高層建筑工程施工中地基處理技術(shù)研究

趙斌

（山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

隨著中國城市化建設(shè)的加快，城市的可開發(fā)面積越來越小，這就要求開發(fā)商用更少的地方為更多的人提供便利，因此越來越多的摩天大樓正在興建。中國城市土地資源被占用率高，但中國對建設(shè)項(xiàng)目的需求較高，所以土地資源短缺也在一定程度上限制了建筑業(yè)的發(fā)展。因此，中國城市中的高層建筑越來越多[1]。目前，我國大多數(shù)高層建筑采用混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土本身是一種重量較大的材料，會對高層建筑本身產(chǎn)生較大的重量壓力，這就要求地基具有更大的承載力，以提高高層建筑的穩(wěn)定性，同時，也可以提高施工過程的安全性。在高層建筑中，地基處理技術(shù)將影響整個工程的整體質(zhì)量[2]。如果低層建筑的地基質(zhì)量不是很好，其損壞可能不會直接反映出來，但在高層建筑中，會出現(xiàn)很大的問題。一旦地基質(zhì)量不對，就會出現(xiàn)坍塌等問題。這將給施工隊(duì)伍、施工企業(yè)和人員造成巨大損失。因此，研究地基處理技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，對促進(jìn)摩天大樓建設(shè)項(xiàng)目的發(fā)展具有積極意義[3]。

1 建筑施工中地基處理概述

1.1 建筑施工中地基處理的特點(diǎn)

了解地基處理的特點(diǎn)時首先應(yīng)該弄清楚什么是地基處理。地基處理就是在地基完成后對地基出現(xiàn)的許多情況進(jìn)行處理。地基處理可以很好地提高地基的穩(wěn)定性和承載力，以確保上部結(jié)構(gòu)的安全。一般來說，地基處理的特點(diǎn)如下：①潛在性。潛在性是指并不容易被找到的[4]。地基是房子的基礎(chǔ)，一般位于地下，且與建筑施工緊密相連，因此，施工團(tuán)隊(duì)不容易發(fā)現(xiàn)其中的許多問題。②困難性。困難主要是因?yàn)榈鼗且粋€整體，如果項(xiàng)目的一個簡單部分存在問題，在解決處理時，你必須非常小心。因?yàn)閭€別部分的處理，很容易影響到其他的部分，繼而影響整個地基工程。因?yàn)樗鼈冎械拇蠖鄶?shù)礦坑深部作業(yè)，如果出現(xiàn)問題，很可能地基已被覆蓋，則有必要重新打開缺口并開始施工，這對施工員工能力要求非常高，并且特別容易引發(fā)安全事故。③復(fù)雜性。復(fù)雜性指自然環(huán)境。中國幅員遼闊，不同地方的土壤有不同的差異，所以一旦地基出現(xiàn)問題，我們要解決這個問題的時候，我們就必須考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和自然條件，以確保問題得到有效的管理，否則很容易出現(xiàn)問題。

1.2 高層建筑地基處理技術(shù)的要點(diǎn)

1.2.1 地基處理的初步準(zhǔn)備

在地基處理的初始階段，首先，設(shè)計(jì)師需要做的是結(jié)合實(shí)地調(diào)查的詳細(xì)數(shù)據(jù)和具體施工條件，必須完整確定好地基的強(qiáng)度和剛度，從而科學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)參數(shù)，確保設(shè)計(jì)方案滿足要求和建設(shè)目標(biāo)[5]。其次，在審查方案時，有必要研究環(huán)境因素和材料性能因素，以提高整個工程的施工質(zhì)量。只有將設(shè)計(jì)的方案系統(tǒng)的進(jìn)行嚴(yán)格審查和具體分析，我們才能不斷優(yōu)化和糾正項(xiàng)目問題，提高施工后整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全質(zhì)量。

1.2.2 抓好地基處理質(zhì)量

用于不同類型的地基處理，以確保地基質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，就建設(shè)項(xiàng)目而言，在實(shí)踐過程中，我們需要了解樁基礎(chǔ)的特性，才能保證基礎(chǔ)的承載力有所提升，一般來說，在地基處理過程中，常用的施工方法可以是混凝土管樁和建造CFG樁和鉆孔（挖孔）樁施工，打樁機(jī)如圖1所示。首先要確?；炷恋馁|(zhì)量，有必要了解成品管柱的垂直度和法蘭狀態(tài)，同時，還必須檢查樁體，另外就是現(xiàn)場的樁基必須符合實(shí)際情況，并且根據(jù)土壤質(zhì)量合理設(shè)置混凝土的比例。其次，要根據(jù)不同的溫度進(jìn)行混凝材料的初凝時間和終凝時間的高效控制。在澆筑混凝土前，為了防止清洗處理孔底的各種材料時出現(xiàn)錫積水、產(chǎn)生混凝土比例稀釋等情況，進(jìn)而降低地基強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等情況的發(fā)生概率[6]。

圖1 地基施工打樁機(jī)

1.2.3 地基處理支撐墻的質(zhì)量控制

地基處理完成后必須進(jìn)行的下一步施工為基坑開挖?；娱_挖和施工之前，需要改進(jìn)護(hù)臂工作，并將其完善，這主要是通過護(hù)臂處理增加墻體的防水和墻壁張力。因此，施工人員應(yīng)實(shí)時檢測支撐墻質(zhì)量，做好基坑的打好基礎(chǔ)監(jiān)測工作，確?；炷恋膹?qiáng)度與所需功能相結(jié)合，以確保最佳性能和確保施工安全，確保后期工作順利有效的發(fā)展。高層建筑地基施工如圖2所示。

圖2 高層建筑地基施工

1.3 高層建筑地基處理技術(shù)的需求

（1）在摩天大樓里，因?yàn)樗麄冏约撼休d的自重非常大，所以地基的抗壓強(qiáng)度不符合相關(guān)規(guī)范和要求，這將直接影響建筑物的工程質(zhì)量，如建筑物的整體滑動或傾斜。因此，只有按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加固，適當(dāng)運(yùn)用地基的抗壓強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)牡鼗幚砑夹g(shù)，防止施工質(zhì)量問題的發(fā)生，確保高層建筑的整體質(zhì)量和安全。

（2）在摩天大樓的建造中，只有采用合適的地基處理技術(shù)才能更有效避免因增加高度，而造成的地基變形和沉降事件的發(fā)生，其可以更好地改善地基的壓縮模塊，然后把地基的不均勻沉降的概率降到最低。

（3）據(jù)特別報道，在高層建筑中應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)和特殊土壤性質(zhì)，正確選擇不同類型的土壤地基處理方法，將提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和承載能力提高。

2 高層建筑地基施工中常見問題

2.1 地基設(shè)計(jì)不科學(xué)

同一區(qū)域的土層結(jié)構(gòu)不同，堆場的地質(zhì)條件也有可能存在不同[7]。在設(shè)計(jì)地基結(jié)構(gòu)時，如果不仔細(xì)研究地質(zhì)條件，將引發(fā)地基設(shè)計(jì)中存在一些缺陷，這基本上就會導(dǎo)致了地基質(zhì)量較差的系列問題。摩天大樓地基的設(shè)計(jì)對整個工程的影響很大，一旦設(shè)計(jì)情況表現(xiàn)不足，地基承載力就會降低，當(dāng)土層溶解時，會增加高層建筑沉降的可能性，從而導(dǎo)致施工事故引發(fā)難以置信的建筑損失。

2.2 建筑物重力過大，導(dǎo)致地基變形或沉降

在高層建筑的建造過程中，需要更多的建筑材料，這些材料屬于較重的物體，大大增加了地基的壓力強(qiáng)度。隨著高層建筑層數(shù)的增加，地基承受的強(qiáng)度就更大。如果地基承載力不足，將導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)變形。此外，重力過大會影響地基底部的變化，當(dāng)?shù)鼗荒艹惺茌^大荷載時，會發(fā)生沉降問題等，地基結(jié)構(gòu)一旦失穩(wěn)，將導(dǎo)致高層建筑的變化和高層建筑的開裂等其他問題，不僅會增加建筑事故的可能性，還會導(dǎo)致高層建筑受損，引發(fā)更多的經(jīng)濟(jì)損失，不利于建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 建筑物失水引起的地基失穩(wěn)

在摩天大樓的建設(shè)中將使用大量的水資源，但在目前的建設(shè)過程中，水資源控制并不理想。如果排水系統(tǒng)不完善，將導(dǎo)致建筑嚴(yán)重滲透。再加上土壤土質(zhì)等因素，就會導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，很容易造成地基沉降，在一定程度上降低了摩天大樓的施工效率。如果水量過大，會影響高層建筑的質(zhì)量，給摩天大樓項(xiàng)目留下安全隱患，甚至影響人們的生活和使用。

3 提高高層建筑地基處理應(yīng)用的相關(guān)策略

3.1 加強(qiáng)地基調(diào)查的質(zhì)量控制

在高層建筑的建造過程中，地基質(zhì)量是非常關(guān)鍵的，當(dāng)進(jìn)行這項(xiàng)工作時，檢查地基它是必要的。一般來說，勘察工作有以下3個方面：首先，項(xiàng)目的水文土壤進(jìn)行質(zhì)量調(diào)查，采用科學(xué)的方法進(jìn)行調(diào)查和編制檢驗(yàn)報告；其次，有必要對勘察變化特征進(jìn)行研究，一般勘察的對象都是具有多樣性的。此外，在工作期間，需要掌握定位和設(shè)置線等工作，以確保證明工作可以有效地完成，同時，記錄并分析相關(guān)數(shù)據(jù)。最后，也是必須檢查和測量調(diào)查孔的深度，以確保其深度可以滿足建筑摩天大樓的要求，使地基的質(zhì)量有所提高。高層建筑的地基應(yīng)能承受整個工程的荷載，因此，只有加強(qiáng)地基測量的質(zhì)量，才能從根本上提高摩天大樓建筑工程的安全性和施工的質(zhì)量。

3.2 采用先進(jìn)的地基處理技術(shù)

由于地基處理水平的不斷進(jìn)步和提高，因此為了更好地適應(yīng)不斷增長對高層建筑高度的需求、地基處理的不同要求。它也出現(xiàn)了多種多樣的工藝加工處理方法。

3.2.1 注漿地基處理技術(shù)

灌漿技術(shù)的主要用途是提高地基的強(qiáng)度和硬度。在這方面，通常有三種方法。前兩種是更傳統(tǒng)的方法，后一種是全新的改進(jìn)方法。傳統(tǒng)上分為硅化灌漿和水泥灌漿。讓我們從硅化灌漿開始。所謂硅化注漿是將硅酸鈉注入地基。澆注方法是通過壓力強(qiáng)制澆注。這種澆注可以通過硅酸鈉的特性有效地改變地基的強(qiáng)度和硬度。這是一種艱難的施工方法。另一種方法是水泥灌漿和硅化灌漿，雖然它們的做法相似，但它們的性質(zhì)不同。水泥澆筑主要是通過澆注管來澆筑地基。水泥的特性用來幫助地基中的一系列結(jié)構(gòu)完成熔融并將其轉(zhuǎn)變成巨大的固體塊。由于其體積大，其質(zhì)量更高，從而提高了地基的強(qiáng)度和硬度。這兩種方法的區(qū)別在于：一是堅(jiān)韌，直接改變自然，另一種更委婉，就是改善基礎(chǔ)條件。目前，許多基礎(chǔ)施工隊(duì)采用混合澆筑施工?；旌瞎酀{是在兩種傳統(tǒng)灌漿方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

3.2.2 高壓旋噴樁地基處理施工技術(shù)

高壓旋噴樁地基處理施工技術(shù)是通過高壓旋轉(zhuǎn)噴嘴將預(yù)配置的水泥漿在高壓10MPa～25MPa的高壓下噴入處理后的地基土中，使水泥漿和土壤混合并固化，同時改善地基的理化性質(zhì)?，F(xiàn)階段，采用旋噴樁提高軟土地基的強(qiáng)度，如淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工回填和礫石土滲水等特性得到了廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用中，不僅要考慮泥漿攪動和放散的正常發(fā)生，而且要使巖石粉體適當(dāng)沉淀。噴嘴前端的距離滿足高壓旋轉(zhuǎn)射流的需要，因此應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔直徑和最終孔深。一般情況下，直徑比噴管外徑大0.02～0.05m，深度比開孔深度大0.5～1m，孔深20～30m時，孔坡不大于1%。

3.2.3 碎石樁壓實(shí)技術(shù)

地基壓實(shí)也是目前常見的地基處理技術(shù)，其主要原理是壓縮地基的結(jié)構(gòu)，使地基更加穩(wěn)定牢固。這種方法可以在大多數(shù)建筑工地看到，這是一種簡單易用的方法。主要方法是碎石樁破碎，然后將礫石添加到保護(hù)土層中，通過測量礫石，然后用夯實(shí)技術(shù)將其壓實(shí)，形成多層地基，從而大大提高地基的穩(wěn)定性。當(dāng)然，夯實(shí)地基時要考慮的情況很多，其中最重要的是地質(zhì)情況。地基夯實(shí)產(chǎn)生的巨大壓力對地質(zhì)具有一定的影響。如果不考慮地質(zhì)情況而強(qiáng)行進(jìn)行夯實(shí)處理，很容易破壞地質(zhì)。同時，由于土層的濕度和厚度不同，需要采用不同的方法進(jìn)行壓實(shí)處理，以確保壓實(shí)效果。因此，夯擊處理中夯擊力的選擇應(yīng)綜合多方面考慮。

3.3 施工人員的改進(jìn)

為提高地基處理水平，應(yīng)定期對施工人員進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)。因此，在實(shí)踐的過程中，有必要要求施工人員進(jìn)行常規(guī)技能訓(xùn)練，從而掌握高層基礎(chǔ)的施工方法，做好地基處理的地基處理技術(shù)工作。此外，新的地基處理技術(shù)和工藝應(yīng)通過技術(shù)工程師和一些老員工的培訓(xùn)、宣傳和教育，使員工能夠改進(jìn)高層建筑的地基處理技術(shù)，增強(qiáng)他們的責(zé)任感，使員工更熟悉和使用地基處理技術(shù)，更好地進(jìn)行高層建筑的地基處理。

4 結(jié)語

在高層建筑的地基處理中，因?yàn)樗膹?fù)雜性和高質(zhì)量，因此為了改進(jìn)高層建筑地基處理技術(shù)，有必要根據(jù)摩天大樓的地基的特點(diǎn)，做好各類地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)工作，制定先進(jìn)的工藝處理流程。如此才能更好地保證高層建筑地基施工的順利進(jìn)行。