高層建筑工程地基處理技術(shù)研究

徐慧峰

(山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000)

高層建筑工程與常規(guī)的建筑工程相比，前者的施工周期更長(zhǎng)、施工流程更繁瑣，對(duì)工程質(zhì)量的要求更高、對(duì)資金成本的需求量更大，可以說高層建筑工程的安全問題是人們討論最多的問題。地基工程是建筑工程的基礎(chǔ)，地基工程的施工質(zhì)量決定了高層建筑工程的安全性和穩(wěn)定性，一旦地基工程的質(zhì)量不合格，人們的生命財(cái)產(chǎn)安全將受到威脅，因此，在地基工程中施工單位必須根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況選出最合適的地基處理技術(shù)，全面提升高層建筑項(xiàng)目地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和安全性。

1 高層建筑地基處理施工概述

1.1 高層建筑地基處理的內(nèi)容

高層建筑地基處理是指運(yùn)用多樣化的技術(shù)如排水、壓實(shí)、換填以及樁基礎(chǔ)來改善地基基礎(chǔ)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使地基基礎(chǔ)的承載力滿足高層建筑工程的荷載要求。高層建筑地基處理的內(nèi)容主要包含以下五個(gè)方面的內(nèi)容：1)提升地基基礎(chǔ)的抗剪性能。地基基礎(chǔ)的抗剪性能可以決定地基基礎(chǔ)在受到壓力作用后的穩(wěn)定性，因此在地基處理中通過提升地基基礎(chǔ)的抗剪性能來降低剪應(yīng)力對(duì)地基基礎(chǔ)的負(fù)面影響；2)改善地基基礎(chǔ)的壓縮特性。根據(jù)高層建筑地基基礎(chǔ)的具體情況靈活采取措施來提升地基基礎(chǔ)的模量，最大限度避免地基沉降問題的出現(xiàn)頻率；3)改善地基基礎(chǔ)的透水性能。地基基礎(chǔ)是高層建筑工程的基礎(chǔ)部分，地下水是具有流動(dòng)性的，并非一成不變，采取地基處理措施來改變水壓，提升地基基礎(chǔ)的透水性；4)改善地基的抗震性能。地基基礎(chǔ)的抗震效果受到地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，可以通過注漿加固法來提升地基基礎(chǔ)中軟質(zhì)土層的穩(wěn)定性，從而提升地基基礎(chǔ)的抗震效果；5)改善地基膨脹土或濕陷性土的特性。由于高層建筑工程的選址不同，其地質(zhì)水文、土質(zhì)土層也存在差異性，對(duì)軟體地基加以處理可以避免高層建筑變形、沉降、坍塌等事故的發(fā)生概率，科學(xué)延長(zhǎng)高層建筑工程的使用壽命[1]。

1.2 高層建筑地基處理施工特點(diǎn)

高層建筑地基處理施工是高層建筑施工中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，在處理地基時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)深入施工現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)地質(zhì)水文，分析周邊環(huán)境對(duì)地基施工的影響，確保地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量，從而保障建筑整體施工質(zhì)量。我國高層建筑地基處理面臨如下問題：首先，由于我國幅員遼闊，東西南北地區(qū)無論從氣候上分析還是從地質(zhì)上分析都存在較大的差異性，所以說，地基處理施工相對(duì)而言較為復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況而定；其次，高層建筑施工涉及過個(gè)施工環(huán)節(jié)，各個(gè)施工環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，一旦其中某個(gè)環(huán)節(jié)存在質(zhì)量問題，必然會(huì)對(duì)高層建筑工程的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響，所以說，地基處理技術(shù)具有隱蔽性工程的特點(diǎn)；最后，由于高層建筑工程的地理位置不同，在選擇地基處理技術(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)具體問題具體分析，而且地基處理施工是在地下完成的，施工環(huán)境較差，施工流程繁瑣，要想確保高層建筑工程的質(zhì)量，必須確保地基處理施工的質(zhì)量。

2 高層建筑地基處理技術(shù)的重要性

2.1 增加地基抗剪強(qiáng)度，提高高層建筑質(zhì)量

影響高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的重要因素之一是地基基礎(chǔ)的抗剪強(qiáng)度，所以，在處理高層建筑地基時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑工程的具體情況科學(xué)計(jì)算出地基的相關(guān)指標(biāo)，比如抗剪強(qiáng)度、承載能力等。在高層建筑基礎(chǔ)施工中，施工單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況選出最合適的樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，科學(xué)設(shè)置排水設(shè)置，使地基基礎(chǔ)能阻擋雨水的沖刷洗禮[2]。為了進(jìn)一步提升高層建筑工程的質(zhì)量，還應(yīng)當(dāng)及時(shí)處理軟土層地基，施工人員應(yīng)當(dāng)按照地基處理技術(shù)的規(guī)范操作流程施工，使軟土層地基更加穩(wěn)固，全面提升地基基礎(chǔ)的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 增強(qiáng)地基壓縮性，減緩高層建筑的沉降速度

地基的壓縮性也會(huì)影響高層建筑工程的安全性和穩(wěn)定性，所以，必須要增強(qiáng)地基壓縮性，減緩高層建筑的沉降速度。若地基基礎(chǔ)的壓縮性較大，此時(shí)會(huì)大大限制地基基礎(chǔ)的承載力，還會(huì)導(dǎo)致高層建筑工程出現(xiàn)較大的沉降問題，影響著高層建筑工程的使用壽命。所以，施工單位必須要靈活運(yùn)用多樣化的措施來處理地基基礎(chǔ)，使基地基礎(chǔ)的抗壓性能得到顯著提升，避免由于受到外力作用的影響而出現(xiàn)沉降問題，全面保障高層建筑工程的整體質(zhì)量。

2.3 增強(qiáng)地基動(dòng)力性，提高高層建筑抗震性

地基基礎(chǔ)的承載力對(duì)高層建筑工程的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，因此，施工單位必須要重視地基基礎(chǔ)的強(qiáng)度，對(duì)地基基礎(chǔ)采取加固措施，使高層建筑的穩(wěn)定運(yùn)行。為了避免地震等自然災(zāi)害對(duì)高層建筑工程造成負(fù)面影響，施工單位應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)地基動(dòng)力性，提高高層建筑抗震性，最大限度降低地震對(duì)高層建筑的破壞。施工人員需要根據(jù)地基基礎(chǔ)的實(shí)際情況選出合適的地基處理技術(shù)，并制定科學(xué)的地基處理施工方案，全面保障地基處理施工的質(zhì)量。當(dāng)高層建筑工程的地下水位較高，此時(shí)建筑物的沉降問題會(huì)更加嚴(yán)重，嚴(yán)重危害了施工人員及業(yè)主的生命財(cái)產(chǎn)安全，可以運(yùn)用地基加固法來降低地基基礎(chǔ)的沉降量，使高層建筑工程的質(zhì)量得到保障。

3 高層建筑工程施工中地基處理技術(shù)類型

3.1 基坑開挖技術(shù)

在實(shí)施高層建筑基坑處理技術(shù)時(shí)，首先，必須結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及施工合同、技術(shù)方案的要求展開開挖工作，使高層建筑施工的基坑開挖和綜合處理達(dá)到合理的狀態(tài)。另外還應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)分析基坑處理方案，查找地基處理方案中的不合理部分，避免超挖、開挖深度超標(biāo)等問題的出現(xiàn)，提升基坑處理方案的科學(xué)性和合理性，為高層建筑工程建筑的有序推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。另外還應(yīng)當(dāng)科學(xué)安排基坑開挖施工順序，做好基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的支護(hù)工作，以免在基坑開挖過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)位移、坍塌等問題，確?；娱_挖與地基處理的關(guān)聯(lián)性。

3.2 地基排水技術(shù)

在高層建筑工程地基處理過程中很有可能出現(xiàn)地下水上泛?jiǎn)栴}，此時(shí)會(huì)對(duì)地基基礎(chǔ)的處理效果和地基基礎(chǔ)的承載力造成負(fù)面影響，因此，必須要合理運(yùn)用地基排水技術(shù)來靈活處理地基施工中出現(xiàn)的地下水上泛?jiǎn)栴}。在高層建筑工程使用中應(yīng)用地基排水技術(shù)時(shí)，施工單位需要在高層建筑工程地基所在區(qū)域內(nèi)科學(xué)布置排水管道，并埋設(shè)渠道，清槽施工完成后需要排布排水管道，全面掌控地給排水管道的布設(shè)效果，使地基基礎(chǔ)的排水能力得到顯著增強(qiáng)。

3.3 地基換填技術(shù)

當(dāng)?shù)鼗?guī)劃達(dá)不到高層建筑工程假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，施工單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑工程合同要求及建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況實(shí)施地基換填技術(shù)，使地基規(guī)劃滿足高層建筑工程建設(shè)需求。比如，某高層建筑工程的總建筑面積為51000，整個(gè)建筑分為主樓、裙樓和地下室三個(gè)部分，其中主樓層數(shù)為26層，裙樓4層，地下室2層，建筑密度為35%，綠化率25%。為了保障高層建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地基承載力，施工單位應(yīng)當(dāng)使用地基換填技術(shù)，靈活調(diào)整地基基礎(chǔ)的物質(zhì)成分，在地基施工中增加高承載力物質(zhì)的填充量，從而提升高層建筑工程的地基承載力，以免在后續(xù)的施工過程中發(fā)生因地基載力不足而出現(xiàn)沉降、塌陷、傾斜等質(zhì)量問題。在進(jìn)行地基換填施工階段，施工企業(yè)要做好換填規(guī)劃方案，確保換填施工的科學(xué)性，還要根據(jù)高層建筑工程建設(shè)需求對(duì)地基采取加固措施，最大限度降低高層建筑工程在施工中出現(xiàn)質(zhì)量問題的概率[3]。另外還應(yīng)當(dāng)科學(xué)規(guī)劃地基換填施工步驟，要求施工人員按照規(guī)范的流程開展施工，確保地基換填施工的實(shí)施效果，在地基換填施工中如果存在質(zhì)量問題，應(yīng)當(dāng)靈活運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)來處理問題，使高層建筑工程的地基處理達(dá)到預(yù)期的效果。

3.4 地基夯實(shí)技術(shù)

若高層建筑工程的施工現(xiàn)場(chǎng)存在軟土地基，施工單位則需要對(duì)地基基礎(chǔ)采取夯實(shí)技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的軟土層地基實(shí)施加固措施，提升地基基礎(chǔ)的承載力，全面降低軟土地基對(duì)高層建筑工程造成的負(fù)面影響。施工人員在對(duì)高層建筑工程軟土層地基實(shí)施夯實(shí)措施時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)綜合分析施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)土層情況，并研究軟土地基覆蓋區(qū)域的面積大小，根據(jù)研究的結(jié)果來確定夯實(shí)點(diǎn)，并制定科學(xué)的施工計(jì)劃來指導(dǎo)地基夯實(shí)工作，全面提升地基夯實(shí)的準(zhǔn)確性，保障地基夯實(shí)的處理效果，為高層建筑工程的穩(wěn)定性提供保障。

3.5 地基樁基技術(shù)

為了進(jìn)一步提升高層建筑地基基礎(chǔ)的承載力，可以在地基基礎(chǔ)處理中靈活運(yùn)用樁基礎(chǔ)技術(shù)，保障高層建筑工程的安全性和穩(wěn)定性。在高層建筑工程樁基礎(chǔ)施工前，施工單位應(yīng)當(dāng)及時(shí)將施工范圍內(nèi)的雜質(zhì)清理干凈，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行樁基的測(cè)量放樣，確保樁基位置的準(zhǔn)確性，然后做好樁位的標(biāo)記，在現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員以及監(jiān)理人員驗(yàn)復(fù)查驗(yàn)收后才能進(jìn)行樁基施工。在樁基礎(chǔ)灌注施工中，施工單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)高層建筑工程的承載需求按照規(guī)范的比例科學(xué)配置泥漿，鉆孔灌注樁過程要避免塌孔、斷樁等問題的出現(xiàn)，整個(gè)鉆進(jìn)、清空、下鋼筋籠和灌注混凝土過程必須嚴(yán)格按照規(guī)范需要進(jìn)行，確保灌注樁施工質(zhì)量。在樁基礎(chǔ)施工中還可以通過運(yùn)用膨脹混凝土來提升高層建筑地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性[4]。通常情況下地基樁基技術(shù)大多應(yīng)用在建筑工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)存在較多積水的場(chǎng)景下，通過運(yùn)用地基樁基技術(shù)可以提升施工現(xiàn)場(chǎng)的地基承載力，另外還需要配合鋼筋籠來進(jìn)一步對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行維護(hù)，最大限度保障高層建筑工程地基樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量和施工效果。

4 高層建筑工程施工中地基處理技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 做好地質(zhì)勘測(cè)

由于高層建筑工程所處的位置不同，其地質(zhì)環(huán)境也各不相同，在地基處理技術(shù)上也應(yīng)當(dāng)存在差異性。為了確保地基處理技術(shù)的應(yīng)用效果，必須要做好地質(zhì)勘測(cè)工作。在地質(zhì)勘測(cè)前，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑工程的質(zhì)量要求以及具體的地理位置制定科學(xué)的地質(zhì)勘測(cè)方案，使地質(zhì)勘測(cè)工作的科學(xué)性和合理性得到保障，也為后續(xù)的勘測(cè)工作的有序推進(jìn)提供保障。在地質(zhì)勘測(cè)過程中，勘測(cè)人員需要詳細(xì)分析施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及氣候水文條件，為了提升地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，取樣時(shí)應(yīng)當(dāng)多點(diǎn)取樣，既要在施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部取樣，還不能忽視周圍環(huán)境的取樣，以免由于取樣點(diǎn)過于集中而影響了地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。此外在地質(zhì)勘測(cè)過程中還應(yīng)當(dāng)做好放線定位工作，及時(shí)將勘測(cè)到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料記錄下來，為后續(xù)地基處理方案提供完整的、準(zhǔn)確地?cái)?shù)據(jù)支持[5]。

4.2 了解地基類型

與常規(guī)的建筑工程相比，高層建筑的垂直高度更高，對(duì)地基基礎(chǔ)的荷載能力有著更高的要求，因此，施工單位需要了解該高層建筑工程的地基類型，若該高層建筑項(xiàng)目的高度和重量都較大時(shí)，這次則建議使用獨(dú)立式地基結(jié)構(gòu)來提升地基基礎(chǔ)的承載性能，確保高層建筑工程的穩(wěn)定性和安全性。

4.3 運(yùn)用先進(jìn)地基處理技術(shù)

目前，在我國建筑行業(yè)，高層建筑工程地基的處理方法多種多樣，通過選擇合適的地基處理技術(shù)可以提升高層建筑工程地基的性能。在操作過程中，施工人員可以使用粉煤灰材料來吸收地基內(nèi)的積水，在極短的時(shí)間內(nèi)降低地基的含水量，使地基基礎(chǔ)迅速凝固。應(yīng)用灰土擠密方法有助于大幅提升地基基礎(chǔ)的承載力，而且還能有效降低地基出現(xiàn)變形等質(zhì)量問題，使地基基礎(chǔ)的樁體愈發(fā)牢固和穩(wěn)定。應(yīng)用IFCO強(qiáng)制固結(jié)法的目的則在于提升排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的應(yīng)用效果，通過真空壓力來提升地基周圍的強(qiáng)固率，有限壓縮施工時(shí)間，拓寬排水通道，使排水的效率大幅度提升。為了提升混凝土的質(zhì)量，必須重視加壓系統(tǒng)、排水系統(tǒng)在其中的作用，提升固結(jié)的速度和地基處理的工作效率。DDC灰土擠密法的作用在于改變濕陷性黃土的空間結(jié)構(gòu)，通過運(yùn)用專業(yè)的設(shè)施設(shè)備將灰土注入黃土空間結(jié)構(gòu)內(nèi)，而后對(duì)其施工重力，經(jīng)過連續(xù)的錘擊可以使原本的濕陷性黃土變?yōu)閺?fù)合性地基，改變了原本地基的性能，降低了其形變的能力，全面提升了地基的承載力。復(fù)合地基與單一處理的地基存在差異性，前者的承載性能高于后者7倍，并且還可以使地基加深40cm。

4.4 強(qiáng)化施工人員技術(shù)水平

高層建筑工程地基處理技術(shù)的應(yīng)用效果與施工人員的專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)息息相關(guān)，專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備過硬、操作能力扎實(shí)、綜合素養(yǎng)高的施工人員可以更好地保障地基基礎(chǔ)的處理效果，因此必須要強(qiáng)化施工人員的技術(shù)水平。施工單位應(yīng)當(dāng)對(duì)施工人員開展技能培訓(xùn)和知識(shí)教育，使施工人員能了解各種地基處理技術(shù)的基本特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的專家對(duì)地基施工人員進(jìn)行全方位的講解和培訓(xùn)，并及時(shí)對(duì)培訓(xùn)的結(jié)果進(jìn)行考核，設(shè)置獎(jiǎng)懲機(jī)制，考核結(jié)果優(yōu)異的施工人員應(yīng)當(dāng)給予精神獎(jiǎng)勵(lì)和物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，反正則予以懲處，全面提升施工人員的專業(yè)技術(shù)水平。

5 結(jié)語

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，我國的高層建筑越來越多，安全問題也越來越受到人們的重視，為了更好地緩解城市用地緊張問題，確保高層建筑的安全性和穩(wěn)定性，必須重視地基處理技術(shù)在高層建筑工程中的應(yīng)用。施工單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)高層建筑工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，做好地質(zhì)勘察工作，并根據(jù)勘查結(jié)果選出合適的地基處理技術(shù)，制定科學(xué)的施工計(jì)劃。