浅议关于高层建筑地基基础施工设计方案探究

1、浅议关于高层建筑地基基础施工设计方案探究【摘要】筑于软土地基上的高层建筑，其变形大部分来自 软土地基，地基承载力不足，容易失稳，发生沉降或不均匀 沉降过大，必须采取有效的工程措施进行加固处理.本文首 先探讨了高层建筑地基的稳定和变形情况，论述了振冲碎石 桩改善软基性能的工作机理，最后进行了施工工艺与质量控 制的探讨。【关键词】高层建筑；地基；沉降；振冲碎石桩1高层建筑地基的稳定和变形在软土地基上修筑高层建筑，需要解决的关键问题是地 基的稳定和变形。1.1软土地基的稳定软土地基的破坏主要是地基边坡的滑动失稳，大多数是 由于施工速度过快，地基边坡太陡或地基承载力不足引起 的。若边坡太陡，且地基荷载

2、超过地基承载力，就会产生较 大的剪切变形并导致滑动破坏。遇到这种情况，就应对地基 边坡范围内的地基进行加固，提高地基的承载力和抗剪能 力，以保证地基和地基的稳定。1.2软土地基的变形随着我国建筑事业的发展，高层建筑不仅要求地基稳 定，而且对工后沉降有较高要求，特别是需要严格控制工后 不均匀沉降量。从已建软土地基上高层建筑的运行情况看， 工后沉降较大。因此，软土地基的设计重点由稳定控制转为 变形控制。同时软土的地形性质十分复杂，它与软土的种类、 状态，以及外界条件有很大关系。2振冲碎石桩改善软基性能的工作机理软土地基采用振冲碎石桩法处理后，其工程性能大为改 善：一是直接加固了松散土体，使土的密实

3、度显著增加，强 度增大，压缩性减少、抗震性能提高；二是复合地基的工作 效能提高。在松软土中构筑了刚度较软土大得多的碎石桩， 组成复合地基，一起参与工作，共同承担其上的荷载。在基 础的整体变形下，通过桩、土的变形协调，大部分荷载传递 给刚度大、强度高的碎石桩体，土体上的负荷大为减少，所 以复合地基的工程性能明显地改善，强度增大，沉降与不均 匀沉降减少，沉降期也大为缩短。从机理上分析，碎石桩复合地基的工程性态较原软土地 基大为改善的原因是加进了竖向增强体碎石桩。其功能发挥 的机理主要是因建筑物的基础通过垫层，将荷载比较均匀地 传至复合地基，复合地基必产生相应的沉降。这种沉降受到 基础及其上部结构刚

4、度的制约，在正常的工作情况下，上下 变形趋于一致，大致为均匀或微小的线性变化。而松软土体 中的碎石桩，其强度、刚度又远大于桩周围的松软土。因此 桩土的沉降必产生协调作用，致使作用于桩和土上的荷载按 各自的压缩模量分配，故大部分荷载由碎石桩承担，桩顶应 力与桩间土上的应力比值多为2-5,并具有随原土强度的高 或低而相应地减少或增加的趋势。故此复合地基工程性态改 善的机理，主要是基于桩、土沉降变形的协调，碎石桩上的 应力集中。其主要的功能有减少地基的沉降与不均匀沉降， 提高地基的承载力与稳定性，以及发挥垫层的作用等。3振冲碎石桩在高层建筑地基基础施工中的应用一案 例分析3. 1工程概况某某大厦于2

5、005年11月28日正式对外营业，是一家 集餐饮、住宿、娱乐于一体的国际智能型商务楼。该工程总 建筑面积为10万平方米，设三层地下室，四层裙房，总建 筑高度为99.4m。该建筑物柱网跨度大，地下体积大，双核 心筒集中布置，简体剪力墙是主要抗侧力构件。但是在2010 年，发现有部分沉降，主要表现为地基下沉，路面下沉式破 损。3. 2振冲碎石桩施工顺序振冲桩一般采用“由里向外”顺序施工，或“由一边向 另一边”的顺序施工。于强度较低的软土地基中施工时，为 减少制桩过程对桩间土的扰动，宜采用间隔振冲的方式施 工。当振冲加固区毗邻其它结构时，为减少对其振动影响， 先从邻近结构物的一边逐步向外推移施工。振

6、冲碎石桩法施 工作业的步骤可分为造孔、清孔、填料和振密。现以连续填 料法为例进行阐述。这与间断填料法的作业步骤基本相同， 仅在填料作业上稍有不同。3. 3振冲碎石桩施工控制3. 3. 1造孔将振冲器缓慢、稳妥地吊起，对准桩位缓慢下降振冲器 至离地面30cm以内，启动清水泵供水，待振冲器下端射水 口出水的水压，水量达到工艺要求时，方启动振冲器，拉紧 防扭绳索；待振冲器内的偏心块达到额定转速时，下沉振冲 器贯人土层进行造孔；造孔过程中应很好地控制吊机卷扬绳 的下放速度，不宜过快，始终保持振冲器处于悬挂状态，以 免造成斜孔；造孔过程中若遇电流值超过电机的额定电流 时，应暂停振冲器的下沉，或减速下沉，

7、或上提一段距离， 借助高压水冲松土层后再继续下沉造孔；若土层中含有较硬 的土层，有时还需采取扩孔措施，即在硬层中将振冲器上下 往复移动几次，以使该段孔径扩大，便于填料；当造孔达到 设计深度时，上提振冲器。造孔过程中及时记录各深度的水 压、造孔电流等的变化以及相应的时间，这些可以定性地反 映出土的强度变化。3. 3. 2清孔当造孔达到设计深度时，即将振冲器提出孔口，然后再 次下沉振冲器，往复2-3次，使孔口泥浆变稀，进行清孔， 清除孔内泥土，保证填料畅通，减小桩体含泥量。3. 3.3振冲密实清孔后将振冲器提离孔底30-50cm,由装载机向孔内连 续填入碎石料，依靠振冲器的水平振动力不仅将孔内的石

8、料 振密，还不断地将填料挤人孔壁土中，使桩径扩大。一旦桩 周土的约束力与振冲器的振力相等，桩径就不再扩大。此时 振冲器电机的电流值迅速增大，当电流达到规定值时，控制 系统则及时发出信号。这时桩仍继续加密，当达到留振时间, 时间继电器又自动发出信号，标志该段次的填料加密过程完 成。这一过程即为加密过程。再次提升振冲器30-50cm,重 复上述填料加密过程，如此反复进行直至地表成桩。3. 3.4顶部处理由于地基表层约1-1. 5m处土的上覆压力小，制桩时该 处桩体的密实度难以达到要求，必须进行处理。待施工完毕 后，将顶部预留的松疏桩头挖除，这要求施工前的地面高程、 设计桩顶高程和预留待挖的桩顶高程均需计划好。对于大范 围加固区的大量松疏桩头，宜采用振动碾压法振压密实，随 后铺设压实垫层。3. 3.5顶部垫层处理为使基底压力比较均匀地作用于复合地基上，改善基础 与复合地基的接触状况，防止“脱空”现象；或构成基底排 水层，加速复合地基的排水固结等，均需要在经桩顶部处理 后的复合地基上面铺设一层厚30-50cm的砂砾或碎石的振动 碾压垫层，垫层上面再建基础。3. 3. 6不加填料的振冲法较松的中砂、粗砂地基加密处理时，可以不加填料。其 施工作业法与加填料