高层建筑基础设计以及地基处理分析

来源 :昆明民族干部学院学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hdydrd
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  【摘要】本文主要以高层建筑地基基础设计过程中应考虑的主要因素作为出发点,分析了地基处理的主要方式,并探讨了提高高层基础设计和地基处理的策略。以期为提高高层建筑地基的稳固性提供一些参考和意见。
  【关键词】高层建筑;基础设计;地基处理
  随着社会经济的快速发展以及城市化脚步的加快,高层建筑规模越来越大,数量越来越多。作为建筑结构体系的重要组成部分,高层建筑地基是否得到有效处理,不仅关乎着整个建筑的坚固性和稳定性,还关乎着人们的生命安全。因此,为进一步减少高层建筑的风险安全问题,需要施工单位注重加强地基处理和基础设计,提高高层建筑的整体质量。
  一、高层建筑地基基础设计过程中应考虑的主要因素
  (一)承载力
  承载力是高层建筑工程地基设计时应当首先考虑到的问题。工作人员要按照建筑实际情形判断地基所能承受的压力,确保建筑物对地基施加的压力可以维持在地基的负担能力与桩基承受能力之内,以免建筑物出现坍塌等现象,从而提升建筑工程质量。
  (二)沉降量
  沉降量对于地基基础设计而言,属于能够对地基设计提供保障的主要因素,具有实际性和有效性,同时也是科学合理设计建筑工程地基的首要根据。特别是对于一部分修建在深厚且黏软地基上的建筑,沉降量的正确处理能够确保建筑物具有较强的安全性及可靠性。此外还能够节约建设所需的经济成本,进而提升建筑企业的效益。
  (三)桩基的运用
  桩基的运用是否恰当,会直接决定建筑物的结构是否合理。桩基运用在地基设计中也属于一项非常关键的内容,特别是对于一部分土壤质量不够优良的区域而言,更是起着不可替代的作用。只有把桩基的功能充分发挥出来,才能够在真正意义上起到提升建筑工程质量的最佳效果。
  二、地基处理的主要方式
  针对不同类型的地基,要选择不同的方式来进行施工。要采取科学合理的地基处理方式,才能充分展现场地原有的土地承载力,快速进行挖掘作业。
  (一)强夯
  强夯法目前在国内大多运用在房屋、仓库、油罐、工业设施、公路、铁路、桥梁、机场跑道、港口、码头等大型工程领域中,主要可用于实现地基加固。为了缓解建筑施工时对周围环境造成的影响,在设计地基时可以预先考虑到建筑物建成之后可能造成的变化,并适时采取正确的手段,降低或避免建筑工程对周围环境造成的影响。因此,在强夯过程中,应当选用碎石土、砂土、粘性土等土壤。和其他埋填方式比起来,强夯法具有一定优势,如施工工艺与施工设备较为简单,适用区间广,能够节约一部分材料,具有良好的经济效益等。然而,强夯法也有一些缺点,比如施工时设备运作而发出的响声较大,容易给周围环境带来噪音影响,也会波及到附近居民的正常生活。因此,必须从根本出发,强化对建筑工程的整体考察,确保能够在不破坏周围环境的情况下,提高建筑物地基的质量。
  (二)振动沉管灌注桩
  这一模式主要是利用震动的力量,把桩管放到地基预计深度位置,之后再朝桩管内部放置钢筋笼,灌入混凝土,最后把桩管拔出来,使钢筋与混凝土留在地底。当前,振动沉管灌注桩法已大范围地运用在各种各样的建筑中。由于沉降量会对工程建筑产生一定影响,所以在设计地基时采用振动沉管灌注桩法能够改善沉降量的范围与需求,并且能够采用一定的手段,控制好沉降量及其产生的差值。和以往钢筋混凝土预制桩的方法比起来,该方法在同样的条件下能够节省将近一半的钢筋材料,在降低成本的同时还能减少污染,且速度较快。但这一方法通常只能用在软土地基中,并且承受能力不强。
  (三)螺旋钻孔压浆成桩
  该方法主要是运用长螺旋钻孔机进行一次性钻孔,以便達到设计所要求的深度。在钻孔的时候,还要朝孔内灌注设计所需的水泥浆。当注浆提钻工作完成之后,再朝孔中放置钢筋笼,然后添加碎石砾,经过反复补浆后构成无砂混凝土桩体。这一方法主要可运用于填土、粘性土、粉土、砂土以及碎石类等区域的桩基工程中,优点是承受力较强,操作速度较快,污染较小,不会产生噪音。但如果施工方式不恰当,就可能会导致浆液外漏,降低工程质量。
  (四)桩端压力注浆法
  这一方法主要是在施工之前先于灌注桩的端口铺设下注浆管与排废管,在施工时运用高压泵,把适量水泥浆灌进桩端口内,使水泥浆能够逐渐朝土层里及桩的四周渗透开来,从而起到加固桩端的效果,提升桩端土壤和周围土壤的阻力。该方法和传统的灌注桩法比起来,其承受能力提升了2倍至3倍,且整体造价预算可以降低30%左右。
  (五)注浆加固法
  该方法主要是凭借压送装备的力量,把相关的材料灌入要被加固的地层里。相关材料主要分成两种,一种是专门填充的材料,一种是胶结性能材料。运用这种方式实行灌入有着其他方式没有的显著优点,可以让土壤颗粒挤进岩层的空隙里或者是土层的界面,让灌入的液态材料能够不断延伸,从而增长地层厚度,还可以高效减少地层的渗透性,以防出现地层变形的情况。按注浆的功效来区分,又可以分成渗透、压密和劈裂注浆三种方法。在高层建筑地基加固中,最普遍的两种方法就是花管注浆和埋管注浆,既方便又有效,最关键的是完全符合我国现在高层建筑建设的需求。
  (六)水泥粉煤灰碎石桩复合地基
  这项技术是设立在碎石桩基础上面,是依靠原有的材料,再加入一定量的砂、粉煤灰和少量的水泥,然后加水搅拌而成。通过这种方法产生的桩拥有很强的粘合性,是现在使用最普遍的一种桩。不论是高层建筑还是多层建筑,也不论是民用房屋还是工业用房,都可以运用这个方法,这种粘合性很强的桩使用领域非常广。对于水泥粉煤灰碎石桩的这项技术,它的原理主要就是桩的置换和挤密作用的结合,使用这项技术还有一定的防震效应。
  (七)高压旋喷法
  使用该方法需要使用钻机、钻杆和高压装置设施。首先,要运用钻机把带有喷嘴的注浆管导到相应的土层位置,然后利用高压装置,让浆液可以在高压流的力量下从喷嘴喷出,高压流就会直接把土地冲破。同时把钻杆旋转到特定高度,然后慢慢向上抬升,这样可以使浆液和土粒均匀搅合在一起。等到浆液慢慢凝固后,浆液和土粒就能完全交融在一起,并且产生一个共同的凝固体,它存在的意义在于加固地基,也可以高效提升地基的抗剪强度。此外,高压喷射注浆法牵扯到的基础技术繁多,但是从现在高层建筑地基施工项目来看,最普遍的就是运用以上所述的单管法进行加固。   (八)桩基基础技术
  桩基是高层建筑的基础技术,普遍用在没有良好的地质条件,以及自然根基不能满足房建稳定性等情况下。桩基在作业时基础埋深大,是一种极为特别的施工技术。对于混凝土预制桩噪音大、挤土效果差等等不足,随着桩基技术的持续进步,这种技术已经逐渐替代了混凝土预制桩,成为最普遍运用的一种地基建设基础方式。在桩基技术中,灌注桩因为适用于任何地层土质,已经变成建筑基础作业使用最广泛的技术,它不但可以产生任何尺寸的桩长和桩径,还可以实现对各种承载力的条件满足。虽然混凝土预制桩和灌注桩强度技术标准上是一样的,但是在实际作业中,泥浆护壁孔桩虽然是传统的桩型,但是适用性是最佳的,所以它已经成为了我国高层建筑基础作业的重要桩型。
  (九)基坑支护
  随着城市用地越来越紧张,现在的建筑高度也越来越高,随之而来的建设施工难度也越来越大。高层建筑的基坑深,而且挖掘难度大,但也是基础施工作业中的关键。由于深基坑的支护建设作业是从地下开始的,又考虑到支护、挖掘、防水等等工程,所以要把基坑侧壁和施工周围环境采取保护措施。采取分层挖掘、分层支护的方法,对于周围是低水位和非软土质场地,则采取土钉墙的方案,它的造价仅仅只有传统支护技术成本的40-60%。
  三、加强地基处理和基础设计的有效措施
  (一)加强人员管理
  从当前情况看,地基施工的自动化程度略显不足。完成一项工程最主要是靠劳动力而实现,机械只能起到辅助作用。因此,在建筑施工过程中一定要做好工作人员的相关管理,建立起科学而完善的管理体系,在进行地基设计时要找到自己的明确位置,做好自己的分内工作,并培养出互相合作的意识。在遇到难题的时候,要快速做出合理的分析判断,积累更多实际操作经验,提升协调能力。
  (二)做好技术准备
  地基处理还需要用到大量技术支撑,否则很难达到理想的成果。首先,在地基设计时,要做好测量工作,严格履行测量规范与标准,尽量避免失误。其次,要结合实际施工合同的规定,对施工中的每一个环节都要作充分规划,针对不同情况提出适合的解决方案。最后,还要结合工程的自身特征,在全方位考察建筑工地的實际情形之后,再综合考虑当时工地上的材料设施、天气条件等多种因素,制订出最优方案。
  (三)合理施工
  在处理建筑工程地基时,要严格依据设计方案有条不紊地进行,一旦遇到问题,就要联合团队的力量进行处理,作出准确估量,不可影响施工进度与工程质量。此外,安全问题也是一大关键点,必须加强对地基处理和设计资源成本的投入力度,运用更多人力、物力、财力,做好地基设计工作,并定期对工作人员展开专业技术培训,加深工作人员对地基处理的认知,提高人员技术。
  (四)材料质量把关
  高层建筑基础施工涉及到的主要材料有水泥、钢筋、砂石等等。施工中出现的“豆腐渣工程”一部分原因是施工,另一部分原因就在于施工的原材料有质量问题。要保证质量就要做到:①选择优质的供货厂家,要求厂家供货,不要从第二方、第三方拿货。②对材料的质量要严格把关,尽量做到每一批材料都进行检验。③增强现场原材料的反复试用,以免错用或者使用不合格材料。④相关部门应该加强检验,一定要按照流程走,以确保到达现场使用材料的质量。
  (五)实施技术交底工作
  技术交底是保障施工质量不可或缺的步骤。首先,设计者对施工项目经理交底,就是为了让项目部人员更好的清楚了解施工图的意义。其次,由施工项目技术管理人员对施工团队进行交底,要让施工团队清楚把握施工的章程要求以及控制施工质量的重点在哪里等等。应该把技术交底这项工作重视起来,交代内容要通俗易懂,有需要应该有图解,记录之后也要由专门的责任人签字。
  (六)确定项目参数
  由于各个建筑施工工地地基的工程基础条件存在差异,在正式开始施工前都应该对场地进行试桩或者其他一系列的测试,以便确定相关施工参数和施工方案等等数据计划的合理性。
  (七)提高建筑设施工业水平(下转第页)
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  提升建筑工业化水平,才能大量提升劳动生产力,加快建设步伐。在施工作业中,要尽量使用先进的科学技术和设施,采取现代化的管理模式,以便达成最高使用率。比如,如果在深层搅拌桩施工设施原本基础上,装上轻型震动锤,就能够运用震动锤所有的纵向震动力,直接把材料插到深层搅拌桩里,那么深层搅拌桩芯材依靠自重下沉困难的问题就迎刃而解了,这样不仅没有耗费人力物力,又在最短的时间内取得了理想的效果,可谓是事半功倍。
  (八)提高新型建材的使用
  建筑材料是建筑施工的重要基础,不管要在质量上把好关,还要发展新的建筑材料,把建筑材料的功能作为出发点,合理适当使用资源和能源,融合工业废料,扩大使用新型建筑材料和相关的科学施工技术。注重高功能外加剂,大力发展合金钢以及高效经济钢。要积极发展新型建筑材料,结合地基设计理念的发展进步,对相关材料进行创新性研发。比如在混凝土方面,就可以对外加剂、骨料等进行创新研发,开发出新型的高性能材料,由此提高混凝土的整体质量,减少出现的各类混凝土问题,保证地基施工整体水平。
  (九)提升计算机在建筑业的应用
  当前,我国计算机技术微机在建筑行业中的发展意见慢慢走向成熟。因为计算机技术不断在向网络和多媒体方向发展,与通信、自动化技术也有结合,所以运用计算机技术极大提升了工程建设、信息服务和科学管理的质量。与此同时也大大增加了工作效率,也促进了整个建筑行业在技术乃至整体得到提高。计算机技术可以帮助施工作业技术在企业管理和辅佐施工项目建设,同样对于高层建筑基础也有着极大的帮助。
  结束语
  地基处理及基础设计主要由建筑物的施工方案而决定,建筑物构造与功能不同,地基处理及基础设计的措施也会有所不同。因此,必须要仔细研究建筑工程所处的环境及其自身条件,优化基础设计,提高高层建筑工程整体质量。
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  作者简介:张岂境,1993年10月,男,河北沧州人,本科在读,研究方向:建筑方向。
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