高層建筑基礎(chǔ)施工及地基處理技術(shù)

吳霜霜 陳 松

（中建材蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 高層建筑地基基礎(chǔ)施工的特點(diǎn)分析

1.1 復(fù)雜性

因?yàn)槲覈簧俚貐^(qū)常常會(huì)出現(xiàn)地震，給國家與人們帶來嚴(yán)重的損失。高層建筑由于其樓層較多，所以地震、臺(tái)風(fēng)等自然因素對(duì)其影響更大，所以在開展基礎(chǔ)施工時(shí)更需要提高重視程度，將各類有可能發(fā)生的情況都考慮在內(nèi)，并結(jié)合地方環(huán)境特點(diǎn)來合理調(diào)整。此外，由于國家地理情況較為復(fù)雜，且實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況也有所不同，通常會(huì)在不同類型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行施工，使得基礎(chǔ)地基施工具有較強(qiáng)的復(fù)雜性。

1.2 多發(fā)性

因?yàn)樵陂_展高層建筑基礎(chǔ)地基施工時(shí)容易受到諸多因素影響而引發(fā)工程事故，該類因素包括了人為因素與非人為因素。其中人為因素主要指的是施工責(zé)任意識(shí)薄弱、工藝技術(shù)不規(guī)范、施工流程不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)龋环侨藶橐蛩刂傅氖潜┯辍⒋箫L(fēng)等都會(huì)對(duì)高層建筑的基礎(chǔ)地基施工產(chǎn)生影響。

1.3 困難性

因?yàn)槭艿绞┕?fù)雜性與多發(fā)性的影響，高層建筑基礎(chǔ)地基施工就具有一定的困難性。加上因?yàn)楦邔咏ㄖ鼗坏奢d這全部高層建筑設(shè)施的重量，并且還起到了連接建筑與地下土壤的作用，如若此環(huán)節(jié)施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，那么就難以確保建筑的安全。因此高層建筑的基礎(chǔ)地基施工務(wù)必要確保每一施工環(huán)節(jié)質(zhì)量達(dá)標(biāo)，具有艱巨的任務(wù)，施工困難程度也較高。

2 高層建筑基礎(chǔ)施工相關(guān)概述

2.1 基礎(chǔ)施工要求

基礎(chǔ)施工是高層建筑工程建設(shè)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一，唯有確保基礎(chǔ)建設(shè)具備較高的抗壓性，才能承載起高層建筑整體重量應(yīng)力。同時(shí)，高層建筑的高度越高，空氣流通狀態(tài)對(duì)其產(chǎn)生的影響也越明顯，對(duì)于高層建筑整體抗風(fēng)壓能力也提出了較高要求，唯有確保建筑基礎(chǔ)足夠穩(wěn)定、堅(jiān)固，才能抵擋空氣流動(dòng)，尤其是大風(fēng)、臺(tái)風(fēng)天氣對(duì)建筑產(chǎn)生的橫力作用，確保建筑較高的抗傾翻性。此外，在地震多發(fā)地區(qū)，高層建筑地基施工還必須具備極強(qiáng)的抗震性，能夠有效抵擋地震災(zāi)害產(chǎn)生的影響。

2.2 基礎(chǔ)施工質(zhì)量影響因素

在高層建筑基礎(chǔ)建設(shè)階段，需要重點(diǎn)把控的環(huán)節(jié)眾多，如設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)檢等方面的質(zhì)量把控。尤其是施工質(zhì)量控制最為重要，直接決定著高層建筑的穩(wěn)定性、安全性。而在基礎(chǔ)施工過程中，存在諸多因素影響著施工質(zhì)量。比如，在施工過程中，施工材料、測(cè)量器具、施工設(shè)備等選擇不合理、使用不規(guī)范；施工人員未能嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范、施工流程進(jìn)行施工；地質(zhì)勘察工作不全面、施工工藝選擇不合理、施工誤差控制不當(dāng)、施工環(huán)境問題等異常情況都會(huì)對(duì)基礎(chǔ)施工質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。

3 高層建筑地基處理技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 樁基技術(shù)

樁基是高層建筑基礎(chǔ)其中一種，較為常用與地質(zhì)條件不佳，自然基礎(chǔ)難以承載高層建筑整體重量的高層建筑地基建設(shè)。樁基施工需要對(duì)自然基礎(chǔ)進(jìn)行較為復(fù)雜的人工處理，基礎(chǔ)埋深也相對(duì)較大。傳統(tǒng)的樁基施工的混凝土預(yù)制樁過程會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)噪音污染，在擠土加固方面的效果也不太理想，但是隨著樁基施工技術(shù)不斷發(fā)展，這些缺陷都得到較為有效的緩解，樁基技術(shù)在高層建筑地基施工中應(yīng)用越來越廣泛。在樁基施工中，灌注樁技術(shù)適用于任何底層土質(zhì)，所以在高層建筑工程地基施工中較為常見。灌注樁不但可以實(shí)現(xiàn)任意規(guī)格樁長(zhǎng)、樁徑，便于施工，而且可以較好地滿足不同類型承載力要求。此外，應(yīng)注意灌注樁強(qiáng)度技術(shù)指標(biāo)要和鋼筋混凝土預(yù)制樁保持一致。泥漿壁孔樁在樁基基礎(chǔ)中有著較好的應(yīng)用適用性，而且有著較為長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，是當(dāng)前我國高層建筑地基施工常用樁型之一，然而這種樁型有著樁底虛土、縮頸等缺陷，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)采取樁底、樁側(cè)后注漿技術(shù)，采用超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)施工缺陷進(jìn)行檢測(cè)，確保樁基施工質(zhì)量。

3.2 基坑支護(hù)技術(shù)

高層建筑高度越高，建設(shè)難度也就越大，對(duì)于基礎(chǔ)施工技術(shù)要求也就越高。高層建筑基礎(chǔ)施工中基坑開挖深度與難度都比較大，但基坑深開挖對(duì)于高層建筑基礎(chǔ)施工極為重要。深基坑施工過程中，關(guān)鍵在于基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用。基坑支護(hù)是基于地下安全工程開始對(duì)深基坑側(cè)壁、周邊巖石等進(jìn)行加固保護(hù)，其過程需要對(duì)擋土、挖土、降土、地下水等進(jìn)行綜合考慮，并加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)與施工信息化管理。土釘墻也是基坑支護(hù)其中一種體系，適用于低水位、非軟土地基的施工，采用的是分層開挖、分層支護(hù)的方式，大大降低支護(hù)施工成本。在對(duì)地下水控制與處理方面，帷幕型、帷幕與封底復(fù)合型都是較為有效的方法。

3.3 注漿加固技術(shù)

注漿加固技術(shù)采用高壓壓送設(shè)備將膠結(jié)性能較好的材料填充到加固底層中，將土層、巖層縫隙填充，進(jìn)而提高地基強(qiáng)度與抗?jié)B性，避免出現(xiàn)地層變形。由于注漿作用不同，注漿加固可分為滲透注漿、壓密注漿、劈裂注漿三種形式。在實(shí)際注漿施工中，通常是多種形式配合使用來取得更好的地基加固效果。不同注漿工藝，有著相適應(yīng)的注漿加固方法，主要包括有單管注漿、套管注漿、布袋注漿、埋管注漿等方法，其中，單管注漿與埋管注漿在高層建筑地基加固中應(yīng)用最為廣泛。注漿加固法發(fā)展至今已經(jīng)成為了高層建筑地基處理中較為常見、有效的地基處理技術(shù)。

3.4 CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)

CFG是水泥粉煤灰碎石樁地基處理技術(shù)的簡(jiǎn)稱，該技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)是碎石樁施工，通過將砂、粉煤灰、水泥等以一定的比例混入原有材料中，加水拌制成粘結(jié)強(qiáng)度較高的樁。無論是在民用建筑還是高層建筑的地基施工，CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)都有著著較為廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軟弱地基的加固，擠密樁基結(jié)構(gòu)提高了地基的抗震性與防滲功能。

3.5 高壓旋噴法

高壓旋噴法的應(yīng)用，主要是利用鉆機(jī)把帶噴嘴注漿管鉆入到預(yù)定的土層位置，然后利用高壓設(shè)備將漿液從噴嘴中噴出，借助高壓漿流的沖擊作用對(duì)松軟土體進(jìn)行破壞在填充密實(shí)，同時(shí)鉆桿旋轉(zhuǎn)以勻速緩慢向上提升，達(dá)到對(duì)地基的加固目的。這種方法的應(yīng)用可以使土粒與攪拌混合漿液融合在一起，凝固形成較高強(qiáng)度固結(jié)體，進(jìn)而達(dá)到加固地基、強(qiáng)化地基抗剪強(qiáng)度效果。

3.6 深層水泥攪拌樁技術(shù)

深層水泥攪拌樁技術(shù)，主要是利用特制攪拌軸輪葉，從地面開始對(duì)地基進(jìn)行破壞攪拌到預(yù)計(jì)深度，然后通過攪拌頭把水泥漿等固結(jié)漿液注入土體，與土粒進(jìn)行強(qiáng)制攪拌均勻，形成混合固化劑和原土顆粒的樁基形式。這一技術(shù)的應(yīng)用是使元土體發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，形成強(qiáng)度大、壓縮性小的樁體結(jié)構(gòu)，與周邊樁周土結(jié)構(gòu)組合成為復(fù)合地基共同承擔(dān)地基外部應(yīng)力。這一技術(shù)的應(yīng)用需要節(jié)土體性質(zhì)，選擇合適強(qiáng)度的膠結(jié)漿液，需要對(duì)水泥、外加劑等進(jìn)行合理選擇，才能確保較好的加固施工效果。

3.7 砂石墊層換填技術(shù)

砂石墊層換填技術(shù)主要是將碎石、粗砂、石屑、中砂以及礫砂等材料來換填浮土和軟土，從而達(dá)到改善軟土地基中粗砂、中砂以及礫砂區(qū)域強(qiáng)度偏低的區(qū)域，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高軟土地基強(qiáng)度的效果。首先，需要對(duì)砂墊層以及砂石墊層的地面進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，保證其標(biāo)高相同，如果深度不同，那么在具體開展作業(yè)時(shí)要求根據(jù)先深后淺的順序來進(jìn)行。其次，在開展分段施工過程中，要求確保振搗的全面，同時(shí)設(shè)置接頭部位為斜坡。如若采取碎石作為墊層，那么需要將砂均勻鋪設(shè)在基坑底部，同時(shí)往墊層上均勻鋪設(shè)碎石，防止破壞到基坑地面的表層軟土。

3.8 重錘夯實(shí)法

重錘夯實(shí)法的工作原理在于使用起重機(jī)械來拉高夯錘到特定高度，讓其自由下落，利用其下落時(shí)產(chǎn)生的巨大沖擊力來讓地基表面變得堅(jiān)固且均勻。該種方式具有成本費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，不過其步驟較為繁雜，且需要布設(shè)較多點(diǎn)位，通常難以以此就達(dá)到施工目標(biāo)，需要經(jīng)過數(shù)次夯擊才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，且施工周期較長(zhǎng)，還有可能會(huì)面臨消散孔隙積水的問題。

4 高層建筑基礎(chǔ)施工及地基處理的技術(shù)難題

4.1 地基施工中的塌方問題

地基塌方是高層建筑地基施工中的一個(gè)重要難題，而且其發(fā)生頻率較高，如若出現(xiàn)塌方，必定會(huì)擾動(dòng)到建筑地基，使得其荷載能力下降，不僅會(huì)嚴(yán)重危害到高層建筑的建設(shè)，而且還會(huì)對(duì)周邊構(gòu)筑物的安全產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)安全事故，導(dǎo)致慘重的人員傷亡。有切實(shí)實(shí)際開挖基坑深度較深，且需要穿過不同類型土層情況下，如若施工單位并未結(jié)合對(duì)應(yīng)土層特征來將實(shí)際所需開挖地基基坑邊坡的坡度以及采取對(duì)應(yīng)的支護(hù)方法，便會(huì)由于外力或是堆載力的影響而導(dǎo)致邊坡頂部出現(xiàn)變形，進(jìn)而導(dǎo)致塌方的情況出現(xiàn)。不僅如此，因?yàn)樵谶M(jìn)行土方開挖時(shí)，沒有采取正確的施工方式，同時(shí)支護(hù)沒有做到位同樣會(huì)導(dǎo)致塌方的問題出現(xiàn)。

4.2 基坑保護(hù)力度不足

對(duì)于高層建筑施工而言，必須要重視做好保護(hù)基坑的工作。因?yàn)槲覈煌貐^(qū)的氣候不同，如北方干旱、南方多雨等情況，地基便會(huì)從產(chǎn)生不同的問題。如果沒能切實(shí)解決泥土松散以及地下水等問題，就會(huì)極大程度的影響到地基基礎(chǔ)施工的開展。不僅如此，如若沒有有效保護(hù)好地基基礎(chǔ)，沒有有效落實(shí)相應(yīng)的排水與防水措施，極有可能導(dǎo)致地基進(jìn)水，如此一來，不僅會(huì)加大地基基礎(chǔ)施工的難度，而且還會(huì)影響到整體地基質(zhì)量。

5 提高高層建筑基礎(chǔ)施工及地基處理技術(shù)質(zhì)量的措施

5.1 對(duì)基礎(chǔ)施工及地基施工周圍環(huán)境進(jìn)行全方位勘察

施工環(huán)境對(duì)高層建筑的基礎(chǔ)施工產(chǎn)生較大影響，所以要求工作人員能夠正確掌握施工周邊環(huán)境情況。首先，需要全面掌握施工區(qū)域的氣候條件、地形地貌、土質(zhì)特征以及建筑物的結(jié)構(gòu)類型、安全等級(jí)以及荷載情況等。其次，需要調(diào)查清楚施工區(qū)域的自然地質(zhì)情況，如暗溝、古塘、礦巖、溶巖、地震與地下障礙物、構(gòu)筑物等情況。再者，需對(duì)周邊建筑物的結(jié)構(gòu)類型、距離以及方位進(jìn)行實(shí)地勘察，并掌握具體施工區(qū)域地下水的水質(zhì)、水位與變化情況。

5.2 對(duì)高層建筑的基礎(chǔ)施工及地基處理技術(shù)參數(shù)進(jìn)行細(xì)化

施工人員需要結(jié)合各類地質(zhì)特征等情況來綜合分析，并編制可行的綜合性報(bào)告，進(jìn)而使用對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)處理以及地基處理技術(shù)。就現(xiàn)階段看來，幾乎都是采用樁基的形式，通常劃分成灌注樁與預(yù)制樁兩種類型。首先，要求能夠結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的土層情況、上部荷載以及周圍環(huán)境條件來將樁型與施工方法確定下來。其次，需要強(qiáng)化施工質(zhì)量的監(jiān)管工作力度，特別是在細(xì)化技術(shù)參數(shù)時(shí)禁止出現(xiàn)錯(cuò)誤，必須要確保實(shí)際數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。包括了制定施工方案、制定工期進(jìn)度、質(zhì)量管控、安全管理與文明施工等措施，明確相應(yīng)的工藝參數(shù)，以保證能夠有效落實(shí)相應(yīng)的施工技術(shù)。

5.3 不斷提高復(fù)合地基形成法的技術(shù)

在開展高層建筑基礎(chǔ)施工與地基處理技術(shù)過程中往往會(huì)遇到各種類型的地基，特別是部分復(fù)合型地基，對(duì)于施工技術(shù)的要求更高。通過加入相關(guān)材料到土體當(dāng)中來對(duì)其結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行改變，讓土體強(qiáng)度提升，或是變成一定的增強(qiáng)體，并與周邊地基土一同承擔(dān)荷載，形成符合地基。在實(shí)際施工環(huán)節(jié)，需要結(jié)合地質(zhì)情況以及其地基承載力的要求來采用對(duì)應(yīng)的方式，從而確保其施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。不過因?yàn)閷?shí)際填充料的類型不同，相應(yīng)的加固機(jī)理也有所差別。如，往土體內(nèi)填充粉煤灰、水泥漿或水泥粉，其會(huì)和土體產(chǎn)生化學(xué)放音，讓土體膠結(jié)、固化來達(dá)到承載力提高的目的；往土體中加入填充料，實(shí)現(xiàn)擠密或置換來達(dá)到提升承載力的效果。

6 結(jié)語

綜述可知，基礎(chǔ)施工對(duì)于高層建筑建設(shè)重要性毋庸置疑，而不同的地基處理技術(shù)有著不同的適用范圍，為此施工單位在實(shí)際施工過程中必須結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的地基處理技術(shù)，確保獲得較好的基礎(chǔ)施工質(zhì)量，為高層建筑整體施工質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。