高层建筑地基的施工技术特点分析及质量控制措施

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  摘要:随着建筑高度的增加,建筑物总重量也会增加,因而对高层建筑的地基处理质量要求也越高。本文介绍了目前国内高层建筑地基施工技术的特点,探讨了地基常用的处理方法以及施工中的常见问题。
  关键词:建筑;地基;施工
  一、前言
  目前国内高层建筑地基施工技术的特点
  关于我国房屋建筑地基施工的技术特点,总体上表现为复杂性、多发性、潜在性、严重性和困难性。
  1、我国高层建筑地基施工技术具有明显的复杂性
  主要是因为地域跨度大,地质环境复杂多样。像黄土、冻土、杂填土和熔岩土质等。另外,诸如西南地区的版块结构容易发生地震,这对建筑,特别是高层建筑具有很高的抗震性要求。
  2、事故多发性
  尤其是近段时间的桥梁事故发生情况太频繁,究其原因,除了各种客观因素之外,施工前的施工设计和方案存在一定的不合理,导致许多桥梁和其他建筑部分塌陷,出现裂缝,给人们的生活带来经济损失和生命危险,也给建筑施工带来资金浪费和资源浪费。
  3、潜在性特点
  对于现代建筑的地基施工,无论是施工的主体,还是施工的工序,本身就带有复杂性,只有在前一道工序完成之后,才能更好地完成后一道工序。这就要求在每一道工序完成之后,监管队伍要对其进行仔细的核查和验收,对出现的问题做好记录并及时反馈。
  4、严重性特点
  一个建筑工程在完成后,从投入使用开始,一旦出现地基施工质量问题,几乎是不可能进行工程恢复的。由地基造成的建筑质量问题,其带来的经济损失远远超过前期的资金投入,因为地基工程是建筑工程的基础,如果出现质量问题,往往就是整个建筑工程的质量问题。尤其是对高层建筑来说,地基基础出现问题,便会迅速地扩散到整个建筑工程。
  5、困难性特点
  地基施工的难度主要是针对我国复杂的地理和地址环境而讲,另外还包括地基带来质量问题的事故处理方面也比较困难。
  二、影响高层建筑地基极限承载力的因素分析
  高层建筑地基极限承载力由如下三部分所组成:
  1、滑裂土体自重所产生的抗力
  这种抗力的大小,除了决定于土的容重Y 和内摩擦角θ 以外,还决定于滑裂土体的体积。基础的宽度B 增加1 倍时,滑裂土体的长度和深度都跟着成倍增长。对于平面问题,体积将增加3 倍。或者说滑裂土体的体积与基础的宽度大体上是平方的关系。由此可以推论,极限承载力将随着基础宽度B 的增加而线性增加。
  2、基础两侧均布荷载q 所产生的抗力
  这种抗力的大小,除决定于侧面荷载外,还受滑裂面形状的影响。因此系数Nq 也是内摩擦角θ 的函数。
  3、滑裂面上粘聚力c 所产生的抗力
  此种抗力的大小,首先决定于土的粘聚力c。其次是决定于滑裂面的长度。滑裂面的长度也就是滑裂面的形状,它与土的内摩擦角有关,所以Nc 是θ 的函数。由于民用建筑地基施工的要根据实际情况采用不同的方法,对其施工质量的控制也要根据具体情况实施,所以只对一些常用的方法进行论述。
  三、高层建筑地基常用的处理方法
  1、高层建筑地基的注浆加固法
  注浆加固是用压送设备将具有充填和胶结性能的浆液材料注入被加固的地层中,使土颗粒的间隙、土层的界面或岩层的裂隙内,使其扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行托换的地基处理技术。按照流动浆液体与土体的相互作用方式,一般可分为渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆三种。在实际注浆中,注浆体往往是以多种运动方式作用于土体的。按照注浆工艺,可分为单管注浆(花管注浆)套管注浆(塑料袖阀管注浆)布袋注浆和埋管注浆四种。在高层建筑地基加固中,通常采用花管注浆和埋管注浆两种,前者用的较为普遍,后者则用于人工挖孔桩。
  2、高层建筑地基的CFG 桩复合地基
  水泥粉煤灰碎石桩简称CFG 桩,是在碎石桩基础上加进一些砂、粉煤灰和少量水泥,加水拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩,是近十年来新开发的一种地基处理技术,已在全国20 多个省市推广应用,从多层建筑到30 多层的高层建筑,从民用建筑到工业厂房均可使用,取得了显著的经济效益和社会效益。CFG 桩加固软弱地基的加固机理主要体现在桩的置换作用和挤密作用,此外还有在成桩初期的排水效应和对松散砂土的预震效应。它具有明显的优点:承载力幅度提高较大,可调性强,适用范围广,施工机具较简单,工期短造价低和对周围环境无污染等。国内CFG 桩施工工艺有五种:长螺旋钻孔灌注成桩、泥浆护壁钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩、沉管灌注成桩、锤击成桩。
  3、高层建筑地基的高压旋喷法
  它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后,以高压设备使浆液在20-40MPa 的高压流从喷嘴中喷射出,冲击破坏土体,同时钻杆旋转以一定程度渐渐向上提升,将浆液与土粒强制搅拌混合,浆液凝固后,在土中形成一个固结体,以加固地基,提高地基的抗剪强度,改善土的变形性质。高压喷射注浆法的基本工艺类型有:单管法、二重管法、三重管法和多重管法等四种方法,目前高层建筑地基加固中一般采用单管法,桩径一般可达500mm 左右。它可在地下水位以上作业。在高层建筑地基加固中高压旋喷通常用于:地基承載力标准值和变形模量要求较高的地基土加固;卵石层中的软弱夹层(细砂、中砂、粗砂、砂夹卵砾石、砾石等透镜体或似层状夹层,特别是厚度较大的砂层)加固。
  四、高层建筑工程基础工程地基不均匀沉降问题与控制举措
  1、原因分析
  (1)勘察的准确性。在高层建筑施工作业中,地质勘查的不准确性,存在盲目勘查现象;或者钻探中布孔不规范或孔深未能到位,以及缺少施工技术材料而临摹其他建筑物技术资料等所造成的地基出现不均匀沉降。   (2)设计方面。当设计不规范或者图纸设计与现实问题存在矛盾时,我们就会在施工方法、工艺、技巧上面取长补短而进行补救。但是,不可否认的是高层建筑层高相差都很大,因此导致局部所受荷载较大;另外,未能在规定设计的局部结构设计出沉降缝,导致建筑基础结构整体刚度不足;或者,由于地基处理方法、地基压缩性不明显等因素所导致地基不均匀沉降现象发生。
  (3)施工方面。建筑施工人员没有认真进行检验,在基础施工前扰动了地基土,在已建成的建筑物周围推放大量的建筑材料或土方,对于砖砌体结构,砌筑质量不满足要求,灰缝不饱满、砂浆强度低、通缝多、砌砖组砌不当、拉结筋不按规定设置等,同样也会导致建筑物建成后发生不均匀沉降。
  2、高层建筑地基不均匀沉降现象发生的具体处理控制措施
  高层建筑结构地基出现不均匀沉降实属常见。但为了有效解决好这类问题,应能处理好基础防毒与强度问题,这是解决地基不均匀沉降问题的关键。如,当建筑物发生正向挠曲时,受拉区域却在基础下部分,所以刚度问题就浮出水面。
  为此,首先是自重减轻。减轻自重的目的是为了缓解基底荷载压力,具体施工时可采用轻型特质的结构。如预应力混凝土结、轻型空间基础结构、轻钢结构等;采用覆盖面少、自重较轻的基础形式,如地下室基础结构形式。
  其次,做好钢筋混凝土与圈梁构造柱。在建筑物的墙体里设置圈梁和构造柱能增强建筑物的整体性,提高构造柱的抗弯刚度,可以有效的防止或减少裂缝的出现,即使出现了裂缝也能阻止裂缝的进一步蔓延。
  最后,采用地基加固措施,目前比较得到大家认可的是碳纤维加固,碳纖维拉伸度超过3550MPa,拉伸弹性模量超过2.35×105MPa,与钢筋的弹性模量相近,非常的适合于混凝土机构的加固修复。
  结论
  我国城市化进程的不断加快,高层建筑高速发展,地基作为建筑的基础工程,它的质量直接关系到整个建筑工程的质量,我们必须加强高层建筑地基施工的质量控制,来保证建筑施工向着更好更完善的方向发展。
  参考文献:
  [1] 许建仁.浅谈在建筑工程地基处理中CFG桩的有效应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2011(02)
  [2] 张立恩.软土地基处理技术在房屋建筑工程中的应用[J]. 科技创新导报. 2010(06)
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