高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)形式

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摘要：為保證高層建筑使用過程的安全性，延長使用壽命，提出加強(qiáng)高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的建議。本文首先淺談高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的特征，其次探討了嵌巖樁、平板式筏形、樁筏等基礎(chǔ)形式的特征及施工工藝等，最后分析了建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的相關(guān)注意事項(xiàng)。希望與同行共同分享施工經(jīng)驗(yàn)，共同優(yōu)化高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)效果，推動(dòng)建筑行業(yè)健穩(wěn)、持久發(fā)展進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：高層建筑；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)形式；施工工藝

1高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)特征

在對(duì)任何建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之前，一定要獲得足夠的材料，這些材料包括兩大部分，即地質(zhì)資料、與上部結(jié)構(gòu)相關(guān)的資料。高層建筑通常需要更詳細(xì)的資料，在分析地質(zhì)材料過程中，應(yīng)對(duì)地基類型作出科學(xué)判斷并考慮其可能出現(xiàn)的問題，重點(diǎn)研究土層的分布規(guī)律，探查地下、地面水的活動(dòng)情況；在分析上部結(jié)構(gòu)過程中應(yīng)重視建筑物體型的復(fù)雜性、結(jié)構(gòu)類型及其傳力體系。所有的成功的基礎(chǔ)工程均應(yīng)符合如下各項(xiàng)穩(wěn)定性及變形要求[1]：（1）深埋足以防止基礎(chǔ)底部物質(zhì)朝向側(cè)面擠出，這對(duì)優(yōu)化單獨(dú)基礎(chǔ)及筏形基礎(chǔ)施工質(zhì)量均有很大現(xiàn)實(shí)意義。（2）埋深應(yīng)在凍融以及植物生長誘發(fā)的季節(jié)性體積改變區(qū)段以下。（3）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在抗傾覆、轉(zhuǎn)動(dòng)、滑動(dòng)或防止土破壞等方面必需是安全的。（4）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有較大能力去應(yīng)對(duì)后續(xù)在場地或施工規(guī)格尺寸方面作出的改變，并且在出現(xiàn)重大改變時(shí)便于調(diào)整。（5）從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用的方法進(jìn)行分析，其應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)性。

2高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的常用形式

2.1嵌巖樁基礎(chǔ)

又被叫做嵌巖墩，樁體下段帶有澆筑在巖體內(nèi)的鉆孔灌注樁，且其長度適宜。樁端嵌入巖體內(nèi)的樁被叫做嵌巖樁。在對(duì)高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，已知上部結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)到基礎(chǔ)地面的載荷處于較高水平，故而通常會(huì)把結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的微風(fēng)化巖層或一定厚度的中風(fēng)化巖層設(shè)為持力層，上部結(jié)構(gòu)荷載傳導(dǎo)至巖層過程中嵌巖樁發(fā)揮媒介作用。采用嵌巖樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，樁尖承載能力較大，且樁側(cè)與土兩者之間還會(huì)形成一定摩擦力，促進(jìn)持力層變形量趨于零，很容易符合上部結(jié)構(gòu)荷載對(duì)基礎(chǔ)承載能力提出的要求，且設(shè)計(jì)期間計(jì)算流程相對(duì)簡易，但施工周期相對(duì)較長，樁身施工結(jié)束后一定要等到混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度時(shí)，方可檢測樁身質(zhì)量，這會(huì)進(jìn)一步延長工期，增加造價(jià)成本[2]。

2.2平板式筏形基礎(chǔ)

平板式筏形是以天然地面為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種基礎(chǔ)形式，其施工期間對(duì)施工場地進(jìn)行平整處理，使用壓路機(jī)碾壓地表土碾壓，確保其密實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求，在較密實(shí)的持力層，對(duì)鋼筋混凝土平板進(jìn)行澆筑施工，該平板是建筑物的基礎(chǔ)。筏形基礎(chǔ)是現(xiàn)階段高層建筑中常用的基礎(chǔ)形式，其具有剛度大、結(jié)構(gòu)完整性優(yōu)良等特征，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上部結(jié)構(gòu)荷載的有效分散，進(jìn)而降低基底壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)不勻稱沉降的有效調(diào)整，還能夠跨越地基土局部軟弱區(qū)或溶洞，其在抗?jié)B透性方面體現(xiàn)出很大優(yōu)越性。在現(xiàn)實(shí)施工實(shí)踐中，筏形基礎(chǔ)常用的形式主要有平板、梁板兩類。梁板式筏形內(nèi)的基礎(chǔ)梁既能正放還能反放，正梁筏具有板面平整度高、利于排水、便于使用等優(yōu)點(diǎn)，但其施工流程較繁雜；反梁筏板盡管施工流程較簡單，但在排水與使用時(shí)需安設(shè)架空地坪[3]。整體分析，平板式筏形基礎(chǔ)施工便捷、模板樣式簡單、卷材防水施工較簡單，故而在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工中有較寬廣的應(yīng)用前景。

2.3樁筏基礎(chǔ)

基巖層所處地層相對(duì)較深是國內(nèi)沿海城市的巖土地層結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)，因?yàn)榍稁r樁基礎(chǔ)基本上不能實(shí)現(xiàn)，故而只能選用樁基礎(chǔ)，但由于摩擦樁的承載能力偏低，部分情況下難以迎合高層建筑上部結(jié)構(gòu)荷載對(duì)基礎(chǔ)承載能力提出的要求，因此該區(qū)段高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可選擇樁筏基礎(chǔ)形式。樁筏基礎(chǔ)為樁基與筏板基礎(chǔ)的總稱，樁基絕非是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其屬于人工地基，筏板為組成基礎(chǔ)的重要結(jié)構(gòu)之一，部分有地下室的建筑經(jīng)常使用筏板基礎(chǔ)，在荷載相對(duì)較大、地基土承載能力無法符合上部結(jié)構(gòu)荷載或沉降要求時(shí)，建議選用樁筏基礎(chǔ)，樁土的協(xié)同合作是該種基礎(chǔ)形式的運(yùn)行機(jī)制。在地基土沉降、收縮、固結(jié)等物化過程中和樁體形成良好的協(xié)調(diào)關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)件穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，此時(shí)筏板底土層和摩擦樁同時(shí)承擔(dān)了上部結(jié)構(gòu)傳遞荷載。對(duì)筏板基礎(chǔ)進(jìn)行整體分析，發(fā)現(xiàn)其四周應(yīng)力水平處于最大層面上，所以在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)確保筏板四周樁均勻布置，加密樁體的間距，筏板內(nèi)部最好使用梅花形布置[4]。分析到摩擦樁的特點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)樁身內(nèi)徑的適宜性，結(jié)合沖切、抗彎、抗剪要求等規(guī)劃筏板厚度。

2.4沉管灌注樁

沉管灌注樁是建筑基礎(chǔ)中一種多種樁基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)形式使用振動(dòng)沉樁或錘擊打樁設(shè)備，把附有鋼筋混凝土的樁尖、帶有活瓣式樁靴的鋼管送入土內(nèi)，形成樁孔，鋼筋籠置入其中并對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑，繼而將套管拔出，借用拔管過程中產(chǎn)生的振動(dòng)作用振搗混凝土，最后形成符合設(shè)計(jì)要求的灌注樁。和常規(guī)鉆孔灌注樁相比較，沉管灌注樁規(guī)避了由樁尖浮土引起的持力不足、樁身沉降等問題，并較明顯的改善樁體表層浮漿現(xiàn)象，使用該種基礎(chǔ)形式有益于減少材料的耗用量。但施工質(zhì)量控制難度較大，如果拔管過快可能會(huì)誘發(fā)樁身縮頸現(xiàn)象。因?yàn)椴捎玫臄D土樁，那么很可能在擠土效應(yīng)的作用下導(dǎo)致預(yù)先澆注的樁身出現(xiàn)傾斜、斷裂甚至錯(cuò)位等不良情況。該種工藝在土質(zhì)較復(fù)雜、疏松的地區(qū)中體現(xiàn)出較好適用性，但若土層內(nèi)存有體積較大的孤石，則就會(huì)造成該工藝難以運(yùn)行，此時(shí)需要調(diào)整其他工藝穿過孤石。

3高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

（1）重視地基基礎(chǔ)等級(jí)的設(shè)計(jì)。有關(guān)規(guī)范中，結(jié)合地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模及功能特征等條件，把地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)分為三個(gè)等級(jí)，并明確地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下要求：①全部建筑物的地基承載力設(shè)計(jì)一定要符合要求；②針對(duì)屬于甲、乙等級(jí)的建筑，應(yīng)對(duì)其地基變形量進(jìn)行驗(yàn)算。（2）抗浮設(shè)計(jì)時(shí)要區(qū)分現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行抗浮驗(yàn)算：驗(yàn)算建筑物抗浮能力應(yīng)符合：建筑物永久荷載/水浮力≥1.0，其中，永久荷載取標(biāo)準(zhǔn)值。若高層建筑主體基礎(chǔ)、裙房地下結(jié)構(gòu)空間兩者合二為一時(shí)，均應(yīng)用樁基，可利用抗拔樁去應(yīng)對(duì)抗浮問題[5]。（3）設(shè)置地下時(shí)，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與整體結(jié)構(gòu)形成的影響有全面了解。比如，挖掘地下室的深基坑，其會(huì)對(duì)天然地基或復(fù)合地基的基礎(chǔ)能發(fā)揮很大的卸載、補(bǔ)償作用，進(jìn)而降低地基的附加壓力，增加了地基承載力的計(jì)算值。

4結(jié)束語

在高層建筑施工中，基礎(chǔ)工程在整個(gè)工程中的造價(jià)占據(jù)很大比重，不同基礎(chǔ)形式造價(jià)之間存在較大差距。故而，在現(xiàn)實(shí)施工實(shí)踐中，應(yīng)嚴(yán)格結(jié)合工程地質(zhì)、建筑物結(jié)構(gòu)形式的特征，有針對(duì)性的選擇基礎(chǔ)形式。設(shè)計(jì)人員在對(duì)高層建筑基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)期間，應(yīng)結(jié)合多方因素，進(jìn)而采用正確的方法去設(shè)計(jì)，以保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，優(yōu)化高層建筑施工質(zhì)量，協(xié)助施工單位獲得良好效益。

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作者：趙亞軒 單位：蘭州市地鐵置業(yè)有限公司