高層建筑基礎設計的基礎形式

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摘要：為保證高層建筑使用過程的安全性，延長使用壽命，提出加強高層建筑基礎設計的建議。本文首先淺談高層建筑基礎設計的特征，其次探討了嵌巖樁、平板式筏形、樁筏等基礎形式的特征及施工工藝等，最后分析了建筑基礎設計的相關注意事項。希望與同行共同分享施工經驗，共同優化高層建筑基礎設計效果，推動建筑行業健穩、持久發展進程。

關鍵詞：高層建筑；基礎設計；基礎形式；施工工藝

1高層建筑基礎設計特征

在對任何建筑物基礎設計之前，一定要獲得足夠的材料，這些材料包括兩大部分，即地質資料、與上部結構相關的資料。高層建筑通常需要更詳細的資料，在分析地質材料過程中，應對地基類型作出科學判斷并考慮其可能出現的問題，重點研究土層的分布規律，探查地下、地面水的活動情況；在分析上部結構過程中應重視建筑物體型的復雜性、結構類型及其傳力體系。所有的成功的基礎工程均應符合如下各項穩定性及變形要求[1]：（1）深埋足以防止基礎底部物質朝向側面擠出，這對優化單獨基礎及筏形基礎施工質量均有很大現實意義。（2）埋深應在凍融以及植物生長誘發的季節性體積改變區段以下。（3）基礎結構在抗傾覆、轉動、滑動或防止土破壞等方面必需是安全的。（4）基礎結構有較大能力去應對后續在場地或施工規格尺寸方面作出的改變，并且在出現重大改變時便于調整。（5）從基礎設計采用的方法進行分析，其應具有經濟性。

2高層建筑基礎設計時的常用形式

2.1嵌巖樁基礎

又被叫做嵌巖墩，樁體下段帶有澆筑在巖體內的鉆孔灌注樁，且其長度適宜。樁端嵌入巖體內的樁被叫做嵌巖樁。在對高層建筑基礎設計過程中，已知上部結構傳導到基礎地面的載荷處于較高水平，故而通常會把結構相對穩定的微風化巖層或一定厚度的中風化巖層設為持力層，上部結構荷載傳導至巖層過程中嵌巖樁發揮媒介作用。采用嵌巖樁基礎設計高層建筑基礎結構，樁尖承載能力較大，且樁側與土兩者之間還會形成一定摩擦力，促進持力層變形量趨于零，很容易符合上部結構荷載對基礎承載能力提出的要求，且設計期間計算流程相對簡易，但施工周期相對較長，樁身施工結束后一定要等到混凝土強度達到設計要求強度時，方可檢測樁身質量，這會進一步延長工期，增加造價成本[2]。

2.2平板式筏形基礎

平板式筏形是以天然地面為基礎發展起來的一種基礎形式，其施工期間對施工場地進行平整處理，使用壓路機碾壓地表土碾壓，確保其密實度符合設計要求，在較密實的持力層，對鋼筋混凝土平板進行澆筑施工，該平板是建筑物的基礎。筏形基礎是現階段高層建筑中常用的基礎形式，其具有剛度大、結構完整性優良等特征，可以實現對上部結構荷載的有效分散，進而降低基底壓力，實現對不勻稱沉降的有效調整，還能夠跨越地基土局部軟弱區或溶洞，其在抗滲透性方面體現出很大優越性。在現實施工實踐中，筏形基礎常用的形式主要有平板、梁板兩類。梁板式筏形內的基礎梁既能正放還能反放，正梁筏具有板面平整度高、利于排水、便于使用等優點，但其施工流程較繁雜；反梁筏板盡管施工流程較簡單，但在排水與使用時需安設架空地坪[3]。整體分析，平板式筏形基礎施工便捷、模板樣式簡單、卷材防水施工較簡單，故而在高層建筑基礎設計施工中有較寬廣的應用前景。

2.3樁筏基礎

基巖層所處地層相對較深是國內沿海城市的巖土地層結構主要特點，因為嵌巖樁基礎基本上不能實現，故而只能選用樁基礎，但由于摩擦樁的承載能力偏低，部分情況下難以迎合高層建筑上部結構荷載對基礎承載能力提出的要求，因此該區段高層建筑基礎設計可選擇樁筏基礎形式。樁筏基礎為樁基與筏板基礎的總稱，樁基絕非是基礎結構，其屬于人工地基，筏板為組成基礎的重要結構之一，部分有地下室的建筑經常使用筏板基礎，在荷載相對較大、地基土承載能力無法符合上部結構荷載或沉降要求時，建議選用樁筏基礎，樁土的協同合作是該種基礎形式的運行機制。在地基土沉降、收縮、固結等物化過程中和樁體形成良好的協調關系，進而構件穩定的平衡狀態，此時筏板底土層和摩擦樁同時承擔了上部結構傳遞荷載。對筏板基礎進行整體分析，發現其四周應力水平處于最大層面上，所以在設計基礎時應確保筏板四周樁均勻布置，加密樁體的間距，筏板內部最好使用梅花形布置[4]。分析到摩擦樁的特點，應加強樁身內徑的適宜性，結合沖切、抗彎、抗剪要求等規劃筏板厚度。

2.4沉管灌注樁

沉管灌注樁是建筑基礎中一種多種樁基礎。該基礎形式使用振動沉樁或錘擊打樁設備，把附有鋼筋混凝土的樁尖、帶有活瓣式樁靴的鋼管送入土內，形成樁孔，鋼筋籠置入其中并對混凝土進行澆筑，繼而將套管拔出，借用拔管過程中產生的振動作用振搗混凝土，最后形成符合設計要求的灌注樁。和常規鉆孔灌注樁相比較，沉管灌注樁規避了由樁尖浮土引起的持力不足、樁身沉降等問題，并較明顯的改善樁體表層浮漿現象，使用該種基礎形式有益于減少材料的耗用量。但施工質量控制難度較大，如果拔管過快可能會誘發樁身縮頸現象。因為采用的擠土樁，那么很可能在擠土效應的作用下導致預先澆注的樁身出現傾斜、斷裂甚至錯位等不良情況。該種工藝在土質較復雜、疏松的地區中體現出較好適用性，但若土層內存有體積較大的孤石，則就會造成該工藝難以運行，此時需要調整其他工藝穿過孤石。

3高層建筑基礎設計的注意事項

（1）重視地基基礎等級的設計。有關規范中，結合地基復雜程度、建筑物規模及功能特征等條件，把地基基礎的設計分為三個等級，并明確地基基礎設計時應滿足如下要求：①全部建筑物的地基承載力設計一定要符合要求；②針對屬于甲、乙等級的建筑，應對其地基變形量進行驗算。（2）抗浮設計時要區分現實情況進行抗浮驗算：驗算建筑物抗浮能力應符合：建筑物永久荷載/水浮力≥1.0，其中，永久荷載取標準值。若高層建筑主體基礎、裙房地下結構空間兩者合二為一時，均應用樁基，可利用抗拔樁去應對抗浮問題[5]。（3）設置地下時，對基礎設計與整體結構形成的影響有全面了解。比如，挖掘地下室的深基坑，其會對天然地基或復合地基的基礎能發揮很大的卸載、補償作用，進而降低地基的附加壓力，增加了地基承載力的計算值。

4結束語

在高層建筑施工中，基礎工程在整個工程中的造價占據很大比重，不同基礎形式造價之間存在較大差距。故而，在現實施工實踐中，應嚴格結合工程地質、建筑物結構形式的特征，有針對性的選擇基礎形式。設計人員在對高層建筑基礎選型設計期間，應結合多方因素，進而采用正確的方法去設計，以保證基礎結構的穩定性、安全性，優化高層建筑施工質量，協助施工單位獲得良好效益。

參考文獻

[1]張長浩.關于帶地下室高層建筑樁基礎設計中穩定水浮力的合理應用[J].福建建材，2019（6）：45-47+118.

[2]鐘桂松.論高層建筑混凝土結構中的樁基礎設計[J].建材與裝飾，2019（15）：137-138.

[3]李京光.論述高層建筑結構設計中的基礎設計[J].建材與裝飾，2019（11）：90-91.

[4]范小倩.高層建筑地基基礎設計探討[J].居舍，2019（9）：87.

[5]盧澤.高層建筑基礎設計的優化分析[J].低碳世界，2019，9（3）：184-185.

作者：趙亞軒 單位：蘭州市地鐵置業有限公司