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《中華民居雜志》2014年第八期

1高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

1.1地基土與結(jié)構(gòu)的共同作用把高層建筑、基礎(chǔ)和地基三者看成一個(gè)整體，并要滿足三者在接觸部位的變形協(xié)調(diào)條件，這就是高層建筑與地基基礎(chǔ)的共同作用。具體是指：地基與基礎(chǔ)里的剛性樁、柔性樁、半柔性樁等各類型樁共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載，兩者之間的荷載分擔(dān)比列是按照基礎(chǔ)變形協(xié)調(diào)條件確定的。從這里可以看出來：共同作用概念具體運(yùn)用表現(xiàn)在，用沉降控制來設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)。根據(jù)基礎(chǔ)沉陷量大小的控制要求，確定地基補(bǔ)強(qiáng)的程度和發(fā)揮原地基土承載力的程度，以此來進(jìn)行地基處理或地基加固。而基礎(chǔ)剛度大小、基礎(chǔ)形式、地基土的土性等都是影響地基土與基礎(chǔ)荷載分擔(dān)比的重要因素。

1.2沉降縫問題由于地基不均勻沉降可能會(huì)引起建筑物各部分的破壞，因此需要設(shè)置一道垂直縫，即沉降縫。由于建筑建造時(shí)所處的土質(zhì)基礎(chǔ)各不相同，并且建筑物相鄰部分的荷載、高度和結(jié)構(gòu)形式差別較大，常會(huì)因?yàn)楦鞑糠植痪鶆虻某两刀鴮?dǎo)致開裂或錯(cuò)動(dòng)，為有效防止此類問題，通常在差異處設(shè)置垂直縫隙，將建筑物分割成若干個(gè)獨(dú)立單元。但是，在實(shí)際工程效果中，沉降縫并不適用于高層建筑。因?yàn)楦邔咏ㄖ旧淼慕Y(jié)構(gòu)壓力會(huì)使建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，而沉降縫的設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)地下室在土層中的嵌固作用產(chǎn)生一定的影響，產(chǎn)生額外的壓力負(fù)擔(dān)，不利于高層建筑的安全性與穩(wěn)定性，并且高層中沉降縫對(duì)于設(shè)備、安裝以及后期使用都會(huì)帶來不便，所以在高層建筑中，盡量不留沉降縫，而是用不同的基礎(chǔ)類型或采用不同的地基處理方式來協(xié)調(diào)不同地地基條件引起的沉降差異。

1.3地下室底板受力現(xiàn)代高層建筑通常會(huì)設(shè)置地下室。地下室底板受力問題是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)常要考慮的問題，許多設(shè)計(jì)人員在地下室底板計(jì)算中，只片面的考慮到底板的水浮力和活荷載。采用常規(guī)樁基礎(chǔ)時(shí)，會(huì)下意識(shí)的假定底板與土是脫離狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上，就算完全考慮底板底面以上的全部荷載，也不過是一種假定計(jì)算。研究表明，以側(cè)阻承受荷載為主的樁，由于實(shí)際情況下土與底板底部常有接觸的情況，使得底板承受荷載最大可達(dá)上部的24~30%，因此，這部分荷載也是底板計(jì)算時(shí)必須考慮的，否則可能會(huì)有不安全因素。

1.4關(guān)于樁端進(jìn)入持力層的最小深度（1）持力層通常應(yīng)選擇巖石層或者較硬圖層，如果以d為樁徑，那么，強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖和砂土不宜小于1.5d；樁端進(jìn)入持力層深度，對(duì)粘性土、粉土不宜小于2d；對(duì)于碎石土及強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖不宜小于1d且不小于0.5m。（2）樁端進(jìn)入中、微風(fēng)化巖的嵌巖樁，通常情況下，樁全段面進(jìn)入巖層的深度不宜小于0.5m，若嵌入未風(fēng)化硬質(zhì)巖，嵌巖深度可根據(jù)具體情況做減少，但最好不小于0.2m。（3）如果場(chǎng)地中有液化土層，樁身必須穿過此類土層進(jìn)入下方的穩(wěn)定土層，根據(jù)具體情況計(jì)算進(jìn)入深度，對(duì)礫、粗中砂、碎石土、密實(shí)粉土和堅(jiān)硬粘性土不應(yīng)小于0.5m，對(duì)其他非巖石土不宜小于1.5m。（4）當(dāng)樁身進(jìn)入膨脹土或者季節(jié)性凍土?xí)r，進(jìn)入深度應(yīng)通過抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)算確定，通常情況下，其深度不應(yīng)小于4倍樁徑。

2幾種常見的地基基礎(chǔ)處理方法

2.1采用分層填土的方式換土墊層部分濕潤膨脹的土體，通常承載力較小，會(huì)影響到地基基礎(chǔ)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。為了減少土層沉降，提高地基基礎(chǔ)的強(qiáng)度，需要用高強(qiáng)度和高穩(wěn)定性的材料來替換掉這種軟土層。在選定符合要求的施工材料之后，需要采取分層填土的方式來替換原有的軟土，這樣可以避免施工過程中土體出現(xiàn)孔洞和縫隙，確保土壤密度不遭受破壞，保持其原有承載力。

2.2碾壓和夯實(shí)碾壓和夯實(shí)是一種軟土處理技術(shù)，通過碾壓夯實(shí)可以對(duì)地基中的松軟土質(zhì)產(chǎn)生極大的沖擊力，提高其基礎(chǔ)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高基礎(chǔ)土質(zhì)承載力。這種方式能最大化地降低高層建筑物在竣工后地基產(chǎn)生的沉降量。在實(shí)際施工過程中，根據(jù)不同的施工方法可選擇振動(dòng)夯實(shí)法和機(jī)械碾壓法兩種地基基礎(chǔ)處理技術(shù)。

2.3使土壤固結(jié)固結(jié)是指將土壤中的水分排除干凈之后形成的一種凝固形態(tài)。通常情況下，土層由于土壤的液化性質(zhì)往往含有一定的水分，影響了土層的承載強(qiáng)度，所以可以通過排水的方式來排除土層中的水分，使土壤固結(jié)，這是一種降低沉降，提升土層承載力的方法。“固結(jié)法”是一種操作簡單的地基基礎(chǔ)處理技術(shù)，并且經(jīng)濟(jì)適用，被廣泛的運(yùn)用于高層建筑施工中。

2.4使用化學(xué)方法加固土層化學(xué)加固法顧名思義是向土壤中添加化學(xué)物質(zhì)來改善土壤，諸如水泥漿、堿液、丙烯酸銨等能夠固化的化學(xué)材料，這些物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)會(huì)將土體粘結(jié)起來，改善原有土體性質(zhì)。如果高層建筑需建在膨脹土上，就可以使用石灰來改善膨體土的性質(zhì)，提升土壤土質(zhì)，使其更加穩(wěn)固，增強(qiáng)其土層承載力。這化學(xué)加固法可分為噴漿法、灌漿法和深層攪拌法三種方式。

作者：朱亞飛單位：陜西省榆林市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院