關于卵石地基高層建筑基礎設計分析

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摘要：本文主要分析了卵石地基高層建筑的基礎設計，闡述了在當前形勢下，加強高層建筑卵石地基基礎設計的重要性，針對目前在高層建筑地基設計中相關技術進行研究。筆者通過研究，總結和歸納自身多年工作經驗，提出一些加強高層建筑卵石地基設計的對策。希望通過本文的分析能幫助相關高層建筑基礎設計單位提高卵石地基設計工作水平和質量，能更好地做好設計工作。

關鍵詞：卵石地基；高層建筑；基礎設計分析

高層建筑基礎設計是一項十分復雜且重要的工作，設計工作包括很多方面，而卵石地基的設計工作作為整個高層建筑基礎設計系統中最重要的組成部分，其設計工作水平和質量將直接影響著整個高層建筑工程的施工質量，關系著后期工程的使用周期和使用壽命，甚至會影響人們生命安全。因此，探討、分析高層建筑基礎設計具有重要的作用和意義，只有相關高層建筑工程管理工作人員重視工作、研究卵石地基的設計，最終，才能積極尋找高層建筑卵石地基基礎設計的相關設計方案，從而提高整個卵石地基高層建筑基礎設計工作的水平和質量。

一、工程概況

關于卵石地基高層建筑基礎設計分析，我們主要結合工程實例進行探究。本文主要借鑒了某建筑物的基礎設計及地基處理，對卵石地基在高層建筑中的基礎設計進行分析。

某建筑總建筑面積為36000平方米，高度為100米，分為地上和地下兩個部分，主樓的基底面積為40*40平方米，地下建筑有停車場、設備及人防用房等。該工程的地質條件相對穩定，土層主要有雜填土、粉土、粉質粘土等，圓礫卵石層主要的成分有卵石、砂等進行填充。圓礫卵石層的上部屬于粘土質，下部屬于砂質，并且地下水的類型分為兩種，在雜填土中的類型為上部滯水，主要的成分是雨水或是生活用水等，圓礫卵石層地下水的類型主要是下部承壓水，并且水位的變化影響著建筑物的基礎設施及地基的承受力。該地區其他的高層建筑物主要的基礎一般采用的是大直徑的鉆孔或是沉管灌注樁以及鋼筋混凝土預制樁，但是，存在一定的缺陷。

二、卵石地基的基礎設計

（一）基礎設計方案

該地區的地形地貌特點和地質構造的主要特點有：基巖埋藏較深，最高可達83米；圓礫卵石層的厚度可達62米，其上層的覆蓋層的厚度可達11米，在通常情況下不能作為建筑物的地基持力層；另外地下水位高且隨季節變化較大。根據這些特點，我們設計了相關的方案：本建筑主要采用的是筏板基礎并且對地基進行加固。由于該地區的圓礫卵石層埋藏在8米左右并且層面較為穩定且承載力度高，因此，設計時持力層的筏板淺基礎主要采用的是圓礫卵石層。同時，主樓板的埋深占整個建筑物高度的1/12。由于圓礫卵石層的上部不能將地基的承載力以及壓縮性很好的體現出來，因此在進行設計的時候將筏板下的卵石層做了壓力灌漿處理，使筏板下的卵石層可以固結在一起，增加了地基的承載力，保證了建筑物的安全。但是，在該設計方案中，還存在以下幾個問題：1、圓礫卵石層作為高層建筑的地基，是否存在沉降不均勻的問題。2、在圓礫卵石層內進行灌漿加固地基，這種地基處理方式的效果如何。3、地下水位的高低對卵石層面的地基的影響如何考慮等。因此，我們進行了以下方面的研究。

（二）基礎設計研究

在進行基礎設計時，要用高層建筑的淺基礎設計方法，對地基承載力、基礎沉降等方面進行計算的時候，要按照相關的要求進行。主要考慮以下幾個方面：

1、地基承載力設計

地基承載力的是高層建筑基礎中地基持力層最重要的設計參數，其承載力的參數值直接影響著基礎設計的安全和成本的高低。對于圓礫卵石層的地基承載力的參考值，我們主要可以結合《地質報告》中的動力觸探范圍值、當地經驗數值、以及地基基礎設計規范中的承載力取值范圍進行計算。綜合這些取值范圍，我們最終確定以當地的設計經驗取值為主，該取值不僅計算方便，而且更加符合地基設計規范值。在經過對地基深度及寬度修正后，得出的承載值比較符合該建筑物的設計情況。

2、地基基礎沉降的計算

地基基礎設計的一個重要的內容就是將地基基礎沉降范圍值限定在規定的取值范圍內，因此，本次對于地基基礎沉降值的計算方式主要采用了以下幾種：《地基規范》中的方法、彈性力學方法以及《建筑結構設計綜合手冊》中的方法。其中《地基規范》中的方法主要是采用的簡化分層總和法，再對基低壓力計算時采用附加壓力值；《手冊》中的計算方式主要采用大基礎天然地基的沉降計算，并在對沉降量的計算過程中采用了基坑的地基回彈。而按彈性力學方法計算沉降值的結果偏大，主要是因為對地基沉降設計時持力層是單一的勻質土層，所以采用的是建立在彈性半空間地基模型上的計算方法，而在設計中沒有對地基中的變形模量隨深度的變化而產生的影響進行考慮，因此導致數據偏大。

由于對地基基礎的沉降值還沒有一個準確的算法，因此具有不確定性，所以在施工完成前對沉降的計算存在很大的難度，只能估算一個大致的范圍，所以在進行取值時，要進行綜合考慮。

3、地下水的影響

我們在對基坑進行開挖時，雜填土中的上部滯水隨之排出并對基層開挖和持力層沒有造成影響。但是處于下部的承壓水則對其的影響較大。地下水會隨著周圍江河水位的增長而增加，因此要在周圍的水源處于枯水期的時候進行開挖。并且要在地基基坑內挖出集水井進行對地下水的排放，盡量降低地下水對地基基坑和持力層帶來的不利影響。

4、地基壓力灌漿設計

在對地基沉降值進行估算時選擇的范圍，雖然可以滿足設計要求，但是在實際的應用中取值偏大。取值偏大的后果就是在進行對建筑的管網、道路進行設計時，需要采取預留沉降等多種措施。同時，持力層的圓礫卵石層上部級配質量較差且分布不均，由此引發了地基的壓縮量增大，導致了基礎地基存在不均勻沉降或是大范圍沉降，這種情況是要堅決避免的。因此，針對這些問題，采取了對圓礫卵石層上部進行壓力灌漿的處置措施，主要是為了達到持力層均勻以及提高地基的承載力的目的。

在對地基大面積開挖時，由于圓礫卵石層上部的孔隙進行發育擴大，導致滲透性隨之增強，因此，如果剛剛開挖到持力層就開始進行灌漿，達不到應有的效果。所以，我們可以考慮以下措施，先澆筑兩米厚的鋼筋混凝土筏板，并在筏板內預留灌漿套管，過一段時間后進行鉆孔灌漿，不僅可以保證灌漿的效果，而且還可以加快施工速度。在進行灌漿時，灌漿孔應采用梅花形進行布置，結合地基沉降的發生的范圍進行灌漿，可以節約成本。并且同時采用套管護臂，用鉆機將護臂套管分為三段，從下往上灌漿，灌漿材料的水灰比要逐漸變濃，灌漿的順序要分序孔分別進行。

我們在進行對基礎持力層的圓礫卵石層進行設計計算時，為了保證設計的安全可靠，我們分別對承壓板荷載、灌漿層動力觸探、筏板下地基反力實測以及基礎的沉降觀測等不同的實驗。通過實驗我們可以發現圓礫卵石層在高層建筑中擁有良好的承載能力，而且更為經濟、適用。

結束語

綜上所述，本文主要分析了卵石地基高層建筑的基礎設計方案，通過這些分析確定了卵石地基在高層建筑的基礎設計上的可行性。筆者希望更多的專業人士能投入到該課題研究中，針對文中存在的不足，提出指正建議，為提高我國卵石地基高層建筑的基礎設計工作做出重要的貢獻。

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