复杂地质条件下高层建筑地基处理研究

文／彭体伟 山东中慧咨询管理有限公司 山东菏泽 274000

引言：

房屋建筑结构地基基础设计在结构设计中非常重要，同样，工程施工控制技术是一个较为复杂的工作，地基的施工质量能够控制好能关乎到一个施工企业是否能够长期生存，也是是否能够得到稳定发展的根本保障，施工质量以及管理的好坏不仅仅影响着建筑施工的效率以及声誉，对保障人民的生命也有极其重要的作用。因此，增强对房屋建筑结构地基基础工程的设计以外，还需要更加重视其施工要求，提高房屋建筑的质量，综合地对房屋建筑结构地基基础进行分析，利用现有的技术进行创新，综合的安排，使得建筑行业在保证好工期的同时进行对质量的严加把控，随着我们国家房地产行业的不断发展，高层建筑已经变得随地可见，特别是对于一些寸土寸金的大城市来说，高层建筑正逐年变成一个趋势，所以地基除设计之外，施工控制的意义也变得更加非凡。如果地基不能建得很牢靠，就会使得高层建筑不能保障它的真正安全，特别是发生一些不可抗力的灾害的时候，会对人民的生命财产安全带来很大的威胁。因此地基工程更是保障建筑行业能够长期兴旺发达的重要保证。就如建筑行业来说，它本身就具有单向性这一重要的特征，这就要求对于每一个流程，每一个工作都必须要严格地按照固定的流程进行。前期勘察单位与设计院通过规范及现场实际情况的配合，严谨的合理选用基础形式并出具施工图后，施工单位必须按照相关部门所制定的施工技术规范及其它规定流程来进行精准的施工。

1.建筑工程地基基础工程施工特点

1.1 复杂性

我国的地理面积比较大，不同地区的气候条件、地质状况相差比较大，所以对于土建工程的施工产生很大的影响，尤其是一些地区存在盐碱地、冻土、塌陷等地质条件。我国的地域面积较大，气候条件影响比较广泛，关系到地基工程项目的正常运行，并且我国很多地区因为地质条件较差，极易发生滑坡、泥石流等灾害，对于地基工程建设要求较高，也表现出复杂性，必须全面改善和调整。

1.2 多发性

经过对土建工程质量检测发现，总体质量水平比较差，且容易发生整体建筑坍塌的事故，给人民群众生命、财产安全造成极为恶劣的影响，也会引发社会不稳定事件，产生的危害是极为严重的。

1.3 潜在性

土建工程的建设现场实施阶段，施工工艺复杂性高，并且各个工序都有着相互的联系，也存在相互影响，一旦有任何阶段施工不到位，都会给其他环节造成影响。很多土建工程在施工中存在着潜在威胁，所以需要在一道工序施工完成后，立即开展工序质量检查，合格后才能开展下一道工序，才能保证整体工程的质量合格，防止产生严重的质量危害。

1.4 严重性

土建工程是工程的施工基础结构，所以在地基工程建设中，必须进行夯实处理，一旦没有达到规定要求，整个建筑质量将不能满足要求，也会威胁到工程建筑的安全性、稳定性。在土建工程建设施工后，投入使用环节如果发生问题，将会产生毁灭性的伤害，而此时再进行地基的处理，也会有较高的难度，投入的资金也比较多，而且很多局部问题难以及时发现，造成地基工程的质量无法切实处理，给整个工程领域都产生很大的影响。

2.建筑工程中地基处理的重要意义

2.1 减少地基剪切损害

地基的剪切损害主要有三个阶段组成，其中包括破坏阶段、剪切阶段以及压密阶段。针对压密阶段而言，土体的抗剪压力应当高于地基土的各点剪应力，这样会使得土体出现压密变形的现象。针对剪切阶段而言，地基土的沉降增长率会随着载荷的不断增大变得越来越大。对于破坏阶段来讲，一旦上层荷载超过极限值，地基沉降的稳定性就会变得越来越低，这样会对地基结构带来一定程度的损害。所以，在建筑工程施工准备阶段，相关工作人员应当根据实际情况仔细检查施工现场的地基土，不仅要明确地基土的抗剪强度，所拟定的施工方案要具备科学性以及时效性，在建筑工程施工过程中，施工工作人员要根据方案实施施工作业，这样不仅可以有效减少对地基剪切破坏的程度，还可以使得土体变形的发生几率变得越来越低，进而使得建筑工程的稳定性得到一定程度的提升。

2.2 提高地基土的渗透性及压缩性

地基土具备渗透性以及压缩性特征。地基土受到压力出现变形的能力指的就是压缩性，在建筑工程施工过程中，一旦出现地基土压缩性较大的现象，不仅会对建筑工程的稳定性造成一定影响，甚至会使得建筑物无法得到有效运用。所以，在建筑工程施工准备阶段，相关工作人员要根据实际情况利用有效的解决措施，使得地基土的压缩性变得越来越小。土体当中所出现的孔隙与地基土压实性有着密不可分的联系，相关施工工作人员应当根据具体情况利用科学有效的解决措施，这样不仅会有效降低土体出现孔隙频率，还可以使得地基土的压实性变得越来越低。但是就现阶段而言，施工工作人员在实施施工作业时，可以发现大量的水分都会被保留在地基土的孔隙内部，所以，施工工作人员应当根据实际情况，对地基土的孔隙实施排水作业，这样才会使得土体孔隙数量变得越来越少。在建筑工程施工过程中，科学合理的使用对应的地基处理技术，不仅能够高效的完成土体排水工作，还可以有效缩短施工时长，进而使得施工效率得到一定程度的提升。地基土的渗透性就是指土体被水透过的能力，地基土的渗透性可以对建筑工程的抗震效果以及稳定性造成一定影响。在实施建筑工程施工作业时，施工工作人员在地基土内部水分处理过程中，不是含水量越少越好，施工团队应当结合建筑工程的具体用途以及建筑工地的具体状况，利用有效的解决措施，保证地基内部含水量与相关规定标准相互吻合。土的密度、大小、颗粒以及级配可以直接决定土地基的渗透性。施工工作人员在实施建筑工程施工作业时，应当充分考虑土体的压力、温度以及自重应力等方面。相关工作人员可以通过改变土体的渗透量、透水层以及水压等对土体的渗透性进行优化，进而使得建筑工程的稳定性得到一定程度的提升。

3.建筑工程中地基处理形式与技术要点

3.1 换土垫层法

换土垫层法也被称为换填法，直接挖除工程现场分布的软弱土层，在原位回填天然沙砾、机制砂等高强度的材料，将地基分层回填并夯实。如此可以彻底摆脱原有土层特性对地基处理效果造成的限制，大幅度提高地基强度与承载性能。但根据实际施工情况来看，换填法多用于处理深度5.0m 以下的软弱土层，如果软基深度超过这一标准，会明显增加地基工程量与造价成本。在采取换土垫层处理形式时，重点掌握回填方式、降排水、砂垫层三方面的操作要点。其一，对于回填方式，为提高回填作业精度与改善压实效果，采取分层回填方式，保持各回填层厚度等同，将回填层厚度控制在150～350mm，如果回填层厚度偏低，会增加工艺流程复杂程度与降低作业效率，而在回填层厚度偏大时，底部回填层的密实化效果不理想。其二，对于降排水施工，在软基土层挖除后，在现场修建排水沟、集水井等排水设施，拦截地面积水流向坑内、抽排坑内积水，确保基坑处于干燥状态后，再向坑内回填、夯实换填料。其三，对于砂垫层施工，在基坑开挖完毕后，施工人员应在坑底均匀撒布碎石、卵砾石层石料，形成厚度在150～300mm 的砂垫层，在使用木夯等工具将砂垫层夯实，起到隔离换填层与下方地层、保护坑底土结构不受破坏的作用。

3.2 桩基础法

桩基础是在现场压入预制桩或是钻孔灌注混凝土成桩，再由承台来连接各根桩身顶部，共同组成整体结构、协同承受动静荷载力的基础形式，其由桩身负责将上部荷载向地基持力层进行传递，多用于上部土层软弱、下部存在良好土层的建筑工程中。根据成桩方式，可将桩基础法分为预制桩基础与灌注桩基础，工艺做法有所不同。第一，预制桩基础。在选用这一桩基础形式时，可采取锤击沉桩、静力压桩等沉桩方法，待桩尖入土后，强制将预制桩身压入土层中，直至桩身底部到达设计标高，并在压桩期间持续监测桩身倾斜度。以静力压桩为例，准备重型桩机并安装配重块，由重力将桩身压入土层，重点把控压桩顺序。第二，灌注桩基础。以钻孔灌注桩最为常见，施工人员应注重护筒埋设与清孔问题。其中，在护筒埋设环节，对埋设护筒的入土深度与垂直度进行测量校正，要求护筒垂直度误差不超过0.5%，在钢筋笼放入前后分别开展一次清孔作业。

3.3 强夯法

强夯法的工作原理是利用重物进行压实施工，从而提高土地结构的稳定性，防止发生严重的沉降反应，促进结构安全性的提升。在强夯法的施工中，以做好下述几点：首先，根据土建工程的地基排水效果，选择合适的重物下压，从而提高结构稳定性、可靠性；其次，根据工程需要控制施工时间，如果强夯时间较长，极易导致结构倒塌，影响基础结构质量，所以控制施工时间即为重要。

4.建筑地基基础工程施工中存在的问题

4.1 沉降事故多发

建筑地基不均匀沉降在建筑工程中是常见的。如果建筑地基的沉降值超过作答沉降差，会引起建筑墙体的开裂以及楼板的开裂，严重时甚至会导致整个建筑物的倾斜，危及整个建筑的安全。通常情况下地基的不均匀沉降会造成建筑物整体高度的下降和上部结构应力增加。目前地基出现沉降事故的主要原因包括如下三点：第一，技术人员没有对地质情况进行全面地了解，甚至直接忽视了土层分布的现象，而分层土的物理性质不同，对地基承载力产生不良影响，基于此制定的施工方案研究不科学，直接降低工程施工质量。第二，存在不全面施工的问题，导致局部土质差异性较大，诱发坑穴问题，最终导致不均匀沉降的发生。第三，多数地基基础处理方式简单粗暴，控制效果不佳，回填材料处理没能达到使用要求，甚至是不能按照有关规定进行承载力检测。

4.2 不合理施工工序

建筑地基基础施工程序缺乏科学性、合理性。如弄错基坑回填的顺序、大面积填土造成填土的不均匀、施工时忽略了高层荷载大的部位先施工，低层荷载小的部位后施工的顺序、在主楼与裙楼同时施工时应该设置沉降缝或者后浇带。施工过程中用水不当。施工过程中如果地下水位较高，需要抽取地下水，在抽取地下水时，应该采取必要的措施防止对周围建筑物造成影响，如果降水不当也会造成周边建筑物的地基产生不均匀沉降；施工过程用水如不小心流入地下，也会使得地基土破坏造成地基的不均匀沉降；且在施工过程中，现场降水和排水的措施不到位，土方开挖的顺序不合理，坡顶支护深度不够，都会使得支护结构出现包括塌方、位移不稳定、流沙和塌陷等不同类型的问题。大体积混凝土的基础施工过程，多数施工人员都会采用一次性的浇筑方式。大体积混凝土基础，在其浇筑过程中，由于水泥水化散出大量的热，基础内部散热慢，表面散热快，基础内部和外部存在很大温差，混凝土抗拉强度低，容易产生裂缝。如果基础位于地下水位以下，就会导致基础渗水，进而引发一系列的工程问题，影响工程质量。

4.3 相关部门缺乏重视

在复杂地质条件下，高层建筑的地基处理工作必须由专业的技术人员来完成。但部分施工单位的相关部门缺乏重视，同时实际承担此项工作的员工也没有接受系统培训。由于这些员工缺乏实践经验、地质勘察能力，因此勘察结果往往存在明显的误差。这种情况下，施工单位不得不承受较大的经济损失。例如，某高层建筑地基处理过程中，地质勘察人员缺少勘察经验，未能对地基的整体承重能力做出准确判断，进而导致地基因所承受的实际荷载超出承载范围而出现了严重的沉降、变形等情况。在这种情况下，施工周期被迫延长，施工单位的经济效益和社会效益均受到不利影响。近年来，虽然建筑物的数量越来越多、规模越来越大，但施工问题却在逐渐减少。这在一定程度上降低了施工单位的警惕性，使其忽视了质量管理。与此同时，很少有施工单位能够真正认识到复杂地质条件对地基处理的影响，这也是我国地基处理技术发展速度相对缓慢的关键原因。例如，在高层建筑施工期间，如果施工单位没有及时对软弱地基进行处理，那么地基就有可能在施工完成后出现比较严重的不均匀沉降、变形等现象。此类问题不仅影响住户以及施工人员的人身财产安全，还会给我国建筑行业的长远发展带来不利影响。

5.提升建筑地基基础工质量的策略

5.1 加强对地基检测技术的有效管理

建筑工程地基检测作为一项具有较高系统化特征的工作，检测人员自身是否具有较高专业能力和职业素养，对工程项目整体质量与安全产生了重要影响。因此，建筑企业必须加强对地基检测人员的职业培训，提高检测人员的专业水平，确保最终检测结果不会在人为因素的影响下丧失准确性。检测仪器是确保地基检测信息结果具有较高准确性的核心，在长时间的运作过程中，检测设备出现损坏和老化的现象屡禁不止，因此，在地基检测之前，工作人员必须对仪器设备的精准度进行反复验证，确保仪器设备始终保持正常工作状态。建筑企业还要加强对管理体系的全面优化，对检测监督、技术运用、权责关系等内容给予高度关注，确保作业细节得到进一步优化。

5.2 建筑地基基础施工设计规划

在实际开展建筑地基基础施工前，施工团队应做好施工全过程的设计和规划工作，从而实现高水平把控地基基础施工质量的目标。为此，在建筑工程准备阶段，施工团队应把握好以下几个方面。第一，搭建完成组织管理部门，提前准备施工材料和设备，做好相应的质量检测工作。第二，在制定施工质量把控策略时，应与工程本身的设计要求有机结合。第三，建立健全施工质量控制责任机制，并切实落实该机制。第四，派专人管理建筑地基基础施工，做到责任细分与责任落实，从根本上实现施工质量的优化。另外，建筑团队还应加大力度管理施工原材料和施工设备。在购置材料的过程中，需要秉持品质良好、价格合理、性价比高的原则。材料选择完成后，还要使用稳定可靠的运输方式，避免运输途中导致材料损坏的情况。材料损坏不但会加大施工成本，如果施工人员疏于检查，还会导致问题材料流入工程项目中，最终影响地基基础的施工效果。

5.3 建筑地基基础施工材料控制

为了从根本上提升建筑工程地基基础的施工质量，还需要严格把控施工期间使用的建筑材料质量，这是保障地基基础施工质量的关键所在。一旦使用的材料质量存在缺陷，不符合有关标准，无论地基基础建设期间使用的施工技术和工艺水平如何高超，都无法提升建筑地基基础的施工质量。因此，负责采购施工材料的主体应充分明确自身责任，做好质量控制工作。具体来说，可以从以下两方面展开。第一，在控制施工材料质量的过程中，应严格审核材料厂家的相关资质，确保其拥有足够健全的生产与经营证明。同时，还要尽可能选取熟悉的材料供应商，充分掌握其基本情况和信誉度，确保施工材料质量可靠。第二，做好材料的现场检测工作。如果发现施工材料中存在一些损坏、锈蚀或与施工标准不相符的材料，严禁进入施工现场。材料入场后，相关部门还需要做好抽样检测工作，并生成相应的质量检测报告，为后续的地基基础施工奠定坚实基础。

结语：

地基与建筑工程的稳定性有着密不可分的联系，在实际施工过程中，相关工作人员要科学合理地使用地基处理技术，例如，静压管桩技术、高压喷射注浆技术以及排水固结技术等，这样可以使得建筑工程的稳定性得到一定程度的提升。除了以上地基处理技术以外，还有化学添加剂法以及DDC 灰土挤压装技术等地基处理技术方法，相关工作人员在选用地基处理技术过程中，要结合施工现场的具体状况完成此项工作。科学合理的使用相应的地基处理技术，可以使得建筑工程的整体质量得到有效提升。