高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)形式

1、高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)形式摘要：為保證高層建筑使用過(guò)程的安全性，延長(zhǎng)使用壽命，提出加強(qiáng)高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的建議。本文首先淺談高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的特征，其次探討了嵌巖樁、平板式筏形、樁筏等基礎(chǔ)形式的特征及施工工藝等，最后分析了建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的相關(guān)注意事項(xiàng)。希望與同行共同分享施工經(jīng)驗(yàn)，共同優(yōu)化高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)效果，推動(dòng)建筑行業(yè)健穩(wěn)、持久發(fā)展進(jìn)程。關(guān)鍵詞：高層建筑；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)形式；施工工藝0引言從正常的角度來(lái)審視，你會(huì)發(fā)現(xiàn)建筑企業(yè)依靠的就是它本身所擁有的資源。建筑企業(yè)的資源主要分為軟資源和硬資源兩種，硬資源他是一種實(shí)實(shí)在在的東西，通常表現(xiàn)出來(lái)的都是人們可以看得到的，比如施工需要的機(jī)械設(shè)備，給工人的工錢(qián)

2、和材料費(fèi)，以及一些知識(shí)分子等；而軟資源表現(xiàn)的形式與硬資源有著很大的區(qū)別，軟資源你可以用身心感覺(jué)的到，但是你卻很難看到他，通常表現(xiàn)出來(lái)的都是一些無(wú)形中的東西，就如企業(yè)所擁有背景、在社會(huì)上擁有的關(guān)系、及建筑產(chǎn)品的文化內(nèi)涵等。在形成原理、作用范圍、價(jià)值高低等方面硬資源與軟資源雖然迥然不同，但二者卻有著緊密的聯(lián)系，企業(yè)軟實(shí)力發(fā)揮作用需要硬資源擔(dān)當(dāng)企業(yè)的基礎(chǔ)保障，而企業(yè)軟實(shí)力發(fā)揮作用的直接來(lái)源則是軟資源。只要我們把兩者放在相同的位置，企業(yè)才能得以發(fā)揮整體實(shí)力。同時(shí)，構(gòu)成潛在實(shí)力的只有特定資源，要想發(fā)揮出好的功效只有將資源轉(zhuǎn)化并進(jìn)行合理地使用。1高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)特征在對(duì)任何建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之前，一定要獲得足

3、夠的材料，這些材料包括兩大部分，即地質(zhì)資料、與上部結(jié)構(gòu)相關(guān)的資料。高層建筑通常需要更詳細(xì)的資料，在分析地質(zhì)材料過(guò)程中，應(yīng)對(duì)地基類(lèi)型作出科學(xué)判斷并考慮其可能出現(xiàn)的問(wèn)題，重點(diǎn)研究土層的分布規(guī)律，探查地下、地面水的活動(dòng)情況；在分析上部結(jié)構(gòu)過(guò)程中應(yīng)重視建筑物體型的復(fù)雜性、結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其傳力體系。所有的基礎(chǔ)工程的成功均應(yīng)符合以下各種要求：（1）深埋可以有效防止基礎(chǔ)下部對(duì)基礎(chǔ)側(cè)面產(chǎn)生很大的擠壓，這相對(duì)于單獨(dú)基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)的施工質(zhì)量都有很大的影響。（2）埋置的深度應(yīng)在凍層以及植物生長(zhǎng)的季節(jié)性體積變化區(qū)段的下面位置（。3）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在抗傾覆、轉(zhuǎn)動(dòng)、滑動(dòng)或防止土破壞等方面必需是安全可靠的。（4）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有較大能力去

4、應(yīng)對(duì)后續(xù)在場(chǎng)地或施工規(guī)格尺寸方面作出的改變，并且在出現(xiàn)重大改變時(shí)便于調(diào)整。（5）從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用的方法進(jìn)行分析，其應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)性。2深基坑降水施工難點(diǎn)問(wèn)題研究1）基坑開(kāi)挖范圍廣、深度高，這樣的基坑邊坡常采用放坡處理的方法，放坡開(kāi)挖的深度一般比別的大，基坑下部垂直開(kāi)挖的深度也相對(duì)較大，所以基坑需要分兩次開(kāi)挖，此外在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，采用一次降水施工的難度也很大。2）基坑采用的體系為無(wú)支撐體系，上部放坡開(kāi)挖，下部采用雙排鉆孔灌注樁和樁間攪拌樁組成重力壩圍護(hù)，上部放坡坡度按1:1.5，按2級(jí)放坡，上部邊坡降水效果直接影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。3）工程所處位置地下水位較高，水量補(bǔ)給充足，地下水與地面徑流

5、交換頻繁，為了確保建筑工程基坑工程施工的安全性，施工期間施工單位需要不間斷降水施工。4）基坑施工期在汛期內(nèi)，結(jié)合當(dāng)?shù)厮馁Y料，莆田降雨量大，短期降水量可達(dá)100mm/h，為了確?；邮┕ろ樌M(jìn)行，施工單位應(yīng)配置相應(yīng)的地面排水設(shè)施。3降水施工方案設(shè)計(jì)與選擇在建筑工程中，常見(jiàn)的降水措施包括明溝排水、輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、管井降水等方式，文章就降水施工方案進(jìn)行對(duì)比研究，并確定最優(yōu)降水方案。3.1 降水施工方案對(duì)比分析1）明溝降水。明溝降水是在施工區(qū)域地表設(shè)置排水溝和集水井，并借助水泵將集水井中的水抽出，從而達(dá)到快速排水的目的。該方法需要的抽水設(shè)備較少，具有操作簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。同時(shí)，該方法也存在顯著

6、的缺點(diǎn)，抽水設(shè)備排出的地下水沿基坑坡面涌出，極易造成基坑土體軟化，甚至出現(xiàn)泥漿問(wèn)題，進(jìn)而影響施工現(xiàn)場(chǎng)基坑地面強(qiáng)度，對(duì)其他專(zhuān)業(yè)施工造成不良的影響，尤其是降水施工夾帶粉質(zhì)黏土?xí)r，容易造成基坑邊坡失穩(wěn)、地面沉降等問(wèn)題。因此，該方法主要適用于地質(zhì)密實(shí)、坑壁穩(wěn)定性高、開(kāi)挖深度不高、降水深度范圍小的基坑降水。2）輕型井點(diǎn)。輕型井點(diǎn)降水是在基坑的四周每隔一段距離設(shè)置輕型降水井點(diǎn)管，降水井點(diǎn)管深度插入蓄水層，從而使輕型井點(diǎn)構(gòu)成完整的整體，借助抽水設(shè)備將地下水及時(shí)抽出。在輕型井點(diǎn)應(yīng)用中，降水井管間距較小，能夠有效攔截地下水的滲透，從而提高了降水效率，有利于保持邊坡和圍護(hù)樁間土體的穩(wěn)定性。同時(shí)，該方法存在顯著的缺

7、點(diǎn):輕型井點(diǎn)施工量大、施工成本高、占用場(chǎng)地大，且在降水施工期間，施工單位需要保持降水施工設(shè)備供電的可靠性、穩(wěn)定性，維護(hù)成本較高。因此，輕型井點(diǎn)降水方法主要適用于基坑面積較小、降水深度不高的基坑工程。3）噴射井點(diǎn)。噴射井點(diǎn)是在施工區(qū)域埋設(shè)井點(diǎn)管，并在井點(diǎn)管內(nèi)部設(shè)置噴射器，借助高壓水泵或空氣壓縮機(jī)輸入高壓水或壓縮空氣，并在抽水設(shè)備的作用下抽出地下水。該方法降水深度大，降水范圍達(dá)820m。同時(shí)，采用該方法進(jìn)行降水時(shí)，由于降水管和降水設(shè)備較為復(fù)雜，故障率和能耗較高，導(dǎo)致降水成本上升，因此，該方法主要適用于滲透系數(shù)較小且降水深度較大的基坑工程中。4）管井降水。管井降水是在基坑施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆孔成井，并在井

8、內(nèi)埋設(shè)降水管井，地下水由管井滲透至井內(nèi)，并通過(guò)排水設(shè)備排出。管井降水方法應(yīng)用中，井點(diǎn)直徑大、出水量大，能夠滿足較大面積基坑的降水要求，施工成本相對(duì)較低。但是，該方法容易造成周?chē)ㄖ锊痪鶆虺两?，一定程度上影響了該方法的適用范圍。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法主要適用于滲透系數(shù)大且地下水豐富的地質(zhì)工程。3.2 降水施工方案的選擇工程基坑采用上部二級(jí)放坡開(kāi)挖和下部雙排重力圍護(hù)的形式，基坑開(kāi)挖深度大、面積大，降水范圍廣，且施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)^為空曠，無(wú)重要建筑物，適用于管井降水方法。綜合經(jīng)濟(jì)性、可行性、施工效率等因素，本工程采用上部輕型井點(diǎn)降水（如圖1所示）、下部管井降水方式，以滿足本工程降水需求。4管井降水施工技

9、術(shù)4.1確定井位在管井施工以前，施工單位應(yīng)安排測(cè)量人員對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的測(cè)量，然后確定管井施工的位置，并設(shè)置明顯的標(biāo)志，方便后續(xù)工人的鉆孔施工。確定鉆孔位置后，施工單位應(yīng)在井管、砂料、鉆機(jī)移機(jī)就位應(yīng)當(dāng)在鉆孔就位后進(jìn)行，同時(shí)并注意護(hù)孔管的埋設(shè)，護(hù)孔管應(yīng)垂直的插入地面2050cm以下位置。應(yīng)使用黏土填實(shí)護(hù)孔管的外圍，確保泥漿在施工過(guò)程中不會(huì)泛出。護(hù)孔管垂直度誤差應(yīng)控制在1%以內(nèi)。4.2 鉆進(jìn)清孔鉆孔施工前，施工人員應(yīng)測(cè)量好鉆具長(zhǎng)度，對(duì)鉆孔鉆進(jìn)的深度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在鉆孔鉆進(jìn)的過(guò)程中，應(yīng)注意控制泥漿的比重。在鉆進(jìn)的同時(shí)，施工人員也應(yīng)對(duì)巖層特性的分層加以描述，確認(rèn)含水層巖層所在的位置。達(dá)到鉆孔最終的

10、設(shè)計(jì)深度后，即可對(duì)鉆孔進(jìn)行一定的清潔。在清孔的過(guò)程中，對(duì)泥漿的比重應(yīng)加以注意。孔底所殘留的泥渣也應(yīng)嚴(yán)格把控在10cm以內(nèi)。4.3下井管在鉆孔施工完成之后，施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)井管進(jìn)行合理的排列、組合，并按管井深度標(biāo)記不同的編號(hào)，這樣就能很好的使井管長(zhǎng)度與管井深度相同。在下井管施工的過(guò)程當(dāng)中，井管應(yīng)徐緩和平穩(wěn)的送入孔內(nèi)，確保井管是垂直焊接連接的。在下井管的同時(shí)，應(yīng)在濾水管的上下兩側(cè)各安裝兩組扶正器，確保環(huán)形填砂礫間隙厚度在150mm以下。下管過(guò)程中，應(yīng)保證井管是自然落下，這樣能很好的避免側(cè)力對(duì)井管造成的壓力，有效的避免對(duì)井管過(guò)濾結(jié)構(gòu)的損壞。井管到達(dá)指定的位置后，施工人員應(yīng)按規(guī)定將井管進(jìn)行居中

11、固定。4.4填砂礫沖孔將鉆桿沉入井管的底部50cm處，換漿施工也應(yīng)在井口加上補(bǔ)心后進(jìn)行，填入砂漿通過(guò)填漿循環(huán)的方式，直至砂漿達(dá)到預(yù)定的高度停止。4.5止水封孔為防止降水及上部泥漿滲入砂漿，對(duì)成孔質(zhì)量造成影響，施工單位應(yīng)在填砂礫施工結(jié)束20min后進(jìn)行上部止水封孔。4.6洗井根據(jù)施工技術(shù)要求，施工單位應(yīng)使用活塞、空壓機(jī)聯(lián)合洗井的方法。施工過(guò)程中，為了提高洗井效率，確保洗井質(zhì)量，洗井臺(tái)班不應(yīng)少于2個(gè)，洗井作業(yè)直至抽出清水為止，井底沉砂應(yīng)小于20cm。4.7下泵試抽洗井結(jié)束后，施工單位應(yīng)待水位恢復(fù)后進(jìn)行下泵試抽，下井深度應(yīng)控制在管井下半部位置，以保證抽水效率。下泵試抽時(shí)，施工人員應(yīng)確?，F(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電可

12、靠連接。試抽2h后，由測(cè)量人員測(cè)定井內(nèi)水位，并安裝水表，以便于及時(shí)觀察管井內(nèi)水位變化情況。工程現(xiàn)場(chǎng)排水應(yīng)順暢，就近排入溝渠中。5高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的常用形式5.1嵌巖樁基礎(chǔ)這種樁基礎(chǔ)的另一種名稱(chēng)叫做嵌巖墩，這種樁基礎(chǔ)的樁體下段帶有澆筑在巖體內(nèi)的鉆孔灌注樁，它的長(zhǎng)度選擇的也很恰當(dāng)。在對(duì)高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中，已知上部結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)到基礎(chǔ)地面的載荷處于較高水平所以我們通常會(huì)把微風(fēng)化巖層或一定厚度的中風(fēng)化巖層當(dāng)做持力層，在上部結(jié)構(gòu)荷載傳導(dǎo)至巖層的整個(gè)過(guò)程中嵌巖樁發(fā)揮的是一個(gè)媒介作用。采用嵌巖樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，樁尖承載能力較大，且樁側(cè)與土兩者之間還會(huì)形成一定摩擦力，促進(jìn)持力層變形量趨于零，很容易符

13、合上部結(jié)構(gòu)荷載對(duì)基礎(chǔ)承載能力提出的要求，且設(shè)計(jì)期間計(jì)算流程相對(duì)簡(jiǎn)易，但施工周期相對(duì)較長(zhǎng)，樁身施工結(jié)束后一定要等到混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度時(shí)，方可檢測(cè)樁身質(zhì)量，這會(huì)進(jìn)一步延長(zhǎng)工期，增加造價(jià)成本2。5.2平板式筏形基礎(chǔ)平板式筏形是以天然地面為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一種基礎(chǔ)形式，其施工期間需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，最常見(jiàn)的方法就是使用壓路機(jī)碾壓，土體碾壓至與設(shè)計(jì)要求相符合的密度，鋼筋混凝土平板應(yīng)當(dāng)在較密實(shí)的持力層進(jìn)行澆筑施工，因?yàn)樵撈桨迨墙ㄖ锏幕A(chǔ)，它的牢固程度對(duì)于整個(gè)工程來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。筏形基礎(chǔ)是現(xiàn)階段高層建筑中常用的基礎(chǔ)形式之一，其具有剛度大、結(jié)構(gòu)完整性優(yōu)良等特點(diǎn)，對(duì)上部結(jié)構(gòu)荷載有明顯的分散效果，還

14、能有效降低基底的壓力，對(duì)不勻稱(chēng)沉降有良好的調(diào)整，不僅如此，還能夠跨越地基土局部軟弱區(qū)或溶洞，其在抗?jié)B透性方面體現(xiàn)出的優(yōu)越性很大。在現(xiàn)實(shí)施工實(shí)踐中，筏形基礎(chǔ)常用的形式主要有平板、梁板兩類(lèi)。梁板式筏形內(nèi)的基礎(chǔ)梁既能正放還能反放，正梁筏具有板面平整度高、利于排水、便于使用等優(yōu)點(diǎn)，但其施工流程較繁雜；反梁筏板盡管施工流程較簡(jiǎn)單，但在排水與使用時(shí)需安設(shè)架空地坪3。整體分析，平板式筏形基礎(chǔ)施工便捷、模板樣式簡(jiǎn)單、卷材防水施工較簡(jiǎn)單，故而在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工中有較寬廣的應(yīng)用前景。5.3 樁筏基礎(chǔ)基巖層所處地層相對(duì)較深是國(guó)內(nèi)沿海城市的巖土地層結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)，因?yàn)榍稁r樁基礎(chǔ)基本上不能實(shí)現(xiàn)，故而只能選用樁基礎(chǔ)，但

15、由于摩擦樁的承載能力偏低，部分情況下難以迎合高層建筑上部結(jié)構(gòu)荷載對(duì)基礎(chǔ)承載能力提出的要求，因此該區(qū)段高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可選擇樁筏基礎(chǔ)形式。樁筏基礎(chǔ)為樁基與筏板基礎(chǔ)的總稱(chēng)，樁基絕非是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其屬于人工地基，筏板為組成基礎(chǔ)的重要結(jié)構(gòu)之一，部分有地下室的建筑經(jīng)常使用筏板基礎(chǔ)，在荷載相對(duì)較大、地基土承載能力無(wú)法符合上部結(jié)構(gòu)荷載或沉降要求時(shí)，建議選用樁筏基礎(chǔ)，樁土的協(xié)同合作是該種基礎(chǔ)形式的運(yùn)行機(jī)制。在地基土沉降、收縮、固結(jié)等物化過(guò)程中和樁體形成良好的協(xié)調(diào)關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)件穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，此時(shí)筏板底土層和摩擦樁同時(shí)承擔(dān)了上部結(jié)構(gòu)傳遞荷載。對(duì)筏板基礎(chǔ)進(jìn)行整體分析，發(fā)現(xiàn)其四周應(yīng)力水平處于最大層面上，所以在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

16、時(shí)應(yīng)確保筏板四周樁均勻布置，加密樁體的間距，筏板內(nèi)部最好使用梅花形布置4。分析到摩擦樁的特點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)樁身內(nèi)徑的適宜性，結(jié)合沖切、抗彎、抗剪要求等規(guī)劃筏板厚度。5.4沉管灌注樁沉管灌注樁是建筑基礎(chǔ)中一種多種樁基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)形式通常使用振動(dòng)沉樁或錘擊打樁，把附有鋼筋混凝土的樁尖、以及帶有活瓣式樁靴的鋼管送入土內(nèi)，這樣就能形成樁孔，把鋼筋籠放在內(nèi)部并對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑，然后將外面的套管拔出，利用拔管過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)作用對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，這樣的灌注樁才能符合設(shè)計(jì)要求。和常規(guī)鉆孔灌注樁相比較，沉管灌注樁避免了由于樁尖浮土所造成的持力不足、樁身沉降等問(wèn)題，而且對(duì)樁體表層浮漿現(xiàn)象有明顯的改善，使用該種基礎(chǔ)形式可

17、以大大減少材料的使用量。但施工質(zhì)量控制難度較大，如果拔管過(guò)快可能會(huì)誘發(fā)樁身縮頸現(xiàn)象。因?yàn)椴捎玫臄D土樁，那么很可能在擠土效應(yīng)的作用下導(dǎo)致預(yù)先澆注的樁身出現(xiàn)傾斜、斷裂甚至錯(cuò)位等不良情況。該種工藝在土質(zhì)較復(fù)雜、疏松的地區(qū)中體現(xiàn)出較好適用性，但若土層內(nèi)存有體積較大的孤石，則就會(huì)造成該工藝難以運(yùn)行，此時(shí)需要調(diào)整其他工藝穿過(guò)孤石。6高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)（1）重視地基基礎(chǔ)等級(jí)的設(shè)計(jì)。有關(guān)規(guī)范中，結(jié)合地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模及功能特征等條件，把地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)分為三個(gè)等級(jí)，并明確地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下要求：全部建筑物的地基承載力設(shè)計(jì)一定要符合要求；針對(duì)屬于甲、乙等級(jí)的建筑，應(yīng)對(duì)其地基變形量進(jìn)行驗(yàn)算。（2

18、）若高層建筑主體基礎(chǔ)、裙房地下結(jié)構(gòu)空間兩者合二為一時(shí)，均應(yīng)用樁基，可利用抗拔樁去應(yīng)對(duì)抗浮問(wèn)題5。（3）設(shè)置地下基礎(chǔ)時(shí)，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與整體結(jié)構(gòu)的情況有全面的了解。比如，挖掘地下室的深基坑，其會(huì)對(duì)天然地基或復(fù)合地基的基礎(chǔ)發(fā)揮很大的卸載、補(bǔ)償作用，進(jìn)而降低地基的附加壓力，增加地基承載力的計(jì)算值。7結(jié)束語(yǔ)在高層建筑施工中，基礎(chǔ)工程在整個(gè)工程中的造價(jià)占據(jù)很大比重，不同基礎(chǔ)形式造價(jià)之間存在較大差距。故而，在現(xiàn)實(shí)施工實(shí)踐中，應(yīng)嚴(yán)格結(jié)合工程地質(zhì)、建筑物結(jié)構(gòu)形式的特征，有針對(duì)性的選擇基礎(chǔ)形式。設(shè)計(jì)人員在對(duì)高層建筑基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)期間，應(yīng)結(jié)合多方因素，進(jìn)而采用正確的方法去設(shè)計(jì)，以保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，優(yōu)化高層建筑施工質(zhì)量，協(xié)助施工單位獲得良好效益。參考文獻(xiàn)1張長(zhǎng)浩關(guān)于帶地下室高層建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定水浮力的合理應(yīng)用J.福建建材，2019（6）：45-47+118.2鐘桂松.論