高层建筑基础设计以及地基处理分析

2016-02-18刘正琪中冶南方工程技术有限公司深圳分公司广东省518000

中国房地产业 2016年13期

文/刘正琪　中冶南方工程技术有限公司深圳分公司　广东省　518000

高层建筑基础设计以及地基处理分析

文/刘正琪中冶南方工程技术有限公司深圳分公司广东省518000

高层建筑是当前我国建筑业发展和社会进步的重要标志，而在高层建筑设计过程当中，地基处理和基础设计是重要的环节，其不仅和建筑结构的安全质量息息相关，也很大程度上影响了项目的经济成本。论文主要阐述了高层建筑基础设计的相关要领，同时结合当前我国高层建筑发展现状介绍了相应的地基处理方法。

高层建筑；基础设计；地基处理

鉴于地基基础对建筑安全的重要性，对其进行分析论证，有重要的现实意义。

1.高层建筑地基基础的重要性

1.1安全性

基础是上部建筑与大地联系的桥梁，其将上部结构所有的作用传递到地基上，地基通过自身变形最终将应力吸收，完成一次完整的力的传递过程。任何一个环节出现问题，都将产生严重的后果。上海闵行区13层楼房整体倒塌事件，就是一个典型的例子。抗侧力较差的phc管桩，不能承受堆土和深挖地下室带来的较大测土压力，导致桩基础剪切破坏，建筑整体倒塌。

1.2正常使用性

地基基础设计不当会产生较大的变形，导致地下结构开裂漏水。而高层结构不均匀沉降也会导致上部结构局部产生下拉应力，导致墙体开裂，影响正常使用。

1.3经济性

在高层建筑甚至超高层建筑越来越普及的今天，地基基础部分所占投资比重越来越大，达到30％～40％。部分基础埋深较大、地基处理较多的项目，甚至占到50％以上。因此，优化地基基础设计，对节约材料成本，意义巨大。

1.4工期

据统计，高层建筑地下结构占用项目工期40％以上，合理设计地基基础，可大幅缩短工期。如采用地基处理的筏板基础，较桩基础可省去试桩、打桩、检测等一系列环节，节省工期；如经逆作法设计施工的项目，可地上地下同时施工，缩短工期，等等。

2.高层建筑基础设计的要点分析

2.1高层结构基础设计的要点

常见的高层结构形式有框架结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构等。

一般来说，高层框架结构不会有较大的高宽比，其仍可归为柔性结构。选用较小刚度的基础，不会在主体结构中产生较大次内力，也可取得明显的经济效益。但当地基土为高压缩性土时，基础应有一定的刚度。

而剪力墙结构和框架-核心筒结构高层建筑，一般认为是接近绝对刚性的，其基础应有足够的刚度，以减少不均匀沉降，减少次内力。

2.2箱（筏）基础设计的要点

关于高层建筑箱（筏）的基础设计，应当考虑到上部结构的影响，其能使得箱（筏）基的整体弯曲应力降低。研究表明，增大上部结构的刚度，将显著减少基础的挠曲和内力，因此，不考虑上部刚度设计的基础，偏于不经济。其次，由于存在着共同作用，所以上部结构下面的几层边柱（墙）出现较大内力，一般来说，在采用常规方法进行解决的同时，还需要注意边柱或者是边墙内力的提高。

2.3桩箱（筏）基础设计的要点

现在较多项目为减少绝对沉降，采用满堂布桩的方式，但其也会产生较大的沉降差，这在框架-核心筒结构中更为明显，为了能够有效调整桩基的竖向支承刚度，可以采用变刚度布桩的方式来解决，这种方式能够有效调整桩顶反力分布，减少不均匀沉降。值得一提的是，如果考虑利用桩间土来分担上部荷载，使得箱（筏）底桩间土的承载力能够得到最大程度上的发挥，也可以增加基础中部桩的间距。除此之外，如果上部结构是剪力墙，并且想要减小底板的厚度，那么建议采用沿剪力墙轴线布桩的方式。

3.高层建筑地基处理技术分析

3.1注浆加固法

所谓注浆加固法，主要借助的是压送设备的力量，进而使得相应的材料注入到被加固的地层当中，这里所涉及到的材料主要包含两大类，一类是充填材料，另一类是胶结性能的材料。采用这种方式进行注入有着较为明显的优势，其能够使得土颗粒充入到土层的界面或者是岩层的缝隙内，使得浆液材料不断扩散，增加地层的厚度。当然，这也能够有效降低地层的渗透性，防止地层出现变形的情况。按照注浆作用来进行划分，存在着渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆三种方式。但是从实际操作层面上来讲，注浆体往往通过多种运动的方式进入到土地当中来，而按照注浆工艺和注浆加固法又可以将注浆分为多种类型。在高层建筑地基加固的过程当中，最为常见的两种方式是花管注浆和埋管注浆，这两种方法比较便捷有效，并且和我国当前高层建筑的建设需要相吻合。

3.2CFG桩复合地基

CFG桩技术是一项关于水泥粉煤灰碎石桩地基处理的技术，这一项技术建立在碎石桩基础之上，借助于原有材料的作用，加入一些砂、粉煤灰和少量的水泥，然后加水搅拌，通过这种方式所形成的桩具有较强的粘和性，这是当前使用最多的一种方式。并且这种方式适用的范围很广，无论是多层建筑、高层建筑，也无论是民用建筑还是工业厂房，都可以采用这种方法。关于CFG桩技术，其运作的主要原理就是关于桩的置换作用和挤密作用，所以，这项技术的使用还能带来一定的预震效应。

3.3高压旋喷法

高压旋喷法所使用的设备是钻机、高压设备和钻杆，首先，需要利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻到土层的相应位置，然后借助于高压设备，使得浆液能够在高压流的作用之下从喷嘴当中喷出来，高压流会直接冲击并破坏土地。与此同时，将钻杆旋转到一定的高度，然后逐渐向上提升，这样一来，能够使得浆液和土粒搅拌在一起。在浆液逐渐凝固了之后，浆液和土粒就会彻底融合在一起，共同形成一个固体，这个固体的主要作用是加固地基，当然也能够有效提高地基的抗剪强度。另外，关于高压喷射注浆法，所涉及到的基本工艺有很多，但是从当前高层建筑项目的实际应用情况来看，最为常见的是利用单管法来对于地基进行加固。