探究高层建筑工程施工中的地基处理技术

2023-08-01杨卫华

建材发展导向 2023年9期

杨卫华

（安徽华野工程建设有限公司，安徽六安 237000）

相较于其他建筑来说，高层建筑中的人口密度更大，所以一旦高层建筑出现质量问题所造成的影响更为严重。再加上高层建筑无论是在建设难度还是在资金投入上都比普通的建筑更大，因此其建筑也受到人们的广泛关注，影响力较大。而地基作为高层建筑的基础，其质量直接决定着项目的稳定性和质量。

1 高层地基处理技术的特点

1.1 复杂性

我国幅员辽阔且横跨5 个温度带，所以不同地区的地质环境各有不同，虽然总的来说城市地区的环境相对较好，但是仍有部分地区的地质条件较为恶劣，相同的高层地基处理技术，可能无法应对不同地区的地质环境。所以为了保证地基的施工质量，相关工作人员也开发了不同的地基处理技术，这在一定程度上提升了地基的施工质量，但却也增加了地基处理技术的复杂性。

1.2 联系性

地基是整个项目的基础，所以一旦地基出现问题可能会对整个工程造成毁灭性的打击，严重的还有可能威胁到工作人员的生命安全，所以可以说地基的质量是否合格直接关系到项目的质量。因此施工人员必须高度重视地基处理技术，结合当地的具体施工环境，提前做好风险评估以及紧急预案，在施工的过程中也需要加强对施工的监督，从而保证地基的质量符合施工标准。

1.3 困难性

相较于高层建筑的其他结构来说地基结构深埋地下，所以这也增加了地质施工的难度。在施工的过程中工作人员需要结合高层建筑的建设要求以及不同深度的地质构造来确定地基处理技术，而且在施工的过程中出现任何差错的，都有可能会造成巨大的安全事故问题。除此之外，由于地基深埋地下，所以在地基建设的过程中出现质量问题也很难被察觉，进而增加了高层建筑施工隐患[1]。

2 地基处理技术在高层建筑施工中的重要性

2.1 增强地基的抗剪度

抗剪度简单来说就是外力的作用垂直于材料，材料所具有抗外界力的最强极限。高层建筑对地基的抗剪度要求相对较高，如果地基的抗剪度不足，在实际使用的过程中势必会出现某一位置的压力增大，进而造成这个建筑出现明显的倾斜，影响建筑外观的同时，还会影响到整个建筑项目的安全性。所以在高层建筑施工的过程中选择合适的地基处理技术能够有效提升地基的抗剪度，进而提升整个建筑项目的质量。

2.2 缓解高层建筑的沉降速度

高层建筑相对来说层数较高，而且高层建筑所使用的主要材料大多都是混凝土材料，这种材料具有较高的自重，所以高层建筑对地基的作用力会随着楼层高度的增加而增加。而地基在长期的作用力下会出现下沉情况，这种现象也被称为地基的压缩性。地基的压缩性是无法避免的，随着使用年限的增加沉降的现象也会逐渐显露出来。而在高层建筑工程施工的过程中选择合适的地基处理技术，能够进一步提升地基的质量，从而增强地基的压缩性，以此来缓解地基沉降的速度，达到延长建筑使用寿命的作用。

2.3 提高高层建筑抗震性

我国国土面积广阔所以有部分地区处于地震带中，再加上近些年来人们对环境的破坏，使得自然灾害的数量和规模都有了明显的提升，所以增强高层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，提升地基的动力性能够进一步增强高层建筑的稳定，进而保障人们的生命财产安全。 2008 年我国四川发生了地震造成了大量的人员伤亡和经济损失，因此08 年之后国家修订了房屋抗震性的要求，其中就包括有对地基和基础的修订要求，所以重建的房子抗震性也得到了明显的提升[2]。

3 地基处理过程中可能存在的问题

3.1 不良地基

影响地基质量的因素多种多样，其不仅包括地球自身变化所造成的某一地区地质条件发生变化，人们的日常生活活动也会对地基的质量造成影响。例如修建水利工程、矿产资源开发以及地下水资源的过度开发等问题都会造成地基的结构发生变化，进而影响到整个地基建设的质量。但目前部分单位在对高层建筑地基进行处理时，工作人员所参考的地基报告年限过长，其忽略了人类活动以及地质条件变化对地基环境所造成的影响，信息的不对称也增加了地基质量问题发生的概率，严重的甚至会出现不良地基。比如一些建筑物由于地下水减少而影响到整个地基的承载力，进而造成地基下沉问题。

3.2 建筑沉降

高层建筑地基的负载主要包括动荷载和静荷载两种，静荷载主要包括从建筑自身自重，而动荷载主要包括人类的活动以及家居用品等。高层建筑自身具有较大的自重再加上外来动荷载的作用，容易造成地基内部结构发生变化，并在长时间的影响下出现地基下沉或变形等导致建筑物出现沉降或倾斜的风险，给人们的生命财产安全带来威胁。

3.3 水量流失

无论是普通建筑还是高层建筑地基都是建筑的核心，而土壤的含水量与地基的质量有着密切的关系，如果土壤中含水量过低会增加颗粒之间的摩擦，增加地基压实的难度，进而影响到整个地基的承载力。而如果土壤中的含水量过高，就会影响土壤的压缩性，进而影响地基的质量。所以在施工的过程中，工作人员需要严格控制土壤的含水量，确保在土壤的最佳含水量时进行施工。但在实际施工的过程中，由于工作人员对水资源的控制不理想或排水系统不够完善，导致在施工的过程中施工用水下渗严重，影响到整个地基的结构，降低施工效率的同时还极易引发地基下沉问题[3]。

4 高层建筑工程施工中地基处理技术

4.1 基坑开挖技术

在高层建筑项目施工之前工作人员需要做好相应的准备工作，结合高层建筑建设的要求做好基坑开挖施工工作，确保高层建筑施工现场的基层开挖技术能够科学合理的开展。与此同时，为了保证项目的顺利进行，工作人员在前期规划的过程中还需要对地基处理方案进行可行性分析，从而有效避免在施工的过程中出现超挖或开挖深度超标的问题。在实际施工的过程中，工作人员也需要严格按照施工顺序进行开挖。除此之外，在开挖的过程中也需要做好支护防护工作，通过严密的防护工作，避免在实际开发的过程中出现结构塌陷以及质量问题，保证施工的安全性和效率。

4.2 地基排水技术

土壤的承载力与土壤内部的含水率有着密切的关系，在高层建筑施工的过程中可能会出现地下水上泛的问题，进而造成高层建筑地基承载力下降，对整个高层建筑施工的质量造成不良影响。因此在对高层建筑地基施工的过程中，工作人员需要强化排水技术的应用力度，及时处理高层建筑地基施工过程中出现的地下水。在对地基进行处理之前，工作人员需要结合项目建设所在区域提前铺设好排水渠道，并在清槽工作完成之后选择合适尺寸的排水管道，确保在施工的过程中管道能够发挥自身的作用，及时处理施工现场污水，从而防止积水影响地基建设的质量。

4.3 地基换填技术

在对项目进行施工的时候，由于受到环境因素、人为因素以及国家政策的影响，所以对地基的处理方式也是多种多样的。其中置换法就是建筑工程中常用的一种方式，其是由换填法、振冲置换法以及夯置换法组合成的[4]。

换填法简单来说就是将施工地面上那些质量较差的土换成质量好的土，以此来增加地基的抗压性和稳定性，从而提高地基的承载力的一种处理方式。这种技术在使用时一定要注意将质量较差的土质全面清理干净，并对高质量的土进行进一步的夯实，以确保地基的稳定。

而采用振冲置换法进行施工的过程中，一定要保证地基的稳定，所以可以采用高压水流进行振动冲击的方式使地基成孔，然后将碎石填到孔中，形成一个稳定的具有较强承载力的复合式地基。采用这种复合式地基一定要注意材料之间的约束能力，只有约束的力量越大，它的性能也才就越高。

夯置换法简单来说就是将管子推入土层中，然后再利用石头沙砾等物质进行填充，但是采用这种方式会导致土层向外扩展，并且会影响地基的透水性能，因此为了排水方便建筑方需要使用透水性能较好的材料。

4.4 地基夯实技术

压实法和夯实法是目前最常用的方法之一，压实法和夯实法简单来说都是通过物理器械的作用对于表面进行适当的压实，使地基更为牢固。

表面压实法是通过功率较低的器械或者是碾压设备对土层进行夯实，通常情况下会采用分层压实的方式来进行处理，并且如果土壤中含有较高的水分，在处理的过程中一般是一层泥土一层混凝土胶体施工，从而使地基具有更高的稳定性。

夯实法则是利用速率较高的器械来对地基进行处理，通过不断对地基进行反复敲打，从而使地基的稳定性增强。但是在对地基进行此项处理之前，一定要做相应的实验以防由于施压过大而造成的地基不稳。

4.5 振冲挤密法

振冲挤压法在施工之前要对地面进行处理，使其变得更为平整清洁。然后通过特定的设备将原有的土壤结构进行破坏，使其内部的密度以及空隙的水压由低变到高，利用振冲器对涂层进行打击，每次将打击好的泥土放入土层后，需要将其高度控制在比原有的高度低30cm以上，然后通过泥土的导电性来对电流所耗的时间进行监测，直到电流达到预想中的紧实电流，这项工作就算完成，如此循环往复[5]。

4.6 强夯地基处理技术与碎石桩地基处理技术相结合

高层建筑由于其自重更大，所以高层建筑对于地基的承载力要求更高，采用普通的压实技术或夯实技术可能无法满足地基所需要的标准，在这种情况下可以使用两种技术相结合的方式，从而进一步提升整个地基的承载力。强夯技术和碎石桩地基处理技术相结合也是当前高层建筑地基处理技术常用的手段之一。碎石桩地基处理技术简单来说就是在填土层处理好碎石的桩体，然后再利用强夯处理技术将碎石桩击破，这样被击破的碎石桩就会进入护土层与地基成为一体，进而达到地基所要求的强度。该技术应用的重点就是强夯法的使用，工作人员需要结合设计的要求合理控制夯击的次数、深度以及夯击量，从而最大限度的提高夯击的效果。但在实际操作的过程中不同的土质其夯击的质量也存在差异，所以工作人员一般在施工前先夯击2 ～3 遍，结合夯击过程中超静孔隙水压力消散的时间来确定夯击的次数以及时间间隔。

4.7 CFG桩地基处理技术与粉喷桩地基处理技术相结合

CFG桩地基处理技术与粉喷桩地基处理技术联合应用的主要工作原理是利用两种技术的固结能力实现与地基泥土的有效融合，从而有效提升整个地基的承载力。这两种地基处理技术的结合，不仅能够发挥CFG桩地基处理技术的桩承载力，而且CFG桩因为粉喷桩的融合还增加了整个地基的约束力。

5 提高高层建筑地基处理技术应用有效性建议

5.1 做好工程前期勘察工作

在实际施工之前工作人员需要做好现场勘查工作，通过对施工现场地表水文情况以及周围环境进行详细的勘察分析，确保所获得的相关数据准确、全面且充分，从而预估和判断出外界环境对于地基施工所造成的影响，并提前做好紧急预案和相应的处理。比如地下水的变化会对整个地基的承载力造成影响和破坏，但可以通过前期的勘察了解地下水对于整个工程的影响和破坏，从而制定合理的计划避免或减少地下水对整个工程的影响。

5.2 科学选择地基基础的种类

一般来说地基基础所受到的力的作用大多都是竖向荷载，而地基基础质量直接关系到整个高层建筑的稳定性，因此工作人员也需要结合具体的施工情况，选择合适的地基基础。例如地基承受的荷载力非常大且建筑主体和基础竖向分布结构将一致，则可以选择独立型的地基基础。而如果高层建筑的层数相对较高，则可以选择筏型的地基基础。