軟巖地區(qū)高層建筑場地樁基施工探析

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摘要：文中對軟巖地區(qū)高層建筑樁基施工技術(shù)進(jìn)行研究,確定樁基定點以及標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行樁基選型及挖孔灌注，實現(xiàn)群樁設(shè)計，采用垂直控制法創(chuàng)建樁基支護(hù)結(jié)構(gòu)，結(jié)合承壓水控制實現(xiàn)高層建筑樁基的設(shè)定。研究結(jié)果表明：樁徑相同，單樁極限承載力均在5000kN以上，樁基的承壓能力相對較強，并且高層建筑物下沉的問題得到了較好的解決，誤差較小。

關(guān)鍵詞：軟巖地區(qū)；高層建筑；建筑場地；樁基施工；建設(shè)結(jié)構(gòu)

0引言

在項目的建設(shè)過程中，場地樁基施工是十分重要且關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對于最終的建筑結(jié)果有著較大的影響［1］。軟巖地區(qū)的巖面埋深起伏大，溝壑較深，且在經(jīng)過多年的發(fā)育之后，溶洞和溶溝的發(fā)育并不存在特有的規(guī)律，甚至?xí)霈F(xiàn)大面積的多層溶洞［2］。另外，由于地下水以及地表水量均充足，所以，上下壓力較大，導(dǎo)致承壓水位不斷攀升，再加之復(fù)雜的地表環(huán)境，導(dǎo)致此區(qū)域高層建場地樁基施工困難［3］。往往在軟土地區(qū)的樁基不能依據(jù)普通樁基的設(shè)計結(jié)構(gòu)來完成，而是要依據(jù)實際的情況，測定具體的樁基數(shù)據(jù)信息，結(jié)合軟土地層的下陷情況［4］，確定持力層的對應(yīng)位置和厚度，并做出無誤差的樁基位置判斷，另外，在樁基的施工過程中，還需要對軟土地區(qū)水文情況進(jìn)行控制與管理，避免出現(xiàn)下沉的狀況。因此，本文提出對軟土地區(qū)高層建筑場地樁基施工技術(shù)進(jìn)行研究與分析，依據(jù)高層建筑環(huán)境，進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用效果的驗證與分析，通過不同的應(yīng)用模式，加強樁基的穩(wěn)定性，以此來進(jìn)一步提升整體的應(yīng)用效果。

1軟巖地區(qū)高層建筑場地樁基施工技術(shù)探析

隨著我國科技的不斷發(fā)展，大型建筑的構(gòu)建以及修繕技術(shù)不斷提升，雖然傳統(tǒng)的建筑技術(shù)可以達(dá)到預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)，但是，由于人們對于建筑物功能以及質(zhì)量要求的提升，使得在應(yīng)用過程中存在較多的問題，甚至形成關(guān)聯(lián)性的經(jīng)濟(jì)損失。所以，面對這種情況，需要對施工技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新。在日常的建筑過程中，場地樁基施工是十分重要且關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對于最終的建筑結(jié)果有著較大的影響。本文詳細(xì)研究了軟巖地區(qū)高層建筑場地樁基施工技術(shù)。

1.1樁基定點以及標(biāo)準(zhǔn)確定

通常情況下，在進(jìn)行高層建筑施工前，均要對其樁基的結(jié)構(gòu)以及整體進(jìn)行設(shè)計，以來保證整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及均勻性［5］。尤其是擬建類型基礎(chǔ)的實現(xiàn)，更是需要嚴(yán)謹(jǐn)且精密地計算。在滿足評價建筑物橫向傾斜的軟土地層時，還需要考慮其存在的不均勻性，并且依據(jù)上述的需求，進(jìn)行布設(shè)設(shè)計，具體流程如下：其一是每一單體建筑，尤其是超高層的建筑，均需要在勘測點的附近添加對應(yīng)的樁基定點。并對定點的數(shù)量進(jìn)行控制，通常情況下，設(shè)定在6~10之間，由于高層建筑要大面積承壓，所以，在樁基定點的設(shè)計之中［6］。另外，在此基礎(chǔ)之上，高層建筑物的平面可以設(shè)定為矩形，正平面設(shè)定為正方形，依據(jù)建筑的層級和布局，結(jié)合時宜承壓，實現(xiàn)雙向、雙排的布設(shè)，基本為不規(guī)則的形狀，所以，對應(yīng)的樁基定點也需要與其保持一致。一般是按照突出角的定位點或者中心點來進(jìn)行確定的，并在確定之后，計算對應(yīng)的中心距離，具體如下公式（1）所示：（1）式中：M表示中心距離，δ表示布設(shè)范圍，a表示樁基的定點距離，b表示允許出現(xiàn)的極限誤差。通過上述計算，最終可以得出實際的中心距離。依據(jù)中心距離，進(jìn)一步明確對應(yīng)樁基的中心點，隨后，對中心定點的距離標(biāo)準(zhǔn)以及深度做出設(shè)定，具體如表1所示：根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)信息，最終完成對樁基中心點距離標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定。完成之后，將其與樁基的定點協(xié)同一致，并將處理數(shù)值控制在實際的范圍之內(nèi)，完成樁基定點以及標(biāo)準(zhǔn)的確定。

1.2樁基選型及挖孔灌注

在完成樁基定點以及標(biāo)準(zhǔn)的確定之后，再依據(jù)工程實際情況，對軟巖地區(qū)的高層建筑的樁基設(shè)定選型。基礎(chǔ)選型通常較為重視樁基承壓能力、承載力以及成本的控制與挑選［7］。對于高層建筑，日常會選用高強預(yù)應(yīng)力的樁基管樁，這一類樁基管樁的持力層較為寬厚，適應(yīng)能力相對較強，具有更強的靈活性以及穩(wěn)定性，對于主樓的壓力變化以及承載截面斷裂，也可以最大程度降低成本。另外，此種類型的單樁承載力相對較高，并且造價低，使用的過程中不受各種條件的限制，同時適應(yīng)力十分強，這在一定程度上也加快了施工的速度以及效率［8］。與此同時，高層建筑的樁基在設(shè)定時，施工設(shè)備較多，這對于樁基的處理也會出現(xiàn)不同程度的差異，導(dǎo)致產(chǎn)生誤差，影響最終的建筑效果。對于軟土地區(qū)，這種問題更加嚴(yán)重，底層本身硬度較弱，同時，地表水以及地下水量充足，在樁基設(shè)定的過程中，不易進(jìn)行固定，缺乏支撐能力，設(shè)備作用效果也十分不明顯。所以，需要選擇更加貼合實際應(yīng)用的樁基管樁，避免造成損害。完成樁基的選型后，再進(jìn)行挖孔灌注。這是對樁基進(jìn)行定形定力，起到固定的作用。單樁有著較高的雙向承載力，一旦灌注之后，便十分穩(wěn)固，對于施工的效率以及質(zhì)量也可以進(jìn)行控制，且可以提升整體的工程速度，在軟土地區(qū)測定水位深度，隨后，在大概0.6~2.7m的范圍之內(nèi)，進(jìn)行人工挖孔，同時采取降水處理，避免出現(xiàn)地下積水的現(xiàn)象。隨后，在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)行鉆孔灌注樁。在樁基易出現(xiàn)孔底沉泥、夾渣、縮頸、露筋、離析、浮漿夾層等缺陷的部分，灌注水泥，增加樁基的實際質(zhì)量和重量，同時由于軟土地層的基巖的起伏較大，所以，還需要對樁基加以固定，確保其可以穩(wěn)定佇立，達(dá)到穩(wěn)定持力層。完成樁基選型及挖孔灌注設(shè)定。

1.3群樁設(shè)計

在完成樁基選型及挖孔灌注之后，依據(jù)上述的環(huán)境，進(jìn)行群樁的設(shè)定。高層建筑荷載承壓力較大，但是主體的建筑結(jié)構(gòu)相對較為薄弱，這對于樁基的底盤控制程度就會相對較弱，所以，需要設(shè)立群樁來增加承壓面積。主體建筑在6倍樁徑間距要求通常不是固定的，而是隨著實際樁基中心點距離的變化而發(fā)生變化的，需要滿足荷載的實際需求。將高層建筑的樁基樁徑范圍設(shè)定在1200~2200m之間，長徑比大于25，并且每一個群樁的數(shù)量均在120根以上，這樣才能確保樁基以及高層建筑物的穩(wěn)定與平衡性。大直徑的樁應(yīng)盡量避免側(cè)阻力軟化或者基底的變形問題，這對于建筑工程實施以及未來的應(yīng)用也會造成影響的。在群樁的背景之下，通過控制樁基荷載力的大小，進(jìn)行承載變形特性的歸納，進(jìn)而控制群樁的實際承壓能力，對獨立樁基的設(shè)定也具有更加深遠(yuǎn)的應(yīng)用意義。

1.4垂直控制法創(chuàng)建樁基支護(hù)結(jié)構(gòu)

在完成群樁設(shè)計之后，采用垂直控制法創(chuàng)建樁基支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)結(jié)構(gòu)的建立在樁基的設(shè)定工作中是十分關(guān)鍵，不僅會對最終的建筑結(jié)果產(chǎn)生直接的影響，同時也會對未來的應(yīng)用成本產(chǎn)生影響。支護(hù)結(jié)構(gòu)一般與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合施工，實際上是主體樁基結(jié)構(gòu)的輔助結(jié)構(gòu)，是主體樁基的一部分，在開挖階段起到較強的保護(hù)作用。垂直控制法設(shè)置臨時支護(hù)框架，同時將樁基與側(cè)方的防護(hù)墻關(guān)聯(lián)，利用結(jié)構(gòu)框架中的水平梁板形成關(guān)聯(lián)通道，在外圍設(shè)定防護(hù)結(jié)構(gòu)，由于是軟土地區(qū)，為了增強承壓力，可以在初始的防護(hù)結(jié)構(gòu)框架中，垂直控制法添加對應(yīng)的樁墻護(hù)架，與樁基的主體結(jié)構(gòu)組成作用面積更大的支撐系統(tǒng)，形成堅固的維護(hù)形式。在垂直背景之下，建立樁基基坑的深度護(hù)欄，進(jìn)一步增強對應(yīng)的防護(hù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)垂直防護(hù)的統(tǒng)一。

1.5承壓水控制實現(xiàn)高層建筑樁基的設(shè)定

在完成垂直控制法創(chuàng)建樁基支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，再通過對承壓水控制實現(xiàn)高層建筑樁基的設(shè)定。軟土地層的地下水以及地表水均十分充足，這對于樁基的設(shè)定也會造成極大地影響，同時也會增加施工事故的發(fā)生幾率。所以，需要對承壓水實行更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜刂婆c處理?？梢酝ㄟ^以下方法解決：其一是利用設(shè)備抽取部分的水源，這種方式可以很好地達(dá)到樁基設(shè)定的效果，但是成本較高，并且十分耗時耗力，水源控制效果也不是十分明顯。其二是，引流處理法，將軟土地區(qū)的承壓水依據(jù)特定的方向，引入對應(yīng)的區(qū)域，這樣可以增加樁基基坑的深度，擴(kuò)大對應(yīng)樁基的設(shè)定范圍，增加樁基設(shè)定的指令和效率，確保工程順利實施。

2實例分析

本案例主要對軟土地區(qū)的高層建筑場地樁基施工技術(shù)應(yīng)用效果的驗證與分析，選取A地區(qū)為本次分析的主要對象，通過對其樁基的施工現(xiàn)狀以及程序作出分析，以此來得出最終的分析結(jié)果，并進(jìn)行探討。

2.1A地區(qū)高層建筑樁基施工現(xiàn)狀分析

A地區(qū)是較為典型的一處軟土地區(qū)，且此地區(qū)的高層建筑數(shù)量也相對較多，具有較大的實際分析價值。某大廈在A地區(qū)的高新科技區(qū)，總建筑面積約為27萬m2，建筑高度約為602m，高層建筑的設(shè)計是分為兩部分，一部分為地上，共設(shè)計為127層，每一層均為獨立的單元，且互為依托；另一部分則是地下部分，建設(shè)三層，主要包括地下餐廳、停車場以及地下儲存室等，所以，在建筑場地樁基施工過程中，依據(jù)實際的建設(shè)要求，將樁基向下深埋大約35m，以確保高層建筑的安全性和穩(wěn)定性，提升未來的實際應(yīng)用質(zhì)量。另外，大樓呈塔形結(jié)構(gòu)，樓層平面按正方形的設(shè)計，樁基整體結(jié)構(gòu)設(shè)計為三重重疊結(jié)構(gòu)體系，可以最大程度地保證其內(nèi)部鋼筋混凝土以及核心筒的強壓支撐，穩(wěn)定樁基的內(nèi)部框架。但是在施工的過程中，卻存在較多的細(xì)節(jié)問題，影響著最終樁基施工的效果。其一是巨型支撐和腰析架的外框架不協(xié)調(diào)，主要由于樁基位置傾斜所導(dǎo)致的，高層建筑的建設(shè)初期，會對樁基進(jìn)行的定位，這個位置需要精準(zhǔn)且不易受到外部因素的影響，但是出現(xiàn)這一復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對于樁基的構(gòu)建形成一定難度的。除此之外，在軟土地區(qū)，樁基沉降是常見問題，自重荷載通常約為7000kN，使得沉降的空間大幅增加。

2.2A地區(qū)樁基施工實例分析

本文通過具體案例，在明確相關(guān)的樁基施工參數(shù)以及指標(biāo)之后，進(jìn)行樁基設(shè)計持力層標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，具體如表2所示：根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)信息，最終可以完成對A地區(qū)持力層標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定。此時高層建筑場地的樁基基本為單樁，且互相之間具有一定的承壓關(guān)系，完成灌注以及鉆孔之后，在上述所搭建的環(huán)境之下，進(jìn)行樁基承載力的計算，具體如公式2所示：（2）公式（2）中：G表示樁基承載力，χ表示實際的承載范圍，A表示多層級的持力層距離。通過上述計算，最終可以得出實際的樁基承載力。依據(jù)承載力來估算樁基在A地區(qū)高層建筑施工中的實際應(yīng)用情況，具體如表3所示。根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)信息，可以得出實際的測試分析結(jié)果，具體如下：在不同的建筑物中，樁徑相同，最終得出的單樁極限承載力均在5000kN以上，表明樁基的承壓能力相對較強，并且高層建筑物下沉的問題得到了較好的解決，且誤差較小，具有實際的應(yīng)用價值。

3結(jié)語

不同于其它地貌地區(qū)，軟土地區(qū)的高層建筑的施工存在較大的風(fēng)險性，同時相關(guān)樁基的施工也較為困難，極易出現(xiàn)大型的關(guān)聯(lián)事故，所以在工程實施的過程中，應(yīng)對相關(guān)樁基處理技術(shù)進(jìn)行完善與優(yōu)化，并結(jié)合軟土地區(qū)的實際地形以及地貌環(huán)境，制定具有針對性的樁基施工方案。同時，為了提升樁基整體的適應(yīng)性，還可以在施工的過程中穩(wěn)定持力層以及承壓截面，高效地處理復(fù)雜地質(zhì)條件下存在的問題，確保施工的安全性，進(jìn)而保證工程實施的總質(zhì)量。

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作者:郭丹丹 單位:中原環(huán)保股份有限公司