高层建筑基础施工及地基处理技术

2020-11-26吴霜霜

建材发展导向 2020年13期

吴霜霜陈松

（中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，安徽蚌埠 233000）

1 高层建筑地基基础施工的特点分析

1.1 复杂性

因为我国不少地区常常会出现地震，给国家与人们带来严重的损失。高层建筑由于其楼层较多，所以地震、台风等自然因素对其影响更大，所以在开展基础施工时更需要提高重视程度，将各类有可能发生的情况都考虑在内，并结合地方环境特点来合理调整。此外，由于国家地理情况较为复杂，且实际施工现场地质情况也有所不同，通常会在不同类型的地质结构上进行施工，使得基础地基施工具有较强的复杂性。

1.2 多发性

因为在开展高层建筑基础地基施工时容易受到诸多因素影响而引发工程事故，该类因素包括了人为因素与非人为因素。其中人为因素主要指的是施工责任意识薄弱、工艺技术不规范、施工流程不严谨等；非人为因素指的是暴雨、大风等都会对高层建筑的基础地基施工产生影响。

1.3 困难性

因为受到施工复杂性与多发性的影响，高层建筑基础地基施工就具有一定的困难性。加上因为高层建筑地基不但荷载这全部高层建筑设施的重量，并且还起到了连接建筑与地下土壤的作用，如若此环节施工质量不达标，那么就难以确保建筑的安全。因此高层建筑的基础地基施工务必要确保每一施工环节质量达标，具有艰巨的任务，施工困难程度也较高。

2 高层建筑基础施工相关概述

2.1 基础施工要求

基础施工是高层建筑工程建设的重点环节之一，唯有确保基础建设具备较高的抗压性，才能承载起高层建筑整体重量应力。同时，高层建筑的高度越高，空气流通状态对其产生的影响也越明显，对于高层建筑整体抗风压能力也提出了较高要求，唯有确保建筑基础足够稳定、坚固，才能抵挡空气流动，尤其是大风、台风天气对建筑产生的横力作用，确保建筑较高的抗倾翻性。此外，在地震多发地区，高层建筑地基施工还必须具备极强的抗震性，能够有效抵挡地震灾害产生的影响。

2.2 基础施工质量影响因素

在高层建筑基础建设阶段，需要重点把控的环节众多，如设计、施工、质检等方面的质量把控。尤其是施工质量控制最为重要，直接决定着高层建筑的稳定性、安全性。而在基础施工过程中，存在诸多因素影响着施工质量。比如，在施工过程中，施工材料、测量器具、施工设备等选择不合理、使用不规范；施工人员未能严格按照施工技术规范、施工流程进行施工；地质勘察工作不全面、施工工艺选择不合理、施工误差控制不当、施工环境问题等异常情况都会对基础施工质量造成严重影响。

3 高层建筑地基处理技术应用分析

3.1 桩基技术

桩基是高层建筑基础其中一种，较为常用与地质条件不佳，自然基础难以承载高层建筑整体重量的高层建筑地基建设。桩基施工需要对自然基础进行较为复杂的人工处理，基础埋深也相对较大。传统的桩基施工的混凝土预制桩过程会产生较大的振动噪音污染，在挤土加固方面的效果也不太理想，但是随着桩基施工技术不断发展，这些缺陷都得到较为有效的缓解，桩基技术在高层建筑地基施工中应用越来越广泛。在桩基施工中，灌注桩技术适用于任何底层土质，所以在高层建筑工程地基施工中较为常见。灌注桩不但可以实现任意规格桩长、桩径，便于施工，而且可以较好地满足不同类型承载力要求。此外，应注意灌注桩强度技术指标要和钢筋混凝土预制桩保持一致。泥浆壁孔桩在桩基基础中有着较好的应用适用性，而且有着较为长的应用历史，是当前我国高层建筑地基施工常用桩型之一，然而这种桩型有着桩底虚土、缩颈等缺陷，因此在实际应用过程中应采取桩底、桩侧后注浆技术，采用超声检测技术对施工缺陷进行检测，确保桩基施工质量。

3.2 基坑支护技术

高层建筑高度越高，建设难度也就越大，对于基础施工技术要求也就越高。高层建筑基础施工中基坑开挖深度与难度都比较大，但基坑深开挖对于高层建筑基础施工极为重要。深基坑施工过程中，关键在于基坑支护技术应用。基坑支护是基于地下安全工程开始对深基坑侧壁、周边岩石等进行加固保护，其过程需要对挡土、挖土、降土、地下水等进行综合考虑，并加强施工监测与施工信息化管理。土钉墙也是基坑支护其中一种体系，适用于低水位、非软土地基的施工，采用的是分层开挖、分层支护的方式，大大降低支护施工成本。在对地下水控制与处理方面，帷幕型、帷幕与封底复合型都是较为有效的方法。

3.3 注浆加固技术

注浆加固技术采用高压压送设备将胶结性能较好的材料填充到加固底层中，将土层、岩层缝隙填充，进而提高地基强度与抗渗性，避免出现地层变形。由于注浆作用不同，注浆加固可分为渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆三种形式。在实际注浆施工中，通常是多种形式配合使用来取得更好的地基加固效果。不同注浆工艺，有着相适应的注浆加固方法，主要包括有单管注浆、套管注浆、布袋注浆、埋管注浆等方法，其中，单管注浆与埋管注浆在高层建筑地基加固中应用最为广泛。注浆加固法发展至今已经成为了高层建筑地基处理中较为常见、有效的地基处理技术。

3.4 CFG桩复合地基处理技术

CFG是水泥粉煤灰碎石桩地基处理技术的简称，该技术的应用基础是碎石桩施工，通过将砂、粉煤灰、水泥等以一定的比例混入原有材料中，加水拌制成粘结强度较高的桩。无论是在民用建筑还是高层建筑的地基施工，CFG桩复合地基处理技术都有着着较为广泛的应用，实现了对软弱地基的加固，挤密桩基结构提高了地基的抗震性与防渗功能。

3.5 高压旋喷法

高压旋喷法的应用，主要是利用钻机把带喷嘴注浆管钻入到预定的土层位置，然后利用高压设备将浆液从喷嘴中喷出，借助高压浆流的冲击作用对松软土体进行破坏在填充密实，同时钻杆旋转以匀速缓慢向上提升，达到对地基的加固目的。这种方法的应用可以使土粒与搅拌混合浆液融合在一起，凝固形成较高强度固结体，进而达到加固地基、强化地基抗剪强度效果。

3.6 深层水泥搅拌桩技术

深层水泥搅拌桩技术，主要是利用特制搅拌轴轮叶，从地面开始对地基进行破坏搅拌到预计深度，然后通过搅拌头把水泥浆等固结浆液注入土体，与土粒进行强制搅拌均匀，形成混合固化剂和原土颗粒的桩基形式。这一技术的应用是使元土体发生物理化学反应，形成强度大、压缩性小的桩体结构，与周边桩周土结构组合成为复合地基共同承担地基外部应力。这一技术的应用需要节土体性质，选择合适强度的胶结浆液，需要对水泥、外加剂等进行合理选择，才能确保较好的加固施工效果。

3.7 砂石垫层换填技术

砂石垫层换填技术主要是将碎石、粗砂、石屑、中砂以及砾砂等材料来换填浮土和软土，从而达到改善软土地基中粗砂、中砂以及砾砂区域强度偏低的区域，进而实现提高软土地基强度的效果。首先，需要对砂垫层以及砂石垫层的地面进行科学调整，保证其标高相同，如果深度不同，那么在具体开展作业时要求根据先深后浅的顺序来进行。其次，在开展分段施工过程中，要求确保振捣的全面，同时设置接头部位为斜坡。如若采取碎石作为垫层，那么需要将砂均匀铺设在基坑底部，同时往垫层上均匀铺设碎石，防止破坏到基坑地面的表层软土。

3.8 重锤夯实法

重锤夯实法的工作原理在于使用起重机械来拉高夯锤到特定高度，让其自由下落，利用其下落时产生的巨大冲击力来让地基表面变得坚固且均匀。该种方式具有成本费用低的优点，不过其步骤较为繁杂，且需要布设较多点位，通常难以以此就达到施工目标，需要经过数次夯击才能实现目标，且施工周期较长，还有可能会面临消散孔隙积水的问题。

4 高层建筑基础施工及地基处理的技术难题

4.1 地基施工中的塌方问题

地基塌方是高层建筑地基施工中的一个重要难题，而且其发生频率较高，如若出现塌方，必定会扰动到建筑地基，使得其荷载能力下降，不仅会严重危害到高层建筑的建设，而且还会对周边构筑物的安全产生影响，严重的还会引发安全事故，导致惨重的人员伤亡。有切实实际开挖基坑深度较深，且需要穿过不同类型土层情况下，如若施工单位并未结合对应土层特征来将实际所需开挖地基基坑边坡的坡度以及采取对应的支护方法，便会由于外力或是堆载力的影响而导致边坡顶部出现变形，进而导致塌方的情况出现。不仅如此，因为在进行土方开挖时，没有采取正确的施工方式，同时支护没有做到位同样会导致塌方的问题出现。

4.2 基坑保护力度不足

对于高层建筑施工而言，必须要重视做好保护基坑的工作。因为我国不同地区的气候不同，如北方干旱、南方多雨等情况，地基便会从产生不同的问题。如果没能切实解决泥土松散以及地下水等问题，就会极大程度的影响到地基基础施工的开展。不仅如此，如若没有有效保护好地基基础，没有有效落实相应的排水与防水措施，极有可能导致地基进水，如此一来，不仅会加大地基基础施工的难度，而且还会影响到整体地基质量。

5 提高高层建筑基础施工及地基处理技术质量的措施

5.1 对基础施工及地基施工周围环境进行全方位勘察

施工环境对高层建筑的基础施工产生较大影响，所以要求工作人员能够正确掌握施工周边环境情况。首先，需要全面掌握施工区域的气候条件、地形地貌、土质特征以及建筑物的结构类型、安全等级以及荷载情况等。其次，需要调查清楚施工区域的自然地质情况，如暗沟、古塘、矿岩、溶岩、地震与地下障碍物、构筑物等情况。再者，需对周边建筑物的结构类型、距离以及方位进行实地勘察，并掌握具体施工区域地下水的水质、水位与变化情况。

5.2 对高层建筑的基础施工及地基处理技术参数进行细化

施工人员需要结合各类地质特征等情况来综合分析，并编制可行的综合性报告，进而使用对应的基础处理以及地基处理技术。就现阶段看来，几乎都是采用桩基的形式，通常划分成灌注桩与预制桩两种类型。首先，要求能够结合施工现场的土层情况、上部荷载以及周围环境条件来将桩型与施工方法确定下来。其次，需要强化施工质量的监管工作力度，特别是在细化技术参数时禁止出现错误，必须要确保实际数据的准确。包括了制定施工方案、制定工期进度、质量管控、安全管理与文明施工等措施，明确相应的工艺参数，以保证能够有效落实相应的施工技术。

5.3 不断提高复合地基形成法的技术

在开展高层建筑基础施工与地基处理技术过程中往往会遇到各种类型的地基，特别是部分复合型地基，对于施工技术的要求更高。通过加入相关材料到土体当中来对其结构性质进行改变，让土体强度提升，或是变成一定的增强体，并与周边地基土一同承担荷载，形成符合地基。在实际施工环节，需要结合地质情况以及其地基承载力的要求来采用对应的方式，从而确保其施工质量达标。不过因为实际填充料的类型不同，相应的加固机理也有所差别。如，往土体内填充粉煤灰、水泥浆或水泥粉，其会和土体产生化学放音，让土体胶结、固化来达到承载力提高的目的；往土体中加入填充料，实现挤密或置换来达到提升承载力的效果。