探究高層建筑工程施工中的地基處理技術(shù)

楊衛(wèi)華

（安徽華野工程建設(shè)有限公司， 安徽 六安 237000）

相較于其他建筑來說， 高層建筑中的人口密度更大， 所以一旦高層建筑出現(xiàn)質(zhì)量問題所造成的影響更為嚴(yán)重。 再加上高層建筑無論是在建設(shè)難度還是在資金投入上都比普通的建筑更大， 因此其建筑也受到人們的廣泛關(guān)注， 影響力較大。 而地基作為高層建筑的基礎(chǔ)， 其質(zhì)量直接決定著項(xiàng)目的穩(wěn)定性和質(zhì)量。

1 高層地基處理技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 復(fù)雜性

我國幅員遼闊且橫跨5 個溫度帶， 所以不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境各有不同， 雖然總的來說城市地區(qū)的環(huán)境相對較好， 但是仍有部分地區(qū)的地質(zhì)條件較為惡劣， 相同的高層地基處理技術(shù)， 可能無法應(yīng)對不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境。 所以為了保證地基的施工質(zhì)量，相關(guān)工作人員也開發(fā)了不同的地基處理技術(shù)， 這在一定程度上提升了地基的施工質(zhì)量， 但卻也增加了地基處理技術(shù)的復(fù)雜性。

1.2 聯(lián)系性

地基是整個項(xiàng)目的基礎(chǔ)， 所以一旦地基出現(xiàn)問題可能會對整個工程造成毀滅性的打擊， 嚴(yán)重的還有可能威脅到工作人員的生命安全， 所以可以說地基的質(zhì)量是否合格直接關(guān)系到項(xiàng)目的質(zhì)量。 因此施工人員必須高度重視地基處理技術(shù)， 結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w施工環(huán)境， 提前做好風(fēng)險(xiǎn)評估以及緊急預(yù)案， 在施工的過程中也需要加強(qiáng)對施工的監(jiān)督， 從而保證地基的質(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 困難性

相較于高層建筑的其他結(jié)構(gòu)來說地基結(jié)構(gòu)深埋地下， 所以這也增加了地質(zhì)施工的難度。 在施工的過程中工作人員需要結(jié)合高層建筑的建設(shè)要求以及不同深度的地質(zhì)構(gòu)造來確定地基處理技術(shù)， 而且在施工的過程中出現(xiàn)任何差錯的， 都有可能會造成巨大的安全事故問題。 除此之外， 由于地基深埋地下，所以在地基建設(shè)的過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題也很難被察覺， 進(jìn)而增加了高層建筑施工隱患[1]。

2 地基處理技術(shù)在高層建筑施工中的重要性

2.1 增強(qiáng)地基的抗剪度

抗剪度簡單來說就是外力的作用垂直于材料，材料所具有抗外界力的最強(qiáng)極限。 高層建筑對地基的抗剪度要求相對較高， 如果地基的抗剪度不足，在實(shí)際使用的過程中勢必會出現(xiàn)某一位置的壓力增大， 進(jìn)而造成這個建筑出現(xiàn)明顯的傾斜， 影響建筑外觀的同時， 還會影響到整個建筑項(xiàng)目的安全性。所以在高層建筑施工的過程中選擇合適的地基處理技術(shù)能夠有效提升地基的抗剪度， 進(jìn)而提升整個建筑項(xiàng)目的質(zhì)量。

2.2 緩解高層建筑的沉降速度

高層建筑相對來說層數(shù)較高， 而且高層建筑所使用的主要材料大多都是混凝土材料， 這種材料具有較高的自重， 所以高層建筑對地基的作用力會隨著樓層高度的增加而增加。 而地基在長期的作用力下會出現(xiàn)下沉情況， 這種現(xiàn)象也被稱為地基的壓縮性。 地基的壓縮性是無法避免的， 隨著使用年限的增加沉降的現(xiàn)象也會逐漸顯露出來。 而在高層建筑工程施工的過程中選擇合適的地基處理技術(shù)， 能夠進(jìn)一步提升地基的質(zhì)量， 從而增強(qiáng)地基的壓縮性，以此來緩解地基沉降的速度， 達(dá)到延長建筑使用壽命的作用。

2.3 提高高層建筑抗震性

我國國土面積廣闊所以有部分地區(qū)處于地震帶中， 再加上近些年來人們對環(huán)境的破壞， 使得自然災(zāi)害的數(shù)量和規(guī)模都有了明顯的提升， 所以增強(qiáng)高層建筑的抗震性也十分重要。 而提升建筑物的抗震性最重要的就是地基， 提升地基的動力性能夠進(jìn)一步增強(qiáng)高層建筑的穩(wěn)定， 進(jìn)而保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。 2008 年我國四川發(fā)生了地震造成了大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失， 因此08 年之后國家修訂了房屋抗震性的要求， 其中就包括有對地基和基礎(chǔ)的修訂要求， 所以重建的房子抗震性也得到了明顯的提升[2]。

3 地基處理過程中可能存在的問題

3.1 不良地基

影響地基質(zhì)量的因素多種多樣， 其不僅包括地球自身變化所造成的某一地區(qū)地質(zhì)條件發(fā)生變化，人們的日常生活活動也會對地基的質(zhì)量造成影響。例如修建水利工程、 礦產(chǎn)資源開發(fā)以及地下水資源的過度開發(fā)等問題都會造成地基的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響到整個地基建設(shè)的質(zhì)量。 但目前部分單位在對高層建筑地基進(jìn)行處理時， 工作人員所參考的地基報(bào)告年限過長， 其忽略了人類活動以及地質(zhì)條件變化對地基環(huán)境所造成的影響， 信息的不對稱也增加了地基質(zhì)量問題發(fā)生的概率， 嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)不良地基。 比如一些建筑物由于地下水減少而影響到整個地基的承載力， 進(jìn)而造成地基下沉問題。

3.2 建筑沉降

高層建筑地基的負(fù)載主要包括動荷載和靜荷載兩種， 靜荷載主要包括從建筑自身自重， 而動荷載主要包括人類的活動以及家居用品等。 高層建筑自身具有較大的自重再加上外來動荷載的作用， 容易造成地基內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化， 并在長時間的影響下出現(xiàn)地基下沉或變形等導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)沉降或傾斜的風(fēng)險(xiǎn)， 給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來威脅。

3.3 水量流失

無論是普通建筑還是高層建筑地基都是建筑的核心， 而土壤的含水量與地基的質(zhì)量有著密切的關(guān)系， 如果土壤中含水量過低會增加顆粒之間的摩擦，增加地基壓實(shí)的難度， 進(jìn)而影響到整個地基的承載力。 而如果土壤中的含水量過高， 就會影響土壤的壓縮性， 進(jìn)而影響地基的質(zhì)量。 所以在施工的過程中， 工作人員需要嚴(yán)格控制土壤的含水量， 確保在土壤的最佳含水量時進(jìn)行施工。 但在實(shí)際施工的過程中， 由于工作人員對水資源的控制不理想或排水系統(tǒng)不夠完善， 導(dǎo)致在施工的過程中施工用水下滲嚴(yán)重， 影響到整個地基的結(jié)構(gòu)， 降低施工效率的同時還極易引發(fā)地基下沉問題[3]。

4 高層建筑工程施工中地基處理技術(shù)

4.1 基坑開挖技術(shù)

在高層建筑項(xiàng)目施工之前工作人員需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作， 結(jié)合高層建筑建設(shè)的要求做好基坑開挖施工工作， 確保高層建筑施工現(xiàn)場的基層開挖技術(shù)能夠科學(xué)合理的開展。 與此同時， 為了保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行， 工作人員在前期規(guī)劃的過程中還需要對地基處理方案進(jìn)行可行性分析， 從而有效避免在施工的過程中出現(xiàn)超挖或開挖深度超標(biāo)的問題。在實(shí)際施工的過程中， 工作人員也需要嚴(yán)格按照施工順序進(jìn)行開挖。 除此之外， 在開挖的過程中也需要做好支護(hù)防護(hù)工作， 通過嚴(yán)密的防護(hù)工作， 避免在實(shí)際開發(fā)的過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)塌陷以及質(zhì)量問題，保證施工的安全性和效率。

4.2 地基排水技術(shù)

土壤的承載力與土壤內(nèi)部的含水率有著密切的關(guān)系， 在高層建筑施工的過程中可能會出現(xiàn)地下水上泛的問題， 進(jìn)而造成高層建筑地基承載力下降，對整個高層建筑施工的質(zhì)量造成不良影響。 因此在對高層建筑地基施工的過程中， 工作人員需要強(qiáng)化排水技術(shù)的應(yīng)用力度， 及時處理高層建筑地基施工過程中出現(xiàn)的地下水。 在對地基進(jìn)行處理之前， 工作人員需要結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)所在區(qū)域提前鋪設(shè)好排水渠道， 并在清槽工作完成之后選擇合適尺寸的排水管道， 確保在施工的過程中管道能夠發(fā)揮自身的作用， 及時處理施工現(xiàn)場污水， 從而防止積水影響地基建設(shè)的質(zhì)量。

4.3 地基換填技術(shù)

在對項(xiàng)目進(jìn)行施工的時候， 由于受到環(huán)境因素、人為因素以及國家政策的影響， 所以對地基的處理方式也是多種多樣的。 其中置換法就是建筑工程中常用的一種方式， 其是由換填法、 振沖置換法以及夯置換法組合成的[4]。

換填法簡單來說就是將施工地面上那些質(zhì)量較差的土換成質(zhì)量好的土， 以此來增加地基的抗壓性和穩(wěn)定性， 從而提高地基的承載力的一種處理方式。這種技術(shù)在使用時一定要注意將質(zhì)量較差的土質(zhì)全面清理干凈， 并對高質(zhì)量的土進(jìn)行進(jìn)一步的夯實(shí)，以確保地基的穩(wěn)定。

而采用振沖置換法進(jìn)行施工的過程中， 一定要保證地基的穩(wěn)定， 所以可以采用高壓水流進(jìn)行振動沖擊的方式使地基成孔， 然后將碎石填到孔中， 形成一個穩(wěn)定的具有較強(qiáng)承載力的復(fù)合式地基。 采用這種復(fù)合式地基一定要注意材料之間的約束能力，只有約束的力量越大， 它的性能也才就越高。

夯置換法簡單來說就是將管子推入土層中， 然后再利用石頭沙礫等物質(zhì)進(jìn)行填充， 但是采用這種方式會導(dǎo)致土層向外擴(kuò)展， 并且會影響地基的透水性能， 因此為了排水方便建筑方需要使用透水性能較好的材料。

4.4 地基夯實(shí)技術(shù)

壓實(shí)法和夯實(shí)法是目前最常用的方法之一， 壓實(shí)法和夯實(shí)法簡單來說都是通過物理器械的作用對于表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲簩?shí)， 使地基更為牢固。

表面壓實(shí)法是通過功率較低的器械或者是碾壓設(shè)備對土層進(jìn)行夯實(shí)， 通常情況下會采用分層壓實(shí)的方式來進(jìn)行處理， 并且如果土壤中含有較高的水分， 在處理的過程中一般是一層泥土一層混凝土膠體施工， 從而使地基具有更高的穩(wěn)定性。

夯實(shí)法則是利用速率較高的器械來對地基進(jìn)行處理， 通過不斷對地基進(jìn)行反復(fù)敲打， 從而使地基的穩(wěn)定性增強(qiáng)。 但是在對地基進(jìn)行此項(xiàng)處理之前，一定要做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)以防由于施壓過大而造成的地基不穩(wěn)。

4.5 振沖擠密法

振沖擠壓法在施工之前要對地面進(jìn)行處理， 使其變得更為平整清潔。 然后通過特定的設(shè)備將原有的土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞， 使其內(nèi)部的密度以及空隙的水壓由低變到高， 利用振沖器對涂層進(jìn)行打擊， 每次將打擊好的泥土放入土層后， 需要將其高度控制在比原有的高度低30cm以上， 然后通過泥土的導(dǎo)電性來對電流所耗的時間進(jìn)行監(jiān)測， 直到電流達(dá)到預(yù)想中的緊實(shí)電流， 這項(xiàng)工作就算完成， 如此循環(huán)往復(fù)[5]。

4.6 強(qiáng)夯地基處理技術(shù)與碎石樁地基處理技術(shù)相結(jié)合

高層建筑由于其自重更大， 所以高層建筑對于地基的承載力要求更高， 采用普通的壓實(shí)技術(shù)或夯實(shí)技術(shù)可能無法滿足地基所需要的標(biāo)準(zhǔn)， 在這種情況下可以使用兩種技術(shù)相結(jié)合的方式， 從而進(jìn)一步提升整個地基的承載力。 強(qiáng)夯技術(shù)和碎石樁地基處理技術(shù)相結(jié)合也是當(dāng)前高層建筑地基處理技術(shù)常用的手段之一。 碎石樁地基處理技術(shù)簡單來說就是在填土層處理好碎石的樁體， 然后再利用強(qiáng)夯處理技術(shù)將碎石樁擊破， 這樣被擊破的碎石樁就會進(jìn)入護(hù)土層與地基成為一體， 進(jìn)而達(dá)到地基所要求的強(qiáng)度。該技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)就是強(qiáng)夯法的使用， 工作人員需要結(jié)合設(shè)計(jì)的要求合理控制夯擊的次數(shù)、 深度以及夯擊量， 從而最大限度的提高夯擊的效果。 但在實(shí)際操作的過程中不同的土質(zhì)其夯擊的質(zhì)量也存在差異， 所以工作人員一般在施工前先夯擊2 ～3 遍， 結(jié)合夯擊過程中超靜孔隙水壓力消散的時間來確定夯擊的次數(shù)以及時間間隔。

4.7 CFG樁地基處理技術(shù)與粉噴樁地基處理技術(shù)相結(jié)合

CFG樁地基處理技術(shù)與粉噴樁地基處理技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的主要工作原理是利用兩種技術(shù)的固結(jié)能力實(shí)現(xiàn)與地基泥土的有效融合， 從而有效提升整個地基的承載力。 這兩種地基處理技術(shù)的結(jié)合， 不僅能夠發(fā)揮CFG樁地基處理技術(shù)的樁承載力， 而且CFG樁因?yàn)榉蹏姌兜娜诤线€增加了整個地基的約束力。

5 提高高層建筑地基處理技術(shù)應(yīng)用有效性建議

5.1 做好工程前期勘察工作

在實(shí)際施工之前工作人員需要做好現(xiàn)場勘查工作， 通過對施工現(xiàn)場地表水文情況以及周圍環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的勘察分析， 確保所獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、全面且充分， 從而預(yù)估和判斷出外界環(huán)境對于地基施工所造成的影響， 并提前做好緊急預(yù)案和相應(yīng)的處理。 比如地下水的變化會對整個地基的承載力造成影響和破壞， 但可以通過前期的勘察了解地下水對于整個工程的影響和破壞， 從而制定合理的計(jì)劃避免或減少地下水對整個工程的影響。

5.2 科學(xué)選擇地基基礎(chǔ)的種類

一般來說地基基礎(chǔ)所受到的力的作用大多都是豎向荷載， 而地基基礎(chǔ)質(zhì)量直接關(guān)系到整個高層建筑的穩(wěn)定性， 因此工作人員也需要結(jié)合具體的施工情況， 選擇合適的地基基礎(chǔ)。 例如地基承受的荷載力非常大且建筑主體和基礎(chǔ)豎向分布結(jié)構(gòu)將一致，則可以選擇獨(dú)立型的地基基礎(chǔ)。 而如果高層建筑的層數(shù)相對較高， 則可以選擇筏型的地基基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

綜上所述， 地基是整個建筑工程建設(shè)的基礎(chǔ)，尤其是高層建筑其對于地基的要求更高， 所以施工單位就需要做好前期的勘察工作， 結(jié)合勘察的數(shù)據(jù)選擇合適的地基處理技術(shù)， 從而保證地基的質(zhì)量能夠達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)， 為后續(xù)施工工作的順利進(jìn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。