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摘要:針對(duì)高層建筑地基基礎(chǔ)方案進(jìn)行分析,闡述了對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)的必要性,同時(shí)介紹了進(jìn)行高層建筑地基基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)遵循的原則,內(nèi)容有:合理設(shè)置沉降縫,充分利用地下空間,提升建筑穩(wěn)定性,掌握結(jié)構(gòu)計(jì)算形式。最后結(jié)合貴州省某高層建筑基本情況,探討了場(chǎng)地地質(zhì)概況和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案對(duì)比,管樁的使用等方面內(nèi)容。
關(guān)鍵詞:高層建筑;地基基礎(chǔ);沉降縫;穩(wěn)定性
隨著城市化進(jìn)程的不斷加快,城市人口不斷增加,城市用地越來越緊張。近幾年,我國(guó)城市建設(shè)過程中,高層建筑為越來越多,高層建筑極大的節(jié)約了用地,拓寬了人們的活動(dòng)空間。在高層建筑工程施工過程中,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)十分重要,其關(guān)系到建筑的穩(wěn)定性和使用壽命,因此對(duì)高層建筑地基基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,意義深遠(yuǎn)。
1地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)重要性
在高層建筑施工過程中,地基基礎(chǔ)具有重要意義,同時(shí)也是高層建筑建造過程中的基礎(chǔ)性內(nèi)容。因?yàn)樵趯?duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程中,關(guān)系系數(shù)的設(shè)計(jì)難度較大,地基在土地下埋設(shè)不光會(huì)受到地質(zhì)環(huán)境的影響,地下水也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,通常情況下,在對(duì)普通地基基礎(chǔ)進(jìn)行建造過程中,造價(jià)基本上在工程造價(jià)的5~6%之間,若出現(xiàn)一些較為復(fù)雜的情況,則需進(jìn)行較深的埋置,這時(shí)會(huì)追加造價(jià),造價(jià)比例會(huì)上升到總造價(jià)的10%左右[1]。工程單位會(huì)使用一些特殊方式進(jìn)行處理。從這一點(diǎn)上可以看出,對(duì)地基進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程中,需要對(duì)不同基礎(chǔ)方案進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)行擇優(yōu)選擇,盡可能的降低造價(jià),最終獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益。
2高層建筑地基基礎(chǔ)方案選擇原則
2.1合理設(shè)置沉降縫
在對(duì)高層建筑地基進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程中,需對(duì)多方面因素進(jìn)行分析,從具體應(yīng)用層面上分析,先要對(duì)沉降縫進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì),第一步在實(shí)施基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中,對(duì)主流應(yīng)用形式進(jìn)行分析,如果有沉降不合理情況,就需要以形變狀態(tài)為依據(jù),對(duì)基礎(chǔ)底面進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,不但會(huì)因?yàn)椴痪鶆虺两祮栴}使其受到影響,基礎(chǔ)設(shè)施形式或者基礎(chǔ)設(shè)施施工水平較差,均會(huì)導(dǎo)致其受到一定影響。在具體設(shè)計(jì)過程中,技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)應(yīng)用相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)流年,按照嵌固手段對(duì)其進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。不同建筑類型之間存在著較大差異,為了實(shí)現(xiàn)防水目的,可以對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,選擇最為合理的方案[2]。
2.2充分利用地下空間
高層建筑在擴(kuò)大空間范圍過程中,也需要適當(dāng)擴(kuò)大地下空間,如果對(duì)空間進(jìn)行具體擴(kuò)大過程中,有不合理的操作,可能會(huì)對(duì)空間帶來一定的影響,從而導(dǎo)致建筑地基無法合理使用。對(duì)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),在對(duì)高層建筑基礎(chǔ)進(jìn)行埋設(shè)過程中,要求其達(dá)到建筑高度的5~7%。同時(shí),還需要對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行充分考慮,對(duì)堿性和移動(dòng)性的因素進(jìn)行充分考慮,如果出現(xiàn)密度較大的情況,為了實(shí)現(xiàn)施工的基本要求,需要施工人員及時(shí)進(jìn)行填土工作。明確了施工基本高度后,相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)積極了解并確定已有的計(jì)算基礎(chǔ),針對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的方式和類型進(jìn)行明確[3]。對(duì)基層巖石盡心積極分析,找出可能會(huì)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)帶來影響的因素。同時(shí),技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將錨桿當(dāng)成基礎(chǔ),適當(dāng)增加現(xiàn)有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的造價(jià)管理程序。
2.3提升建筑穩(wěn)定性
站在建筑穩(wěn)定性的角度進(jìn)行分析,會(huì)帶來極為深遠(yuǎn)的影響。高層建筑基礎(chǔ)中,基層巖石會(huì)因?yàn)閳?chǎng)地面積而受到影響,技術(shù)人員具體操作過程中,需對(duì)基層巖石所具備的承載力以及地壓縮能力進(jìn)行充分利用,對(duì)其應(yīng)用能力進(jìn)行合理有效的分析,最終形成成本投入的目的。同時(shí),土層自身也會(huì)對(duì)地基帶來一定影響。為了增強(qiáng)全體應(yīng)用強(qiáng)度,需要在住宅區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的樁基設(shè)計(jì),此后在商業(yè)區(qū)建立起一個(gè)類似地下停車場(chǎng)的功能區(qū)。針對(duì)促使建筑穩(wěn)定性受到影響的因素以及各方面需求進(jìn)行充分合理的分析,最終挑選出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。
2.4掌握結(jié)構(gòu)計(jì)算形式
針對(duì)高層建筑現(xiàn)有結(jié)構(gòu),所對(duì)應(yīng)的計(jì)算方式也存在特殊性,為了實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)劃理論方面的基礎(chǔ)性要求,在實(shí)施初期設(shè)計(jì)過程中,需要對(duì)選擇方面進(jìn)行合理優(yōu)化,結(jié)合相關(guān)技術(shù)操作手段以及管理規(guī)范,對(duì)其中的變量差異進(jìn)行積極分析并優(yōu)化,此外還需對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化。針對(duì)相關(guān)人工智能系統(tǒng)和專家系統(tǒng)而言,在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用的十分廣泛。技術(shù)人員可以對(duì)其作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和計(jì)算[4]。在這一過程中,主要是將經(jīng)濟(jì)效益作為核心內(nèi)容。并且對(duì)質(zhì)量和穩(wěn)定性進(jìn)行兼顧,將這一內(nèi)容作為原則,最終對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理優(yōu)化和選擇。
3案例分析
3.1工程概況
以貴州某高層建筑為例,項(xiàng)目為高層住宅樓,主樓部分地上32層,地下2層,長(zhǎng)65m,寬18.8m,層高3m,結(jié)構(gòu)總體高度為96.45m,室內(nèi)外高差為0.45m。建筑結(jié)構(gòu)的主要形式為剪力墻結(jié)構(gòu),其中的主樓四周是一層地下車庫,層高為4.5m,結(jié)構(gòu)形式是剪力墻結(jié)構(gòu)。主樓的四周有一層地下車庫,層高為4.5m,其主要結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)、±0.000相對(duì)與絕對(duì)標(biāo)高為1008.25m,建筑的基礎(chǔ)埋深為8.2m。建筑企業(yè)對(duì)場(chǎng)地抗震設(shè)防裂程度進(jìn)行設(shè)置,程度為Ⅷ度,所設(shè)計(jì)的基本地震加速度值控制在0.2g,地震分組設(shè)計(jì)為第一組。
3.2場(chǎng)地地質(zhì)概況和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案對(duì)比
結(jié)合對(duì)該地地質(zhì)勘查報(bào)告結(jié)果,發(fā)現(xiàn)該地的地基土層主要是第四系全新統(tǒng)沖擊層,對(duì)土質(zhì)從上到下進(jìn)行劃分,分別為素填土、粉砂、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂共同構(gòu)成,場(chǎng)地沒有液化土層,存在三種類型的場(chǎng)地土,屬于抗震一般的地段。主樓傳至就出的作用效應(yīng)在正常使用極限狀態(tài)下作用的主要標(biāo)準(zhǔn)組合是478kPa,其基底的持力層位于③層粉質(zhì)粘土,這時(shí)的地基場(chǎng)地承載力所具備的特征值為faK=100kPa,對(duì)其進(jìn)行深度修正之后,還是無法滿足設(shè)計(jì)需要,這種情況下,需要對(duì)其進(jìn)行地基處理,或者使用深基礎(chǔ)。(1)對(duì)CFG樁復(fù)合地基施工技術(shù)進(jìn)行使用,在具體施工過程中,施工速度較快,工期較短,施工過程中質(zhì)量控制相對(duì)容易,同時(shí)工程造價(jià)相對(duì)低廉。這種技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)?shù)睾椭苓叺貐^(qū)高層建筑建設(shè)過程中應(yīng)用的比較普遍的技術(shù)之一。該項(xiàng)目在實(shí)施CFG樁時(shí),使用的樁徑為500mm,樁距控制在1500mm,采用正三角形滿堂布樁的方式進(jìn)行施工,所設(shè)置的樁的長(zhǎng)度為20m,同時(shí)對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行控制,本工程使用的是C25,樁端進(jìn)入5層粗砂不小于100000mm,技術(shù)人員在樁的頂端設(shè)置了級(jí)配砂石褥墊層,這一墊層的厚度為300mm,上面設(shè)置了1400mm厚的筏板,CFG工程一共使用了574根樁。技術(shù)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)完成了CFG樁的檢測(cè),其中的單樁承載力已經(jīng)達(dá)到了1000kN,同時(shí)對(duì)復(fù)合地基承載力進(jìn)行計(jì)算,得出的結(jié)果為520kPa。(2)在一些高層建筑當(dāng)中,其豎向荷載較大,對(duì)樁基進(jìn)行應(yīng)用,能夠減小地基變形情況,還能夠在一定程度上提高結(jié)構(gòu)整體安全方面的復(fù)合地基[5]。對(duì)本工程地基進(jìn)行勘察,結(jié)合勘察結(jié)果,發(fā)現(xiàn)5層細(xì)砂工程具有良好的性能,厚度也相對(duì)較大,埋藏的深度較淺,和基底之間相差12m左右的距離。但是,在樁的極限端位置,所具備的阻力為2500kPa某,樁基是否和這一工程相符合,還需要作出進(jìn)一步分析。
3.3管樁的使用
使用擠土夯擴(kuò)混凝土大頭樁,要比CFG樁造價(jià)低,大約低出5%左右。在進(jìn)行試樁施工檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)這一工程當(dāng)中大頭樁存在一定問題,這些問題包括:①樁的端頭僅進(jìn)入了第④層細(xì)砂層中的1m左右的深度,地勘報(bào)告所提供的極限端阻力為1200kPa,通過這種方式能夠使其被提升到7000kPa,這種情況下難以保障其安全性。②對(duì)柴油錘進(jìn)行使用,對(duì)其進(jìn)行施打,產(chǎn)生較為劇烈的震動(dòng),同時(shí)也發(fā)出較大的噪音,當(dāng)穿透3層粉質(zhì)粘土層時(shí),施工相對(duì)困難,擊打的次數(shù)較多,施工進(jìn)度比較緩慢。對(duì)工期影響進(jìn)行綜合考慮,采用擠土夯擴(kuò)混凝土大頭樁進(jìn)行施工,在本工程中并不合理。
4結(jié)束語
在高層建筑當(dāng)中,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)占據(jù)著重要的地位,對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行具體施工過程中,質(zhì)量的好壞對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量均產(chǎn)生一定影響。高層建筑層數(shù)較多,需要在地基上進(jìn)行建設(shè)。這種情況下,對(duì)地基基礎(chǔ)方案進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程中,只有對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷完善和優(yōu)化,才能為高層建筑接下來的施工奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]張榮才.剛性樁復(fù)合地基和樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算理論對(duì)比[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào),2017,19(02):38~43.
[2]湯永凈,趙錫宏.軟土地基超高層建筑補(bǔ)償樁筏基礎(chǔ)案例再分析[J].巖土力學(xué),2016,37(11):3253~3262+3269.
[3]才向群.高層建筑地基基礎(chǔ)方案的優(yōu)選探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2015(22):125~126.
[4]方云飛,王媛,孫宏偉.長(zhǎng)沙北辰項(xiàng)目高層建筑軟巖地基工程特性分析[J].工程勘察,2015,43(07):11~17.
[5]崔世敏.寧夏亙?cè)f豪大廈超限高層基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)論述[J].建筑結(jié)構(gòu),2013,43(22):68~72.
作者:林如鍇 單位:貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司