高层建筑地基沉降及控制措施研究

郑 燕 辉

(福建筑兆建设有限公司,福建 厦门 361000)

在当前的建筑领域中,随着建设水平的提升,建筑的性能要求也有所提高,为了满足人们的生活需求及城市发展建设需求,随着高层建筑数量的大幅增加,使高层建筑成为了建筑行业关注的重要内容。通过对高层建筑的有效管控,可使建筑的质量得到提升,保证建筑的安全性。地基沉降作为一种常见的现象,对建筑的稳定性产生了较大影响,需要采取有效措施进行控制,避免其对建筑的使用带来危害,进一步加强建筑的可靠性。

1.1 设计存在不合理问题

进行高层建筑基层施工的时候,设计作为其中的重要环节,应考虑到设计的细节,当在设计中产生了不合理的情况时,会使地基出现沉降问题。在设计中发现问题,与人员对现场勘查不全面有关,部分人员在进行现场勘查后编写的报告内容不完善,对工程现场设计没有进行有效管理,造成了参数的错误。同时,在基础选型中,可能存在设计不合理的情况,建设完成之后,可能会发现更多的问题,引发沉降问题。因此,需要对设计阶段给予重视,合理进行工程设计,避免沉降问题的产生[1]。

1.2 施工过程不规范

在施工中,使用的技术及材料等都会对工程施工产生影响。部分施工人员缺少专业的施工技术支持,在没有得到培训的情况下开展工作,会使施工技术不达标,同时材料达不到要求,设备的使用存在问题,都会对施工造成影响,导致沉降问题,甚至使建筑结构性能产生变化。一些项目的施工现场,施工人员在刚完工的建筑上放置了比较重的材料,这种情况下也会导致不均匀沉降。当施工现场及施工过程没有得到有效管控时,会对施工质量产生较大的影响,无法保证施工的效果,还会造成地基沉降的问题,无法保障建筑的安全性,因此需要进行改善。

1.3 缺乏详细的沉降观测

在进行地基施工时,需要进行沉降观测,部分项目施工中没有对地基进行有效的观测,或者在观测过程中没有采取有效的手段来进行安全监测,没有制定相应的监测方案,会影响观测的效果,导致观测的结果不符合实际情况,无法起到参考作用。因此,需要对观测工作进行全面落实。

2.1 灌浆加固技术

灌浆加固技术作为常用的技术,在应用中使用劈裂灌浆的方式来操作,需要使用液压力在回填土的土层空隙中灌入水泥浆液,在灌浆的过程中,浆液会在管道出口处形成一定的压力,土地受力后会产生裂缝,浆液可从出口位置排出,并且顺着裂缝从土质强度比较低的位置向强度高的位置劈裂,这使浆液在土层中产生固化变化,可形成支柱,起到了相应的加固作用。使用这种方式可实现对土层的加固处理,对于一些土质来说具有有效的改善作用,保证了土体自身的稳定性及压缩性,避免沉降问题的产生。通常土层的载重能力比较高的情况下,建筑的地基会更加稳定,因此,可结合该特点利用灌浆加固技术,使施工能够达到更好的效果[2]。

2.2 静力桩加固技术

在施工中,静力桩加固技术得到了有效的应用,使用该技术可借助力的作用来实现施工目的,使高层建筑的压力形成反作用力,使用设备在土层中插入静力桩,可使土壤缝隙减少,使土壤的坚硬程度得到改善,并且调整土层的结构,实现对地基的加固。需要关注静力桩的连接位置,并对液压压力进行控制。在完成了静力桩施工后,应进行焊接处理,通过对施工的有效规划及管理,可使焊接的效果得到保障。如图1 所示,一般静力桩技术在软土地基中使用优势更大,需要使用设备将地基桩压入到土中,结合施工的特点及效果来看,静力桩技术相比灌浆加固技术使用的材料有所减少,可使成本降低,同时能够符合环保要求,施工中优势比较大,因此可将其运用于高层建筑施工中。

图1 静力桩施工示意图

2.3 粉煤灰碎石桩加固技术

粉煤灰碎石桩加固技术是在水泥中加入碎石及粉煤灰,经过混合之后使其凝固,可形成坚固的水泥桩结构,并且与软土层之间结合形成复合地基。该技术的应用具有简单便捷的特点,应用比较灵活,形成的复合型地基比较坚固。该技术在应用中可能会堵塞管道,当施工过程中没有进行有效控制,可能会产生堵塞的问题,对管道的使用有着较大的威胁。

2.4 强夯置换加固技术

强夯置换加固技术是对整体施工地区进行预压,并且对现场的夯点进行明确,使位置的选择更加准确,可经过测量来得到施工地区的水能,之后结合水能来选择适合的方式开展排水施工。比如,可采取填入砂石或者建设竖井的方式来进行施工,可在地基的表层中加入砂石及粗砂,减少地面产生裂缝的情况。同时,可进行夯实加固施工,从周围向中间进行夯实施工。为了加强夯实的效果,使区域受力均匀,可进行夯铺后再次夯击,使地基的承载力得到有效的提升,进而保证建筑的稳定性[3]。

2.5 基础加宽加固技术

基础加宽加固施工可通过加强地基承载力来实现施工的目的,在施工过程中,需要进行地基挖掘、加宽处理、压实、垫层铺设、凿毛等操作。地面面积比较小或者承载力比较低的情况下,可使用基础加宽加固技术开展施工,使地面的面积增加,保证地基的稳定性,可避免地基沉降问题的产生。还可使用混凝土进行加固,保证施工的效果。

某高层建筑地上16 层,地下1 层,地上高度为48 m,使用剪力墙结构,平面布置呈L 型,占比为56 m×22 m,荷载效应标准组合中的基底平均压力为320 kPa。为了避免地基施工产生沉降问题,需要采取有效措施进行控制。高层建筑地基不均匀沉降的情况产生的时候,受到土层条件的影响,若设计人员没有考虑到沉降的变化情况,会使建筑的部分结构受到影响。在进行建筑设计及施工时,应对地基沉降问题进行分析,采取有效措施来控制。比如,使用条形基础及柱下基础,或者使用桩基础,利用防治手段来进行基础设置,将地基及建筑整体结构作为其中的重点,还需在设计过程中加强对沉降施工质量的控制,保证施工能够顺利完成。因此,在施工中,可根据以下措施开展作业,实现对地基沉降的有效控制。

3.1 规范开展地质钻探作业

在进行地质钻探作业时,需要保证操作的规范性,根据工程的建设要求及实际情况来开展作业,保证数据结果的准确性,为设计人员提供相应的参考依据。要求地质勘测人员具有相应的责任意识,能够在施工中确保钻探报告的真实性,进而提升施工的质量。

3.2 合理地设计建筑结构

在进行高层建筑整体形式的设计时,应尽量使用规则图形,避免图形过于复杂而对建筑的荷载差异产生影响。在地质条件不佳的区域中,建筑的荷载问题会带来较大的影响,一些比较高或者轻的建筑,大单元连接成无沉降缝建筑时,可能会产生裂缝大的问题。应在地基情况比较复杂,处理办法不同的区域设置相应的伸缩缝。还需在设计过程中考虑到周围建筑的影响,相邻建筑的荷载会对周围土体产生压力影响,由于压力扩散而对周围的地基造成影响。在相邻建筑距离比较小的情况下,变形形式带来的影响比较大,在严重的情况下会使相邻的建筑产生倾斜的问题,导致地基被破坏,无法保证施工的效果[4]。

3.3 对施工过程中的地基沉降进行有效控制

在开展高层建筑施工时,施工单位应根据设计要求来设置专用水准点,还需减少或者对部分位置不均匀沉降进行调整。进行软土地基施工的时候,需要对施工程序进行合理安排,保证施工的效果。拟建建筑轻重差比较大的时候,可按照先重后轻的次序来进行施工。对于质量比较大的建筑,应在完成施工后间隔一段时间再进行高层建筑的施工。不应在正在进行施工或者完成施工的建筑周围堆积大量的土体。在密集建筑群的周围施工时,需要注意降水的设置,观察周围建筑的变形情况,使施工能够顺利开展。

3.4 加强地基沉降的监测

进行高层建筑施工时,施工单位需要重视对地基沉降的观测,合理设置观测点。进行主体结构施工的过程中,应对每层进行沉降观测。完成了主体结构施工后,应定期进行一次观测,通过对地基沉降量的观测及记录,为施工的进行提供参考依据,保证施工的质量达到实际要求[5]。比如,某工程地基沉降观测数据见表1,通过对观测数据的详细记录,可为沉降控制提供相应的依据。

表1 地基沉降观测数据

在建筑沉降观测中,为了保证观测的精度,应采取有效的手段,使建筑地基沉降情况得到全面的监测及控制。结合当前的规范,需要对地基沉降观测要求进行完善,在实际观测中,需要相应的标准支持。开展观测工作的时候,可选择适当的参数来进行观测,可使观测的准确性得到保障。通常,可采用±0.00 以上的精密仪器设备进行二等水准测量,在测量过程中使用放大倍数高的水准仪来观测,保证观测结果的准确性。在观测中,还需对时间及沉降的关系进行分析,结合其关系来调整观测工作,使观测能够获得更加可靠的结果,进而为地基沉降控制带来帮助。

为了保证高层建筑的稳定性,需要关注地基的施工情况,其中沉降问题的控制作为施工重点,可通过有效的措施来加强控制效果,需要规范开展地质钻探作业,合理地设计建筑结构,对施工过程中的地基沉降进行有效控制,加强地基沉降的监测,使施工的质量得到有效提升,为高层建筑的建设带来保障。同时,应对地基施工中的加固技术进行合理运用,使其发挥出有效的稳固作用。

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