高層建筑地基沉降及控制措施研究

鄭 燕 輝

（福建筑兆建設(shè)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

在當(dāng)前的建筑領(lǐng)域中，隨著建設(shè)水平的提升，建筑的性能要求也有所提高，為了滿足人們的生活需求及城市發(fā)展建設(shè)需求，隨著高層建筑數(shù)量的大幅增加，使高層建筑成為了建筑行業(yè)關(guān)注的重要內(nèi)容。通過對(duì)高層建筑的有效管控，可使建筑的質(zhì)量得到提升，保證建筑的安全性。地基沉降作為一種常見的現(xiàn)象，對(duì)建筑的穩(wěn)定性產(chǎn)生了較大影響，需要采取有效措施進(jìn)行控制，避免其對(duì)建筑的使用帶來危害，進(jìn)一步加強(qiáng)建筑的可靠性。

1 高層建筑地基沉降的原因

1.1 設(shè)計(jì)存在不合理問題

進(jìn)行高層建筑基層施工的時(shí)候，設(shè)計(jì)作為其中的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，當(dāng)在設(shè)計(jì)中產(chǎn)生了不合理的情況時(shí)，會(huì)使地基出現(xiàn)沉降問題。在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)問題，與人員對(duì)現(xiàn)場勘查不全面有關(guān)，部分人員在進(jìn)行現(xiàn)場勘查后編寫的報(bào)告內(nèi)容不完善，對(duì)工程現(xiàn)場設(shè)計(jì)沒有進(jìn)行有效管理，造成了參數(shù)的錯(cuò)誤。同時(shí)，在基礎(chǔ)選型中，可能存在設(shè)計(jì)不合理的情況，建設(shè)完成之后，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的問題，引發(fā)沉降問題。因此，需要對(duì)設(shè)計(jì)階段給予重視，合理進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，避免沉降問題的產(chǎn)生[1]。

1.2 施工過程不規(guī)范

在施工中，使用的技術(shù)及材料等都會(huì)對(duì)工程施工產(chǎn)生影響。部分施工人員缺少專業(yè)的施工技術(shù)支持，在沒有得到培訓(xùn)的情況下開展工作，會(huì)使施工技術(shù)不達(dá)標(biāo)，同時(shí)材料達(dá)不到要求，設(shè)備的使用存在問題，都會(huì)對(duì)施工造成影響，導(dǎo)致沉降問題，甚至使建筑結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生變化。一些項(xiàng)目的施工現(xiàn)場，施工人員在剛完工的建筑上放置了比較重的材料，這種情況下也會(huì)導(dǎo)致不均勻沉降。當(dāng)施工現(xiàn)場及施工過程沒有得到有效管控時(shí)，會(huì)對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，無法保證施工的效果，還會(huì)造成地基沉降的問題，無法保障建筑的安全性，因此需要進(jìn)行改善。

1.3 缺乏詳細(xì)的沉降觀測(cè)

在進(jìn)行地基施工時(shí)，需要進(jìn)行沉降觀測(cè)，部分項(xiàng)目施工中沒有對(duì)地基進(jìn)行有效的觀測(cè)，或者在觀測(cè)過程中沒有采取有效的手段來進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，沒有制定相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方案，會(huì)影響觀測(cè)的效果，導(dǎo)致觀測(cè)的結(jié)果不符合實(shí)際情況，無法起到參考作用。因此，需要對(duì)觀測(cè)工作進(jìn)行全面落實(shí)。

2 高層建筑地基沉降加固技術(shù)應(yīng)用

2.1 灌漿加固技術(shù)

灌漿加固技術(shù)作為常用的技術(shù)，在應(yīng)用中使用劈裂灌漿的方式來操作，需要使用液壓力在回填土的土層空隙中灌入水泥漿液，在灌漿的過程中，漿液會(huì)在管道出口處形成一定的壓力，土地受力后會(huì)產(chǎn)生裂縫，漿液可從出口位置排出，并且順著裂縫從土質(zhì)強(qiáng)度比較低的位置向強(qiáng)度高的位置劈裂，這使?jié){液在土層中產(chǎn)生固化變化，可形成支柱，起到了相應(yīng)的加固作用。使用這種方式可實(shí)現(xiàn)對(duì)土層的加固處理，對(duì)于一些土質(zhì)來說具有有效的改善作用，保證了土體自身的穩(wěn)定性及壓縮性，避免沉降問題的產(chǎn)生。通常土層的載重能力比較高的情況下，建筑的地基會(huì)更加穩(wěn)定，因此，可結(jié)合該特點(diǎn)利用灌漿加固技術(shù)，使施工能夠達(dá)到更好的效果[2]。

2.2 靜力樁加固技術(shù)

在施工中，靜力樁加固技術(shù)得到了有效的應(yīng)用，使用該技術(shù)可借助力的作用來實(shí)現(xiàn)施工目的，使高層建筑的壓力形成反作用力，使用設(shè)備在土層中插入靜力樁，可使土壤縫隙減少，使土壤的堅(jiān)硬程度得到改善，并且調(diào)整土層的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地基的加固。需要關(guān)注靜力樁的連接位置，并對(duì)液壓壓力進(jìn)行控制。在完成了靜力樁施工后，應(yīng)進(jìn)行焊接處理，通過對(duì)施工的有效規(guī)劃及管理，可使焊接的效果得到保障。如圖1 所示，一般靜力樁技術(shù)在軟土地基中使用優(yōu)勢(shì)更大，需要使用設(shè)備將地基樁壓入到土中，結(jié)合施工的特點(diǎn)及效果來看，靜力樁技術(shù)相比灌漿加固技術(shù)使用的材料有所減少，可使成本降低，同時(shí)能夠符合環(huán)保要求，施工中優(yōu)勢(shì)比較大，因此可將其運(yùn)用于高層建筑施工中。

圖1 靜力樁施工示意圖

2.3 粉煤灰碎石樁加固技術(shù)

粉煤灰碎石樁加固技術(shù)是在水泥中加入碎石及粉煤灰，經(jīng)過混合之后使其凝固，可形成堅(jiān)固的水泥樁結(jié)構(gòu)，并且與軟土層之間結(jié)合形成復(fù)合地基。該技術(shù)的應(yīng)用具有簡單便捷的特點(diǎn)，應(yīng)用比較靈活，形成的復(fù)合型地基比較堅(jiān)固。該技術(shù)在應(yīng)用中可能會(huì)堵塞管道，當(dāng)施工過程中沒有進(jìn)行有效控制，可能會(huì)產(chǎn)生堵塞的問題，對(duì)管道的使用有著較大的威脅。

2.4 強(qiáng)夯置換加固技術(shù)

強(qiáng)夯置換加固技術(shù)是對(duì)整體施工地區(qū)進(jìn)行預(yù)壓，并且對(duì)現(xiàn)場的夯點(diǎn)進(jìn)行明確，使位置的選擇更加準(zhǔn)確，可經(jīng)過測(cè)量來得到施工地區(qū)的水能，之后結(jié)合水能來選擇適合的方式開展排水施工。比如，可采取填入砂石或者建設(shè)豎井的方式來進(jìn)行施工，可在地基的表層中加入砂石及粗砂，減少地面產(chǎn)生裂縫的情況。同時(shí)，可進(jìn)行夯實(shí)加固施工，從周圍向中間進(jìn)行夯實(shí)施工。為了加強(qiáng)夯實(shí)的效果，使區(qū)域受力均勻，可進(jìn)行夯鋪后再次夯擊，使地基的承載力得到有效的提升，進(jìn)而保證建筑的穩(wěn)定性[3]。

2.5 基礎(chǔ)加寬加固技術(shù)

基礎(chǔ)加寬加固施工可通過加強(qiáng)地基承載力來實(shí)現(xiàn)施工的目的，在施工過程中，需要進(jìn)行地基挖掘、加寬處理、壓實(shí)、墊層鋪設(shè)、鑿毛等操作。地面面積比較小或者承載力比較低的情況下，可使用基礎(chǔ)加寬加固技術(shù)開展施工，使地面的面積增加，保證地基的穩(wěn)定性，可避免地基沉降問題的產(chǎn)生。還可使用混凝土進(jìn)行加固，保證施工的效果。

3 高層建筑基礎(chǔ)沉降問題的控制措施

某高層建筑地上16 層，地下1 層，地上高度為48 m，使用剪力墻結(jié)構(gòu)，平面布置呈L 型，占比為56 m×22 m，荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合中的基底平均壓力為320 kPa。為了避免地基施工產(chǎn)生沉降問題，需要采取有效措施進(jìn)行控制。高層建筑地基不均勻沉降的情況產(chǎn)生的時(shí)候，受到土層條件的影響，若設(shè)計(jì)人員沒有考慮到沉降的變化情況，會(huì)使建筑的部分結(jié)構(gòu)受到影響。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)及施工時(shí)，應(yīng)對(duì)地基沉降問題進(jìn)行分析，采取有效措施來控制。比如，使用條形基礎(chǔ)及柱下基礎(chǔ)，或者使用樁基礎(chǔ)，利用防治手段來進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)置，將地基及建筑整體結(jié)構(gòu)作為其中的重點(diǎn)，還需在設(shè)計(jì)過程中加強(qiáng)對(duì)沉降施工質(zhì)量的控制，保證施工能夠順利完成。因此，在施工中，可根據(jù)以下措施開展作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地基沉降的有效控制。

3.1 規(guī)范開展地質(zhì)鉆探作業(yè)

在進(jìn)行地質(zhì)鉆探作業(yè)時(shí)，需要保證操作的規(guī)范性，根據(jù)工程的建設(shè)要求及實(shí)際情況來開展作業(yè)，保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為設(shè)計(jì)人員提供相應(yīng)的參考依據(jù)。要求地質(zhì)勘測(cè)人員具有相應(yīng)的責(zé)任意識(shí)，能夠在施工中確保鉆探報(bào)告的真實(shí)性，進(jìn)而提升施工的質(zhì)量。

3.2 合理地設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行高層建筑整體形式的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使用規(guī)則圖形，避免圖形過于復(fù)雜而對(duì)建筑的荷載差異產(chǎn)生影響。在地質(zhì)條件不佳的區(qū)域中，建筑的荷載問題會(huì)帶來較大的影響，一些比較高或者輕的建筑，大單元連接成無沉降縫建筑時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生裂縫大的問題。應(yīng)在地基情況比較復(fù)雜，處理辦法不同的區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的伸縮縫。還需在設(shè)計(jì)過程中考慮到周圍建筑的影響，相鄰建筑的荷載會(huì)對(duì)周圍土體產(chǎn)生壓力影響，由于壓力擴(kuò)散而對(duì)周圍的地基造成影響。在相鄰建筑距離比較小的情況下，變形形式帶來的影響比較大，在嚴(yán)重的情況下會(huì)使相鄰的建筑產(chǎn)生傾斜的問題，導(dǎo)致地基被破壞，無法保證施工的效果[4]。

3.3 對(duì)施工過程中的地基沉降進(jìn)行有效控制

在開展高層建筑施工時(shí)，施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求來設(shè)置專用水準(zhǔn)點(diǎn)，還需減少或者對(duì)部分位置不均勻沉降進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)行軟土地基施工的時(shí)候，需要對(duì)施工程序進(jìn)行合理安排，保證施工的效果。擬建建筑輕重差比較大的時(shí)候，可按照先重后輕的次序來進(jìn)行施工。對(duì)于質(zhì)量比較大的建筑，應(yīng)在完成施工后間隔一段時(shí)間再進(jìn)行高層建筑的施工。不應(yīng)在正在進(jìn)行施工或者完成施工的建筑周圍堆積大量的土體。在密集建筑群的周圍施工時(shí)，需要注意降水的設(shè)置，觀察周圍建筑的變形情況，使施工能夠順利開展。

3.4 加強(qiáng)地基沉降的監(jiān)測(cè)

進(jìn)行高層建筑施工時(shí)，施工單位需要重視對(duì)地基沉降的觀測(cè)，合理設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工的過程中，應(yīng)對(duì)每層進(jìn)行沉降觀測(cè)。完成了主體結(jié)構(gòu)施工后，應(yīng)定期進(jìn)行一次觀測(cè)，通過對(duì)地基沉降量的觀測(cè)及記錄，為施工的進(jìn)行提供參考依據(jù)，保證施工的質(zhì)量達(dá)到實(shí)際要求[5]。比如，某工程地基沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)見表1，通過對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄，可為沉降控制提供相應(yīng)的依據(jù)。

表1 地基沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)

4 高層建筑地基沉降監(jiān)測(cè)要點(diǎn)

在建筑沉降觀測(cè)中，為了保證觀測(cè)的精度，應(yīng)采取有效的手段，使建筑地基沉降情況得到全面的監(jiān)測(cè)及控制。結(jié)合當(dāng)前的規(guī)范，需要對(duì)地基沉降觀測(cè)要求進(jìn)行完善，在實(shí)際觀測(cè)中，需要相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)支持。開展觀測(cè)工作的時(shí)候，可選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)來進(jìn)行觀測(cè)，可使觀測(cè)的準(zhǔn)確性得到保障。通常，可采用±0.00 以上的精密儀器設(shè)備進(jìn)行二等水準(zhǔn)測(cè)量，在測(cè)量過程中使用放大倍數(shù)高的水準(zhǔn)儀來觀測(cè)，保證觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在觀測(cè)中，還需對(duì)時(shí)間及沉降的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)合其關(guān)系來調(diào)整觀測(cè)工作，使觀測(cè)能夠獲得更加可靠的結(jié)果，進(jìn)而為地基沉降控制帶來幫助。

5 結(jié)語

為了保證高層建筑的穩(wěn)定性，需要關(guān)注地基的施工情況，其中沉降問題的控制作為施工重點(diǎn)，可通過有效的措施來加強(qiáng)控制效果，需要規(guī)范開展地質(zhì)鉆探作業(yè)，合理地設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)施工過程中的地基沉降進(jìn)行有效控制，加強(qiáng)地基沉降的監(jiān)測(cè)，使施工的質(zhì)量得到有效提升，為高層建筑的建設(shè)帶來保障。同時(shí)，應(yīng)對(duì)地基施工中的加固技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，使其發(fā)揮出有效的穩(wěn)固作用。