高層建筑樁基礎沉降分析與優(yōu)化設計方法研究

朱國煒

【摘要】目前，隨著我國經濟水平的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)都處于快速發(fā)展階段，房屋建筑也得到了飛快發(fā)展，高層建筑隨之發(fā)展起來，在城市中有了廣泛的應用。我國人口數(shù)量多，要在 一定區(qū)域里容納更多人口數(shù)量，高層建筑可以有效緩解這一壓力。但現(xiàn)階段，高層建筑的樁基礎沉降問題是高層建筑最為常見的問題，不僅影響建筑質量，甚至會造成建筑物坍塌。由此可見，高度重視高層建筑樁基礎沉降分析與優(yōu)化設計方法研究是當前急需解決的重大問題之一。

【關鍵詞】高層建筑;樁基礎;沉降;優(yōu)化

0引言

高層建筑是當下最為流行的建筑之一，其不僅能夠在一定區(qū)域內實現(xiàn)人口更大化的容納，同時也具有一定的美觀性。在高層建筑過程中，樁基的重要性無可厚非。當樁基出現(xiàn)問題，會對整個建筑工程的質量造成不良的影響。隨著我國土地資源可使用面積的逐漸減少，不得不選擇在地質條件不好的地方進行建筑，這也就加大了建筑工程施工的施工難度，很容易出現(xiàn)樁基沉降方面的問題。不僅破壞了建筑的結構，不均勻沉降超過一定的限度，會使高層住宅樓體開裂，嚴重時會使整個建筑物結構嚴重傾斜，危及人們的生命和財產安全。因此，了解高層建筑樁基礎沉降原因，并且提出優(yōu)化設計方案是本文重點研究內容。

1樁基闡述

1.1樁基介紹

由樁和連接樁頂?shù)臉冻信_組成的深基礎或由柱與樁基連接的單樁基礎，簡稱樁基，將多個沉入土壤中的單樁頂部進行連接的基礎技術。若樁身全部埋于土中，承臺底面與土體接觸，則稱為低承臺樁基;若樁身上部露出地面而承臺底位于地面以上，則稱為高承臺樁基。建筑樁基通常為低承臺樁基礎。在現(xiàn)今建筑工程中得到廣泛使用。

1.2優(yōu)點

在房屋建筑施工中應用樁基礎技術具有以下兩方面優(yōu)勢，一是，樁基礎施工過程中，建筑物的重力分解是利用土層自身的特性完成，提升了樁基礎的抗壓能力;二是，樁基礎技術也可以對建筑主體進行穩(wěn)定加固，避免因外界沖擊力，造成建筑主體的沉降、倒塌事故，從而保證房屋建筑物在后期居住時具有較高的安全性能。

2建筑樁基施工中沉降問題的出現(xiàn)原因

高層建筑中樁基礎應用廣泛，樁基礎出現(xiàn)沉降問題對整體建筑安全性、結構都有著嚴重的影響。原材料、施工準備、施工過程以及施工質量等多種外部因素都可能會導致樁基出現(xiàn)沉降。以下具體對各種原因進行分析。

2.1勘察工作不到位

在高層建筑工程建設前，需要根據(jù)其工程自然環(huán)境、地勢條件等外界因素綜合考慮，并結合實際環(huán)境進行認真勘察并記錄相關數(shù)據(jù)，對于不清楚或者模糊的地方，可以通過對當?shù)厝罕娮稍兓蛘叻嗊^去年份資料，結合最終數(shù)據(jù)結果設計實際高層建筑工程的樁基方案。但是在實際的勘察工作中，工作人員無法發(fā)現(xiàn)地質中存在的問題或不良條件，無法為胡須設計提供有效的參數(shù)建議和數(shù)據(jù)支持，因而無法采取有效措施解決這些不利條件，給后續(xù)施工工作帶來隱患【1】。

2.2樁基礎自身問題

必須嚴格根據(jù)建筑物施工區(qū)域特點進行樁基礎的形式選擇。不同的地基土層硬度也各不相同，如果在軟土層建筑，必須要處理好樁基礎問題，否則會存在后續(xù)沉降的風險。其次，樁基礎也有硬土和軟土之分，在不同硬度土層修建的樁基其穩(wěn)定性也各不相同。例如凍土、黃土都容易導致建筑物發(fā)生坍塌。

2.3樁身混凝土布局不合理，強度不達標

首要的就是要做好混凝土的布局。如果沒有處理好混凝土的布局和保證好混凝土的強度，建筑樁就會很容易出現(xiàn)沉降困難，最后造成樁基沉降?；炷敛季?、強度不合理，混凝土攪拌不均勻、強度小也會造成沉降問題。

2.4施工不規(guī)范

施工技術是決定著整體工程施工質量的重要因素，對高層建筑工程后期的投入使用以及運行效果都有著極其重要的影響。地基處理方法施工質量控制難度本身就很大，但是現(xiàn)有的施工團隊中，大部分成員都是農民工，相應施工技術在專業(yè)上可能存在一定的缺陷，并且在施工環(huán)節(jié)部分施工人員在施工過程中未嚴格按照批復的施工方案來執(zhí)行，會導致最后樁基施工質量不過關，如鉆孔灌注樁存在樁底沉渣過厚現(xiàn)象，也為后期高層建筑質量埋下隱患。

3高層建筑預防樁基礎沉降的優(yōu)化設計

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，樁基礎沉降這種問題頻頻出現(xiàn)在房屋建設施工當中，對工程進度以及工程質量都產生了極大的消極影響，使企業(yè)平白承受了不必要的經濟損失，甚至還威脅到了相關人員的人身安全。要想切實杜絕房屋建筑樁基礎沉降這種質量問題出現(xiàn)，保證工程建設進度以及建筑質量，施工單位可以從以下幾個方面入手展開預控工作。

3.1做好前期準備工作

在高層建筑工程正式施工之前，首先應該對整個工程所涉及的地區(qū)進行充分調研。例如高層建筑工程建設區(qū)域的地理位置、地勢狀況、地質條件以及其所在地域的自然環(huán)境，例如天氣狀況、濕度等，并對該地區(qū)容易出現(xiàn)的災害以及施工過程中最易出現(xiàn)的問題進行提前預估，并針對預測的問題做出相應的解決對策，以備實際施工中出現(xiàn)類似問題時，能夠在最短時間內用最快的速度解決問題，提高工作效率【2】。

3.2保證原材料滯留

混凝土布局不合理以及強度不達標也會導致高層建筑后續(xù)存在樁基沉降。而混凝土主要是由水泥、砂石、碎石和水組成。為了得到性能穩(wěn)定的混凝土混合料，在選用水泥時，必須選擇具備產品合格證及化驗單的水泥;應選擇硬度高且清潔度高的砂石，碎石的選擇主要遵循級配時集料的顆粒組成符合表。但粒徑較小、質地堅硬、潔凈特性高的碎石是最佳碎石原材料;水應當保持清潔，使混凝土可以正常地硬化與黏結，保持混凝土的耐久性和強度質量。在原材料購買結束后，要對其質量與數(shù)量進行檢查，不僅要保證原材料的合格性，還要確保原材料的數(shù)量充足，便于后期材料的補充。

3.3針對高層建筑工程施工技術和管理提出相應改善措施

高層建筑工程施工技術直接影響著高層建筑工程的整體質量。而由于施工人員整體的技術存在一些不足，會造成一定的影響。因此，為了進一步保證整個高層建筑工程建設的質量，應該定時對施工人員進行相關技術的培訓，并制定嚴格的考核制度，及時督促施工人員掌握先進的施工技術。另外，施工人員對待工作應認真負責，出現(xiàn)問題時及時向相關施工管理人員及技術負責人員反映，在最短的時間內解決問題。并且對施工人員質量進行相關評比，對于質量高、效率高的人員給予一定的工作獎勵，對于施工質量差且效率低下的員工作出相應懲罰，從而激勵相關人員。

3.4加強樁基檢測，可提前預防沉降

樁基檢測，分為樁基施工前和施工后的檢測：施工前，為設計提供依據(jù)的試驗樁檢測，主要確定單樁極限承載力;施工后，為驗收提供提供依據(jù)的工程樁檢測，主要進行單樁承載力和樁身完整性檢測。樁基承載力的檢測技術主要可以分為兩個方面，即高應變動檢測與靜荷載試驗。①高應變動檢測技術可以細分為凱斯法與凱普威普法兩種，檢測的本質就是在重錘瞬間沖擊樁頂時，樁周圍士層將會發(fā)生塑性變形，在樁頂對力與速度的變化曲線進行測量，并以引力波為計算依據(jù)，對樁基士體系進行計算并確定相關參數(shù)，分析其在接近臨界點時工作性能，并且要與樁基質量進行結合，以此來確定頂樁基的最大承載力。②靜荷載試驗法，主要是測量樁基的承載能力，可以進行水平與豎直承載力的檢測。此種檢測方法主要應用于房建樁基建設的試樁階段，檢測時受力條件更接近實際受力情況，是一種比較常用的檢測技術。良好的施工前樁基檢測結果能夠高效預防高層建筑樁基礎沉降。

4結束語

隨著現(xiàn)代化進程的不斷推進，房屋建筑工程項目的數(shù)量以及質量都越來越多，樁基礎沉降也越來越頻繁的出現(xiàn)在了項目施工建設當中，成為影響工程建設質量以及效率的主要元素。在這種背景下，要想更加高效的完成房屋建筑施工建設，相關單位必須提升對樁基礎沉降這種現(xiàn)象的重視，對致樁基礎沉降發(fā)生的原因進行深入分析，并綜合考慮項目實際情況制定更為科學合理的預控措施，才可以有效降低樁基礎沉降問題的發(fā)生概率。

【參考文獻】

【1】馮振啟.高層房屋建筑中樁基礎施工技術存在的問題與措施分析[J].《門建與裝飾材》.2019（30）：39-40.

【2】白翼飛，紀茂全，張德恒，米帥，倪超.房屋建筑樁基礎沉降的原因及預控對策分析[J].《建材與裝飾》.2019（17）：12-13.

【3】康新權.建筑樁基礎沉降的原因及預控措施分析[J].《建筑與裝飾》.2020.