超高层建筑中风化泥质砂岩层地基施工技术

宋修梅

【摘 要】本文以某工程为例。某工程在施工过程中由于有一部分的土壤属于中风化泥质砂岩层，因此我们决定采用井点群井降水法与明沟排水法相结合的方式进行施工，以此来达到降水的施工目的，防止地基中的降水井进入到地基底部结构的钻井当中，通过实验证明，这种施工技术能够节省施工成本，缩短了施工的工期。本文就超高层建筑中风化泥质砂岩层地基施工技术进行分析，以供相关技术人员参考。

【关键词】超高层建筑；地基施工；中风化泥质砂岩层

某工程是某地区的标志性建筑，属于一项重点工程。该工程的建筑总面积达到9万平米以上，高度为188m，主要分为地上45层、裙房部分3层以及地下结构2层，属于超高层建筑。该建筑的地基部分采用的是箱形基础进行施工，该基础中，底板采用的是厚为1.8m的钢筋混凝土筏板，结构形式采用的是型钢混凝土筒中筒结构；建筑的裙房部分是采用的独立柱基进行施工，结构形式为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构。在该工程中，主楼部分以及裙房部分的基础埋深分别是17.500m、11.550m。

1.工程特点

在本工程中，由于总高度为188m，于是施工人员在其地基施工过程中采用的是箱形基础与天然地基相结合的方式，这在工程中具有较大的优越性，能够降低工程的成本。但是正因为建筑过高，因此在采用型钢混凝土结构的过程中还需要保证箱形基础的施工质量，并对地基部分的持力层进行全面的分析。本文就此进行深入分析与研究。

2.工艺原理

首先，为了达到施工要求，施工人员应该在地基部分设置一个排水设施，根据分析，由于工程的地下水成阶梯型分布，并且含水量较多的土层是持力层以上的土壤，因此决定采用管井群井降水法进行施工；其次，就算设置的排水设施，但仍然会有少部分水流入中风化泥质砂层中，并且没有固定的流向，因此即使施工人员在其周围设置其他降水点，仍然不能够阻止水流入基底中，于是施工人员决定挖掘明沟，这样可以达到二次排水的效果；由于地基的持力层中土质相对比较坚硬，因此在开挖明沟时会存在一定的难度，因此决定采用切割一以及人工清槽的方式来清理基坑，以保证水流顺利的排出。

3.工艺流程及操作要点

3.1工艺流程

以施工方案为前导，确定基坑降水及支护体系后进行基坑开挖拖工。

其施工工艺流程为：测量放线确定基坑边线及标高控制——基坑井点降水——基坑开挖——基坑支护——标高抄测——切割机配合人工基槽清理——地基承载力复核——基础结构施工。

3.2井点选择布置

根据对本工程的地下水进行分析，其主要呈阶梯型潜水，含水层在持力层以上的卵石层，其渗透系数为50m/d，水流的流向为东南方向。该工程的地下水的补给主要来源于雨水以及地表水，泄流方式为径流为主。在选择井点时，需要根据工程的基础埋深以及地下水埋深进行分析，最终计算出地下水位的降深，为了达到设计的要求，并不浪费资源，我们可以选择的方式有两种，一是多层轻型井点，二是管井井点降水。由于该工程处于市中心，施工面积相对比较狭小，因此攒用管井井点降水措施更能满足降水的要求。

3.3基底明沟排水

根据分析，建筑主楼部分的地基土层处于中风化泥质砂岩层，虽然这种土层密实度高，并且坚硬，可以当做防水板来避免出现渗透的情况，但是这种土层毕竟存在一定的缝隙，这就意味着会有少部分的水流入到其中，因此，为了提高地基部分的安全系数，我们必须要在基坑内开挖明沟排水，以达到二次排水的效果。

3.4地基施工

在对地基部分施工过程中，机械设备在开挖时不得超过基地部分标高的300mm，这样可以有效的保护持力层，然后再采用人工挖掘的方式来对基坑进行彻底清理。虽然这种岩层相对比较坚硬，但是当遇到水分之后，便可软化，如果我们采用铁锹等工具必定会加大施工的难度，因此我们可以采用以下方式进行：（1）将基底部分进行合理的划分，然后根据各个不同的区域进行基坑的清理，等到清理好一个区域之后，施工人员可对其浇筑混凝土，作为垫层，这样做的目的是为了防止该区域受到外界条件的影响，从而降低持力层的坚硬度与密实度，而没有清理的区域，可以利用塑料布进行遮掩，防止水流对其的软化；（2）采用切割机与人工相配合的方式来清理基坑。首先，将岩层分为大小均匀的网格，然后采用切割机进行切割，最后再采用人工的方式进行挖掘。

3.5地基承载力复核

该工程地基基础设计要求为平板荷载试验承载力特征值不小于800kPa。为对地基承载力进行复核，基坑挖完进行平板荷载试验，以检测天然地基是否达到设计要求承载力值。试验委托甘肃省建筑设计研究院进行，依据的标准及资料为《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）。

3.5.1试验方法

（1）主楼箱形基础面积约为2200mz。荷载试验共设3个点，在基坑内均匀分布，采用平台堆载装置进行试验。

（2）所有仪器仪表在试验前均进行整栅标定。

（3）试验加载方式采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载下桩顶沉降达相对稳定后才能施加下一级荷载。共分12级加载，分级加载200kPa。最大加荷2400kPa。

（4）沉降观测：每级加载后间隔10，10，10，15，15min测量一次，之后每隔30min测量一次并记录。

（5）当出现下列情况时，可终止加载：

1）承压板周围的土明显侧向挤出。

2）沉降急剧增大，荷载沉降曲线出现陡降段。

3）在稳定荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定。

4）沉降量与承压板直径之比不小于0.06。

5）达到反力装置的最大承受能力。

6）达不到极限荷载，而最大加载已达到要求的极限殍戡力。

3.5.2试验结果

试验点的荷载值都超出设计要求荷载800kPa，即中风化泥质砂岩层可作为天然地基。

本工程采用深基坑降水方式进行排水，基础开挖施工至接近基底标高时采用切割机配合人工清槽的方式进行施工，操作简便易行，适宜大面积推广。

4.安全措施

（1）制订边坡变形观测制度，定时检查边坡变形情况并采取相应措施。

（2）制订降水井水位变化观测制度，定时检查降水井内水位变化情况并采取相应措施。

（3）土方开挖时安排专人负责挖掘机、装载机、运输车的工作路线、行驶路线安排，避免机械事故和交通事故。

（4）人工清槽时对工人使用铁锨、铁镐、切割机进行专门安全交底，避免发生伤害事故。

5.结语

在中风化泥质砂岩层地基施工过程中采用井点群井降水与明沟排水结合的方法完全可满足施工降水要求，避免降水井进入基底以下的钻井，降低施工成本的同时加快了施工进度。采用切割机配合人工清槽的方式，减少了人工投入量，提高了工作效率。通过荷载试验验证了中风化泥质砂岩层承载力满足超高层建筑设计的承（下转第293页）（上接第251页）载力要求，可以采用箱形基础加天然地基持力层的结构形式，不仅避免了桩基或其他基础形式存在不均匀沉降的风险，而且降低了基础施工造价。通过此实例为中风化岩土层较浅的且可作为持力层的地区，进行超高层施工提供了成功范例。

【参考文献】

[1]凯里，张耀庭.复杂情况下特殊建筑物基础的设计与施工[J].建筑技术，2011，42（6）：502-504.

[2]杨承析.高层超高层建筑基础施工中的几个问题[J].建筑施工，1987（06）.