淺談某高層建筑基礎(chǔ)型式的選擇

【摘 要】 高層建筑中的基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和施工是整個(gè)建筑工程的重要組成部分，所以選擇一個(gè)合理的基礎(chǔ)型式不僅可以對(duì)建筑物的安全起到有效的保障，而且能夠縮短工期，減少不必要的浪費(fèi)。通過對(duì)施工時(shí)間、工程造價(jià)以及施工技術(shù)等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)方面的分析與對(duì)比，可實(shí)現(xiàn)安全的、合理的基礎(chǔ)型式選擇。本文就某高層建筑基礎(chǔ)型式進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】 高層建筑 基礎(chǔ)型式 樁基礎(chǔ)

高層的建筑基礎(chǔ)需要擔(dān)負(fù)著把上部的結(jié)構(gòu)的重量轉(zhuǎn)化給地基的作用，高層建筑的基礎(chǔ)部分的建設(shè)還要確保建筑物擁有很強(qiáng)的穩(wěn)定因素以及較強(qiáng)的剛度讓沉降與傾斜都被控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍中。因此，高層建筑基礎(chǔ)部分的建設(shè)是非常關(guān)鍵的，并且在高層建筑中，基礎(chǔ)工程的造價(jià)與施工的實(shí)踐在整個(gè)工程建設(shè)中所占比例是非常大的，但是各個(gè)基礎(chǔ)型式方面的施工難易程度與施工所需時(shí)間以及造價(jià)也是有著很大的差異，所以需要針對(duì)高層建筑建設(shè)方面的基礎(chǔ)工程技術(shù)實(shí)施有效地對(duì)比分析，采用合理的方式選出最優(yōu)秀的基礎(chǔ)型式。這樣能夠保證高層建筑基礎(chǔ)型式的建設(shè)質(zhì)量，從而提高高層建筑物的施工質(zhì)量，以及未來建筑物的使用壽命。

一、 高層建筑的概況

（一）建筑的總體情況

本文所討論的建筑是大連市某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的一幢高層住宅建筑，它的結(jié)構(gòu)是地上有14層，地下有2層，高40米，共占地500平方米，剪力墻結(jié)構(gòu)。

（二）地質(zhì)概況

工程擬建場(chǎng)地的地勢(shì)較為平坦，地貌單元為海漫灘，后經(jīng)人工回填。地下水穩(wěn)定埋深約2.0米，屬潛水。地層結(jié)構(gòu)自上而下依次為素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、中砂、強(qiáng)風(fēng)化片麻巖及中風(fēng)化片麻巖。各土層情況如表1所示：

（三）基礎(chǔ)型式分析

在原有的設(shè)計(jì)方案中，建筑物的平均地基壓力是400kPa，而基礎(chǔ)的埋入土層的深度是5米。基礎(chǔ)開挖后揭露土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，而該層的承載力特征值僅為60 kPa，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。所以在地基的設(shè)計(jì)方案中直接采用天然地基是不可行的，且由于該區(qū)域軟弱土層過厚，若采用人工處理地基的方式亦不能達(dá)到理想的效果。因此筆者建議該建筑基礎(chǔ)型式采用樁基礎(chǔ)。

二、樁基礎(chǔ)類型分析

根據(jù)建筑物特點(diǎn)及結(jié)合地質(zhì)情況，本工程可能采用的樁基礎(chǔ)型式為預(yù)制樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁、機(jī)械成孔灌注樁及人工挖孔樁。現(xiàn)就各樁基礎(chǔ)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：

（1）預(yù)制樁：優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，不需考慮地下水的影響，單樁承載力相對(duì)較高，生產(chǎn)成本低，配筋率小，節(jié)約鋼材，空心樁很環(huán)保，直徑小，比表面積大，施工簡(jiǎn)單，技術(shù)難度低；缺點(diǎn)是預(yù)制樁的擠土效應(yīng)在飽和粘性土中是負(fù)面的，會(huì)引發(fā)斷樁、縮頸等質(zhì)量事故，對(duì)于擠土預(yù)制混凝土樁和鋼樁會(huì)導(dǎo)致樁體上浮，降低承載力，增大沉降；擠土效應(yīng)還會(huì)造成周邊房屋、市政設(shè)施受損，該樁型沉樁嵌巖有一定難度。

（2）長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁：優(yōu)點(diǎn)是該樁型適用范圍廣，能穿越地下水位上下的各類復(fù)雜地層，能形成較大的單樁承載力，成樁質(zhì)量較好，適應(yīng)各種地質(zhì)條件和不同規(guī)模的建筑物，成樁速度快，施工基本無污染，單樁承載力相對(duì)較高，嵌巖深度可以保證，且適合單樁承臺(tái)使用；缺點(diǎn)是施工速度較慢，以及產(chǎn)生泥漿較多對(duì)施工場(chǎng)地環(huán)境有一定的污染，有噪聲。

（3）機(jī)械成孔灌注樁：優(yōu)點(diǎn)是地下水對(duì)施工影響不大，能適應(yīng)各類地層，尤其是地層復(fù)雜的場(chǎng)地，樁端可坐在下部穩(wěn)定的基巖上；缺點(diǎn)是施工速度慢，造價(jià)相對(duì)較高。成孔期間需泥漿護(hù)壁，因淤泥質(zhì)土的特性，成孔后可能坍孔縮頸。泥漿排放會(huì)對(duì)周邊環(huán)境有一定程度的污染。

（4）人工挖孔樁：優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，無泥漿排放問題，樁底清渣較容易，可嵌巖；缺點(diǎn)是施工期較長(zhǎng)，受地下水影響較大，需采取嚴(yán)格的措施以保證人員安全，且樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)采取的供氧措施難以保證施工人員安全，軟土地層及地下水較大的場(chǎng)地沉樁困難。

根據(jù)以上分析與對(duì)比，本工程樁基礎(chǔ)型式可采用預(yù)制樁、長(zhǎng)螺旋壓灌樁或鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

三、綜合性經(jīng)濟(jì)效益方面的評(píng)價(jià)

（一） 高層建筑的工程造價(jià)方面的因素

因?yàn)榈叵陆ㄖ訑?shù)的添加，建筑基礎(chǔ)基坑的挖掘的費(fèi)用、基礎(chǔ)的建設(shè)等費(fèi)用都開始隨之增加，樁基礎(chǔ)同時(shí)也成為成本特別高的設(shè)計(jì)方案。

（二）高層建筑的施工時(shí)間的因素

高層建筑的施工時(shí)間都是特別長(zhǎng)的，施工的時(shí)間對(duì)工程建設(shè)的基礎(chǔ)費(fèi)用的影響也是很大的，并且它造成的影響主要是表現(xiàn)在時(shí)間就是金錢的方面。高層建筑施工的時(shí)間比較短能夠讓建筑提前就進(jìn)行了應(yīng)用，可以減短施工還貸的時(shí)間，在經(jīng)濟(jì)效益方面所產(chǎn)生的影響主要是在利息方面。

（三）整體的建筑施工的成本費(fèi)用研究

采用原來的設(shè)計(jì)方案是能夠很輕易地就達(dá)到了住戶的標(biāo)準(zhǔn)，保證了建筑施工的安全和質(zhì)量，但是新選出的設(shè)計(jì)方案在安全性方面的基礎(chǔ)之上還顧忌到了業(yè)主在經(jīng)濟(jì)效益方面的提高，創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)方面的效益。

1、通過對(duì)整體建筑的造價(jià)分析來看，本地區(qū)在高層建筑中的基礎(chǔ)型式的選擇過程中，在符合了地基的負(fù)荷程度的前提下，由表格中的研究結(jié)果能夠知道，所形成的樁基的成本費(fèi)用比較低，并且在土層中埋的深度也比較大，還添加了一層地下建筑層，增加了實(shí)際的建筑應(yīng)用的面積，讓單位面積上的造價(jià)也隨之降低，產(chǎn)生了非常多的經(jīng)濟(jì)收益。

2、基礎(chǔ)型式的選擇是建筑在施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分，并且還對(duì)整體的建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益有著比較重要的意義。通過對(duì)原有方案和新選出的方案在綜合性的技術(shù)方面的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)適合的基礎(chǔ)型式能夠產(chǎn)生非?？捎^的經(jīng)濟(jì)利益，而不適合的不但不會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)導(dǎo)致工程施工中的資源的浪費(fèi)。所以，在進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)前一定要選擇最佳的基礎(chǔ)型式，并且要進(jìn)行全方位的對(duì)比。

總結(jié)

本文通過對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)型式的方案的對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，好的基礎(chǔ)型式的方案對(duì)于高層建筑的施工和經(jīng)濟(jì)性能都有著非常重要的意義。所以，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)型式進(jìn)行選擇的過程中，需要對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行多方面的比較，如施工的工期的比較、地基的負(fù)載能力的比較、工程造價(jià)的比較、成本節(jié)約的比較等等。從而挑選出既符合實(shí)際安全情況，又能夠帶來經(jīng)濟(jì)效益的高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)型式的方案。

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