝的主要類型和應(yīng)用原則，并且深入分析了在高層建筑地基施工過程中，如何保證其質(zhì)量并使其達(dá)到設(shè)計的承載力與穩(wěn)定性要求。

關(guān)鍵詞：地基施工要點;結(jié)構(gòu)與工藝類型;高層建筑;質(zhì)量控制

引言

為了滿足城市擴容和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的要求，建筑工程的設(shè)計和施工需要更加高效的利用土地和空間資源，因此建筑的基礎(chǔ)深度與結(jié)構(gòu)復(fù)雜性隨層高的提升而不斷增長，從而使得基礎(chǔ)施工受到施工場地環(huán)境因素的影響越來越大。

1高層建筑對地基施工的特殊要求

基礎(chǔ)施工是建筑工程得以落成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量決定了后續(xù)施工過程能否順利進(jìn)行，對建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與使用壽命也會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。而由于建筑地基需要將整體結(jié)構(gòu)的重力載荷有效傳遞給持力層，因此不僅要保證其結(jié)構(gòu)本身具備一定的強度，還需要與周邊的巖土結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定的整體。所以在水文地質(zhì)條件存在極大不確定性的情況下，高層建筑的地基施工有很多特殊要求，在施工工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計和質(zhì)量控制策略等方面均需要解決更多問題。

1.1地基承載力要求的復(fù)雜性

建筑工程隨著層數(shù)與絕對高度的增加，其整體結(jié)構(gòu)的自重會按比例增加，而其由于其側(cè)面受到風(fēng)力的影響越來越大而導(dǎo)致動態(tài)變化的剪切應(yīng)力的出現(xiàn)，加之隨高度增長帶來的穩(wěn)定性下降和對抗震性能要求的提升，使得高層建筑的地基不僅需要具備足夠的縱向荷載承載力，還要有足夠的抗剪切力和韌性。而這些一方面要求高層建筑的地基深度要相應(yīng)增加，具體視抗震等級不同，基礎(chǔ)深度必需達(dá)到其地面高度的一定比例。而深度的增加意味著基礎(chǔ)施工的土方工程風(fēng)險性更高，開挖過程會受到地下水和巖土性質(zhì)不穩(wěn)定問題的更大影響。

1.2對地基整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求極高

在復(fù)雜荷載作用下的高層建筑，對地基整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求極高，這首先是由于為了保證有效傳遞不同方向的荷載，高層建筑的地基結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，而位于地下空間的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是基于科學(xué)的受力分析進(jìn)行設(shè)計的，所有部分都是荷載傳遞的重要一環(huán)。因此無論哪一個部分出現(xiàn)質(zhì)量缺陷或沉降，都會引起基礎(chǔ)受力的不平衡，從而引發(fā)局部出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致建筑工程的整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或出現(xiàn)開裂等問題。因此高層建筑的地基施工需要在科學(xué)的結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計基礎(chǔ)上，實施嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制并保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而這需要對施工現(xiàn)場的環(huán)境條件進(jìn)行深入分析和監(jiān)測，對施工過程中出現(xiàn)的意外情況制定應(yīng)對預(yù)案，所以對于施工現(xiàn)場操作和管理人員的技術(shù)有很高的要求。

2高層建筑地基施工技術(shù)的主要類型及應(yīng)用

由于需要達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求的施工深度，因此高層建筑的基礎(chǔ)施工工程量巨大，使用傳統(tǒng)的全面挖掘方式不僅施工效率低，還會面臨極高的風(fēng)險。而近年來樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)有了長足進(jìn)步，在相關(guān)機械設(shè)備、施工技術(shù)的進(jìn)步下，有了更加高效和成熟的施工工法。

2.1鋼筋混凝土預(yù)制樁基施工技術(shù)及其應(yīng)用

鋼筋混凝土在高層建筑的基礎(chǔ)施工中依然是主要的原料，既可以達(dá)到結(jié)構(gòu)強度和承載力要求，又能夠與基底巖土結(jié)構(gòu)形成緊密結(jié)合。而使用鋼筋和混凝土澆筑樁基礎(chǔ)，并且在其達(dá)到強度要求之后通過專用設(shè)備打入地下，是一種較為高效的基礎(chǔ)施工技術(shù)。其優(yōu)點是可以在可視狀態(tài)下成樁，因此不僅能夠較好的控制澆筑過程，而其便于運用無損檢測技術(shù)對成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測評定，從而保證成樁質(zhì)量。但是由于多數(shù)打樁機械設(shè)備作業(yè)時會形成噪音和振動，對周邊環(huán)境的干擾明顯，不僅影響居民生活而且會破壞既有構(gòu)建筑物的穩(wěn)定性。因此在近年灌注樁樁基施工技術(shù)成熟起來之后，預(yù)制樁基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用逐漸減少。

2.2鉆孔灌注樁施工技術(shù)及其應(yīng)用

灌注樁施工采取混凝土現(xiàn)澆方式完成成樁，由人工挖掘或機械鉆孔方式，首先在樁基施工地點進(jìn)行成孔作業(yè)，當(dāng)孔深與孔徑均達(dá)到設(shè)計參數(shù)要求時，進(jìn)行混凝土灌注成樁。其中由于通過鉆孔方式施工的成孔精確度高、工藝相對簡單和高效，是高層建筑地基施工中最常用的工藝。采用鉆孔灌注樁施工技術(shù)不僅成樁效率明顯提高，而且施工所用設(shè)備數(shù)量少、安裝定位和移動也十分簡單，可以在完成一處樁基的鉆孔或灌注后迅速投入下一樁基的作業(yè)。因此這一施工技術(shù)不僅操作相對簡單，而且經(jīng)濟性方面也有明顯優(yōu)勢。但是由于成孔與成樁過程均屬于隱蔽工程，因此其質(zhì)量控制難度相對較大。

3高層建筑地基施工質(zhì)量控制策略

3.1根據(jù)施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)勘查設(shè)計施工工藝

高層建筑地基施工深度大，而且城市地下的土質(zhì)和水文環(huán)境不確定性高，為避免施工過程遇到過多意外，應(yīng)對現(xiàn)場水文與工程地質(zhì)的勘查結(jié)果進(jìn)行細(xì)致分析，結(jié)合工程設(shè)計要求和已有的施工經(jīng)驗，確保施工工藝設(shè)計達(dá)到足夠的深度。例如鉆孔灌注樁的鉆孔工藝參數(shù)、護(hù)壁泥漿配比以及鉆具型號等，從而達(dá)到理想的基礎(chǔ)施工質(zhì)量。

3.2施工過程中做好沉降監(jiān)測與地質(zhì)環(huán)境分析

不均勻沉降是威脅高層建筑地基穩(wěn)定性和整體使用安全的最主要因素，而由于一般情況下基礎(chǔ)持力層的巖土性質(zhì)存在差異，密度和機械性能的區(qū)別會導(dǎo)致其在越來越大的縱向荷載作用下產(chǎn)生不均勻沉降。所以首先要隨基礎(chǔ)施工的進(jìn)行不斷對涉及到的土層進(jìn)行巖性分析，從而針對與勘查結(jié)果存在差異的部分進(jìn)行必要的處理，對軟質(zhì)土層進(jìn)行加固或在樁基成孔作業(yè)中及時調(diào)整工藝參數(shù)，確保地基的持力層具有理想的穩(wěn)定性、樁基礎(chǔ)與不同巖性的土層均能夠形成有效的荷載傳遞關(guān)系。其次從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工開始需要做好各個關(guān)鍵部分的沉降監(jiān)測，以便確保基礎(chǔ)施工質(zhì)量與安全，并且基于沉降監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量隱患。

3.3控制好灌注樁基礎(chǔ)的成孔質(zhì)量

鉆孔灌注樁是目前最重要的高層建筑地基施工技術(shù)，而其成孔質(zhì)量決定了最終樁基礎(chǔ)的成樁效果。因此成孔環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制尤其關(guān)鍵。首先要在鉆孔前確保鉆機定位精度，在孔位中心確定的前提下測量鉆桿與樁孔軸線的垂直度和偏差。其次設(shè)備操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計的鉆速等工藝指導(dǎo)作業(yè)，以便達(dá)到理想的成孔質(zhì)量。最后工程技術(shù)人員應(yīng)對出渣情況進(jìn)行監(jiān)測，及時分析土質(zhì)變化并根據(jù)需要更換鉆頭和調(diào)整護(hù)壁泥漿配比等，確保鉆孔過程順利進(jìn)行。

3.4地基施工所用混凝土和泥漿配比的控制與調(diào)整

高層建筑地基的主要原材料是混凝土，而其配比是否合理決定了最終基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力。所以應(yīng)在施工過程中對成樁用混凝土與護(hù)壁泥漿進(jìn)行質(zhì)量控制。首先成樁混凝土的配比應(yīng)基于理論計算和試驗確定，在預(yù)拌過程中加以精準(zhǔn)控制，并且在灌注前進(jìn)行必要的質(zhì)量檢測和取樣制做試件。其次護(hù)壁泥漿是保證孔壁質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)過程出渣情況和成孔質(zhì)量進(jìn)行必要調(diào)整。當(dāng)出現(xiàn)孔壁坍塌或沉渣過多等異常時，適當(dāng)改變護(hù)壁泥漿的稠度。

4結(jié)束語

在城市空間漸趨擁擠的情況下，高層建筑的施工會更加頻繁，建筑的層數(shù)和高度也還會進(jìn)一步增加，因此基礎(chǔ)施工的難度和質(zhì)量要求會同步上升。合理的設(shè)計高層建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式和施工技術(shù)應(yīng)用，是保證工程建設(shè)質(zhì)量和經(jīng)濟性的關(guān)鍵。

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