高层建筑基础工程施工技术其新技术走向

【摘 要】近年来,我国的高层建筑如雨后春笋般涌现出来.高层建筑的基础是高层建筑结构的重要组成部分.本文首先介绍了高层建筑基础工程的特点,然后详细介绍了高层建筑基础工程施工技术发展及其新技术走向.

【关 键 词】高层建筑；基础工程；施工技术

高层建筑对地基基础的稳定性和坚固性要求很高.高层建筑随着高度的增加和地下空间的开发利用,基础埋深越来越大,施工复杂性日益突出.另外,基础施工方案的选择是否合理,对高层建筑基础的质量、造价和工期影响很大.高层建筑基础工程施工包括建筑基坑支护、地下水控制、深基坑土方开挖、基础工程施工和大体积混凝土施工等.

一、高层建筑基础工程的特点

高层建筑层数多、建筑高、荷载重、面积大、造型复杂,主楼与裙房高低悬殊,在结构上要求埋置一定深度,在使用上要求设置多层地下室,这些高层建筑的特点结合各地不同的水文地质条件,构成了高层建筑基础的特殊性.高层建筑基础的特殊性主要有以下几点.（1）基础必须能提供较大的竖向和水平承载力.高层建筑的重量随其层数的增加而增加,基础的竖向荷载大而集中.高层建筑要求其基础结构必须能承受较大的竖向和水平荷载,确保建筑物在风荷载和地震作用下具有足够的稳定性,并使建筑物的沉降和倾斜控制在允许的范围内.（2）基础埋深大.基础工程施工复杂.为满足高层建筑稳定性和利用地下空间的要求,基础结构埋深大,因而开挖深度大,带来了许多复杂的基础工程施工问题.如深基坑支护、地下水控制、土方开挖、大体积混凝土基础施工等.（3）施工环境效应问题多.高层建筑常建于城市建筑物和人口密集处,打桩和深基坑旋工对周围环境影响大.打桩会产生挤土效应,打桩的噪声和振动影响居民的生产、工作、学习和安居,深基坑开挖和降水会危及邻近建筑物、道路和地下管线的安全,必须采取经济合理而有效的环保措施.（4）基础结构大体积混凝土施工难度大.大体积混凝土施工养护期间和后期可能产生的温度裂缝、收缩裂缝必须进行预防和控制.如果措施不力产生过多裂缝,将危及基础结构的正常使用和工程寿命,或影响其抗渗、抗侵蚀性能而成为不可补救的缺陷.总之,高层建筑基础的合理设计与施工不仅关系到高层建筑自身的安全和寿命,而且关系到周围环境的安全,其造价和工期对总造价和总工期有举足轻重的影响.

二、高层建筑基础工程施工技术及发展

在高层建筑施工中,基础工程施工在工期、造价和劳动力消耗方面都占很大的比重,稍有不慎易造成工程事故,轻则延误工期、增大施工费用,重则造成恶劣的社会影响,危害十分严重.因此,在高层建筑基础工程施工中,除结合工程具体情况积极采用有效的新工艺、新设备,以加快工程进度和降低工程造价外,还要慎重考虑在设计、施工、监测诸方面都要既先进又可靠,保护好周围的环境,以免造成危害.

高层建筑基础工程的施工技术,归纳起来一般包括桩基础施工技术、基坑工程技术、桩基承台或混凝土底板的大体积混凝土施工技术以及地下结构的混凝土浇筑技术.在桩基础施工技术方面,随着我国高层建筑的发展、桩基础的日益增多,其施工技术日趋完善.目前我国应用较多的桩,为混凝土预制桩、混凝土灌注桩（钻孔灌注桩、沉管灌注桩、挖孔桩等）和钢桩.混凝土预制桩的施工多用锤击（多为柴油锤）打入法和静力压入法,已可打入长70m以上的预制混凝土方桩,送桩深度亦达十多米.预应力混凝土管桩逐步扩大应用范围,这种桩由于壁薄和配筋的特点,在打设和挖土过程中如处理不当易产生裂缝或断桩,在这方面近年来已有不少处理技术.混凝土预制桩属于挤土桩,在沉桩过程中会挤土振动并产生超静水压力,有时会对周围环境和已沉人的桩基产生危害,为防止或减轻这些危害,需采取一些技术措施.

混凝土灌注桩由于是非挤土桩,对保护周围环境有利,因此在建筑物密集的城市中应用较多.为提高混凝土灌注桩的承载力,还发展了桩底注浆、扩底和挤压分支技术等；为改善施工工艺,还研究成功了钻孔压浆成桩法,桩径达lm、深度可达50m以上.在锤击沉管灌注桩方面,过去施工的桩径较小,目前施工的桩径已达700mm,而且还发展了沉管夯扩桩.钢桩目前应用较多的仍为钢管桩,钢桩施工在沉桩和土中钢桩切割技术方面也都有发展.与此同时,我国还完善了桩的检测技术.

基坑工程技术包括支护结构设计和施工、地下水控制、土方开挖、工程监测和环境保护等,是近年来发展最快的领域之一,尤其在软土地区.在支护结构方面,为适应不同的坑深和环境要求,围护墙发展了水泥土墙、排桩、地下连续墙和土钉墙等多种形式.由于高层建筑上部荷载大,桩基承台、箱基底板的厚度都较大,不少都属于大体积混凝土.近些年来通过大量工程实践和理论研究,在裂缝控制和施工技术方面都有很大提高,上万立方米的大体积混凝土基础,都能迅速的整体进行浇筑,而且保证不出现温度裂缝.

高层建筑地下结构（地下室）的浇筑,施工技术与地上结构相近,但地下室为防水多采用实体结构,孔洞少,因此防止墙板裂缝问题突出,要从设计、材料和施工多方面来消除地下室墙板裂缝,通过工程实践,在这方面已有一些经验.

三、高层建筑基础工程施工新技术走向

高层建筑的发展,为施工技术的进步提供了广阔的天地,而施工技术的进步,又是确保高层建筑能够顺利发展的重要条件.随着建筑工业化的发展,机械化、工厂化施工水平不断提高,已经逐步改革了传统的旧工艺,从而改善了劳动条件,提高了劳动效率,加快了建设速度.高层建筑施工技术在迅速发展,在未来的一段时间内将持续保持这种趋势,更多先进的技术将运用到工程实践中.

高层建筑的基坑大都比较深,在支护、降水、土方开挖方面难度较大.近年来,深基坑施工技术有了很大的发展.从深基坑支护施工方面看,由于深基坑工程的增多,支护结构技术发展很快,多采用钢板桩、灌注桩、土层锚杆、地下连续墙和逆筑法,深层搅拌水泥土桩等技术.施工工艺也有很大的改进,支撑方式有传统的内部钢管支撑,也有坑外用土锚拉固.内部支撑也有多种,有十字交叉支撑、环状支撑、采用中心岛式开挖的斜撑等,近几年又出现了钢筋混凝土的角撑.另外,土锚的钻孔、灌浆、预应力张拉工艺也有很大提高.

从深基坑降水方面来看,当地下水位较高,影响施工的顺利进行时,就应当采用降低地下水位的方法.传统的降水方法是集水明排.现在,在深基坑施工降低地下水位方面,已能利用真空井点、喷射井点、深井井点和电渗井点等技术进行深层降水,还试点采用了冻结法.另外,在预防降水而引起附近地面沉降方面也有一些有效措施.

从深基坑土方开挖方面看,在高层建筑施工中,多为深基坑土方开挖.常用的土方开挖是分层开挖法或分段分层法.当开挖较深基坑土方时,应采用中心岛开挖法或盆式开挖法,这是阻止基底反弹、防止高层建筑物下沉的有效措施.

从基础施工方面看,在基础工程方面,多采用桩基、筏形基础、箱形基础、桩基与筏形基础（或箱形基础）的复合基础.这些基础大多为大体积混凝土,为了减少或避免产生温度裂缝,各地都采用了一些有效的措施,在测温技术和信息化施工方面也积累了不少经验.为了提高桩基的承载能力,已逐步由小直径向大直径发展,并采用了桩端压力注浆方法,对孔底虚土起到渗透、填充、压实、固结和加强附近土层的作用.