高層建筑中地基與基礎施工技術研究

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摘要：隨著城市建設的發展，各地高層建筑如雨后春筍般拔地而起。相比低層建筑和多層建筑，高層建筑的高度更高、載荷更大，因此需要基礎埋深更深，對地基的要求也更苛刻。很多情況下，由于地基條件較差，不僅需要對不良地基進行處理，對基礎的要求也更高，如需要建造深基礎，這些都給施工帶來不小困難。如果地基和基礎處理不當，譬如發生不均勻沉降，輕則造成建筑墻體開裂，重則導致建筑傾斜甚至垮塌。這都說明高層建筑地基和基礎的施工是非常重要的，需要引起足夠的重視，以確保建筑物的安全。本文探討了高層建筑地基和基礎的施工技術。

關鍵詞：高層建筑；地基；樁基礎；施工技術；方法研究

1 高層建筑的地基和基礎概述

1.1 地基

地基是指在建筑物荷載作用下產生不可忽略變形的地層，地層可以是巖石，也可以是土體。由于地基要支承建筑物的全部荷載，必須防止出現失穩或強度破壞的現象，工程上是通過限制基礎沉降不超過地基變形允許值來保證基礎的穩固。如果地基條件良好，則盡量利用天然地基；假如地基不滿足上述條件，就必須對地基進行加固處理。

1.2 基礎

基礎是指建筑物將其荷載傳遞到地基的下部結構。高層建筑常采用筏板基礎、箱形基礎、樁基礎及復合基礎（即樁基礎與筏板基礎或與箱形基礎復合的基礎）。目前應用最多的是樁基礎。由于高層建筑常設有地下室，所以地基開挖面積一般較大，需要對基坑采取支護措施。

2 高層建筑地基處理技術

2.1 地基處理的一般技術要求

地基處理技術性要求較高，首先必須根據場地地質結構、水文條件等制定完善的施工技術方案；其次要對現場施工狀況進行嚴格監測與控制，隨時掌握地基、周圍建筑的動態變化；還要對地基施工實行嚴格的質量控制與驗收制度。地基施工必須避免塌方、涌水等事故發生，做好深基坑開挖過程的降水、支護工作，保證施工安全是最重要的一件事情。

2.2 置換法

一些不良地基土，如軟粘土、濕陷性黃土、雜填土、淤泥質土等載重力較小，地基承載力和變形性滿足不了設計要求，可將淺層軟弱土或不良土挖除，回填強度較大的砂、碎石、爐渣、粉煤灰等材料，再分層碾壓或夯實，這種方法就稱為置換法。置換法包括墊層法、強夯擠淤法等。

墊層法適用于基坑面積較大或回填土方量較大的工程，一般挖除2 3m深淺層軟弱土層，再回填強度較大的墊層，然后采用機械碾壓、重錘夯實等方法壓實處理。

強夯擠淤法是將填碎石、強夯、擠淤等工序結合起來同步進行，形成強度較大的碎石墩體，適用于石料資源豐富、厚度較小、排水困難的淤泥質地基。

2.3 振密、強夯法

振密法是利用振動、擠壓作用使地基土孔隙率減少、強度提高的方法。軟土地基常采用強夯法處理，它利用重錘自由落體運動產生的沖擊力處理地基土，可提高地基土的強度、降低土的壓縮性，改善土層的均勻性，適用于砂石土、粉土、濕陷性黃土、雜填土等地基處理。

2.4 排水固結法

排水固結法是通過在地基土中設置砂井（袋裝砂井或塑料排水帶），并利用附加荷載作用，使土體中的孔隙水排出，土體逐漸固結變形。這種方法主要用于解決軟土地基穩定和沉降問題，同時也可提高地基土的抗剪強度。排水固結法由排水系統和加壓系統組成。

2.5 化學固結法

化學固結法是利用水泥、丙烯酰胺、堿液等可以固結土體的化學物質，將土壤粘結起來，以達到改善基礎施工條件的目的。根據施工工藝的差別，化學固結法又可分為噴漿法、灌漿法、深層攪拌法等。噴漿法如高壓旋噴法，將水泥漿噴入土體中，在切割土體的同時與土拌合，凝固后形成拌合樁，并與地基一起組成復合地基。

3 高層建筑基礎施工技術

3.1 樁基礎的類型與施工特點

樁的分類方法有多種，按照施工工藝一般可分為預制樁和灌注樁兩類，其中預制樁又可再分為打入式樁和埋入式樁兩種。預制樁一般采用錘擊、振動、靜壓、水中沉入等方法施工。灌注樁是先在樁基成型孔，再在樁孔內置入鋼筋籠并澆筑混凝土，混凝土硬化后即成樁。孔的成型方法有鉆孔、沖孔、沉管成孔和挖孔等方式。選擇樁型、施工工藝應根據建筑結構上部荷載、地質結構、周邊情況等進行。

3.2 施工現場勘察

開工建設前，施工單位應組織相關人員全面勘察施工現場，勘察內容應當包括：⑴了解現場自然條件，如地形、地貌、氣候等；⑵分析地質勘查報告，掌握場地地質結構、土質分布、承載力等情況；⑶了解現場水文條件，如地下水分布等；⑷了解現場有無妨礙施工的暗道、古墓、地下構筑物、礦洞等；⑸周邊既有建筑情況，掌握其具體位置、距離、結構及現時使用情況等；⑹了解地下管線的類型、分布、數量、埋深、距離等。

3.3 施工準備

⑴技術準備。編制施工技術方案，確定地下管線、周邊建筑的保護措施；明確施工順序、沉樁方法、施工機械等；編制施工進度計劃、材料計劃、設備計劃、施工人員需求計劃等；確定施工中文明施工、安全技術和質量保證措施等。此外，還要進行試樁并確定施工工藝參數。

⑵機械準備。根據已確定的樁型、施工工藝選擇施工機械設備，并進行現場試樁。

⑶材料準備。備齊施工所需的材料、工器具等。

⑷現場準備。開工前進行清障，將影響施工的地下管線及地面、地下、空中障礙物等進行清理。平整場地并鋪設厚度200mm碎石層以提高地面承載力，若碎石層無法承受樁機施工要求時，應鋪設走道板。若現場需要鉆孔排水，應設置排水溝、泥漿槽等。

3.4 施工放線定位

⑴樁基礎施工前，應對軸線進行認真復核，并確認控制點不受施工影響。⑵確定樁位。根據施工方格網確定樁位控制線，并制作樁位圖及對每一個樁進行編號，依據樁號對應的軸線、尺寸定出樁位，再設置樣樁。樁機就位后還應進行全面校核。⑶標高控制。按照設計要求對樁基礎標高進行控制，在不受施工影響的附近區域設置至少2個水準點。

3.5 沉樁施工

⑴預制樁沉樁。預制樁主要采用混凝土樁和鋼樁。混凝土樁有管樁和方樁兩類，鋼樁有鋼管樁、H型鋼樁。錘擊法、振動法和靜力壓樁法施工時容易出現擠土現象，應采取措施避免或降低擠土的影響，如靜力樁入樁時應先選好單向行進的入樁路線，同時壓樁過程中保持不停頓、一氣呵成。

⑵灌注樁施工。機械鉆孔一般可用于砂土、粉土、粘性土地基中，人工挖孔主要用于粘性土，粉土和淤泥質土條件允許也可使用，但不能用于碎石土、砂土中。泥漿護壁成孔主要有沖擊成孔和泥漿循環護壁成孔兩種，前一種可用于砂土、粉土、砂性土中，后一種可用于粉土、粘性土、淤泥質土。沖擊成孔可采用振動、錘擊、振沖等方法沉管成孔，但會產生擠土、噪聲、振動等影響。

4 結語

高層建筑對地基和基礎要求較高，高層建筑地基和基礎的施工都會對整個建筑質量造成直接影響，必須采取可靠的技術措施才能確保施工方案順利實施。因此應認真考察和分析施工條件和周邊環境因素，選擇合理的施工路線和工藝方案，同時采取必要的安全技術措施，將各種因素置于可控范圍內，以確保地基和基礎的施工能夠滿足安全和質量的要求。

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