高層建筑地基處理與工程質(zhì)量管理探究

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摘要：經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和城市人口的不斷增長(zhǎng)，要求城市規(guī)劃中設(shè)計(jì)、建造大量的高層建筑，從而提高城市建筑的容積率。但是隨著高層建筑高度不斷增高，建筑工程對(duì)地基的要求也越來(lái)越高，地基的工程質(zhì)量直接決定了高層建筑的生命周期，影響到高層建筑居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，高層建筑對(duì)地基的施工處理和施工質(zhì)量管理就成為一個(gè)重要的課題。本文對(duì)高層建筑地基施工的技術(shù)特點(diǎn)和處理重點(diǎn)進(jìn)行論述，提出高層建筑地基施工工程質(zhì)量的控制手段，為高層建筑設(shè)計(jì)和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；地基處理；質(zhì)量管理

1引言

高層建筑以其雄偉的外觀、廣闊的事業(yè)以及極高的容積率深受城市規(guī)劃者、建筑設(shè)計(jì)者、普通居住者的喜愛(ài)。這種對(duì)高層住宅的需求直接推動(dòng)了高層建筑行業(yè)的發(fā)展，對(duì)高層建筑工程質(zhì)量控制提出了更高要求。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，地基施工的質(zhì)量具有重要影響，要求施工過(guò)程中必須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。這種要求不僅符合建筑全生命周期管理的要求，也符合全社會(huì)和政府對(duì)公眾生命安全保障的要求，這對(duì)于維持社會(huì)運(yùn)行秩序具有重要意義。

2高層建筑地基處理和施工技術(shù)分析

現(xiàn)代建筑普遍具有較大的建筑規(guī)模，特別是高層建筑結(jié)構(gòu)和功能都具有較高的復(fù)雜度，因此在施工方面存在較大難度。施工的難度主要表現(xiàn)在，建筑地基需要開(kāi)挖至較深的深度，容易造成較大的施工壓力。高層建筑地基要充分利用有限的平面空間，盡可能進(jìn)行深挖，這就必須克服基坑測(cè)量和維護(hù)、地基滲水處理等問(wèn)題，這就會(huì)導(dǎo)致施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多困難，造成額外的工程量。高層建筑的施工工序往往很多，需要較長(zhǎng)的工期才能完成，這就要求高層建筑地基必須具備較好的穩(wěn)定性。為了確保高層建筑的穩(wěn)定性和抗震性，目前主要用于高層建筑施工的建筑結(jié)構(gòu)有三種，分別是框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)以及兩者相結(jié)合的建筑結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)的高層建筑通過(guò)梁和柱構(gòu)成了建筑網(wǎng)格，對(duì)橫、縱兩個(gè)方向上的受力進(jìn)行共同承擔(dān)，能夠靈活地完成建筑平面布局。但是框架結(jié)構(gòu)抗震性不足，應(yīng)當(dāng)避免使用砌體墻承受重量。剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑通過(guò)墻體而不是框架，完成了縱向重力和橫向剪切力的承載。這種結(jié)構(gòu)由于使用了面積較大的墻體，并以此作為承載重量的主要部位，因此具有良好的抗震性能，常用于建造地震多發(fā)區(qū)域的高層建筑。通過(guò)高層建筑的施工實(shí)踐，技術(shù)人員逐漸探索，將兩種主流的建筑構(gòu)造結(jié)合起來(lái)，從而形成了框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)綜合使用的新型建筑結(jié)構(gòu)。這種綜合建筑結(jié)構(gòu)同時(shí)具備了兩種建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在承載力的分擔(dān)上更加科學(xué)，同時(shí)又具備了優(yōu)良的抗震性。再具體設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，主要通過(guò)將橫向剪切力以及縱向重力由剪力墻承擔(dān)，水平承載力由框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)，從而保證了高層建筑結(jié)構(gòu)的承載性能。目前，兩種建筑結(jié)構(gòu)綜合運(yùn)用已經(jīng)成為高層建筑設(shè)計(jì)和施工的共識(shí)。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的把握有利于理解高層建筑地基處理的重要性。建筑結(jié)構(gòu)的縱向承載力最終會(huì)作用于地基，隨著建筑高度的增高，這種作用力也會(huì)顯著增長(zhǎng)。針對(duì)高層建筑承載力的受力特點(diǎn)，目前主流的施工方式有預(yù)制樁和灌注樁兩種形式。在高層建筑地基打樁基礎(chǔ)階段，主要使用預(yù)制樁的施工方式。預(yù)制樁主要通過(guò)錘擊、靜壓等手段提高強(qiáng)度，使用的主要工具是大型打樁機(jī)。在打樁過(guò)程中要注意打樁機(jī)自重造成基坑底面不平的情況。為了解決這一問(wèn)題，通常需要在施工現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)20CM的碎石層，從而避免大型打樁機(jī)對(duì)地面平整度的破壞。在使用履帶式打樁機(jī)的時(shí)候，則需要鋪設(shè)盜版以分擔(dān)打樁機(jī)自身重力。使用預(yù)制樁施工能夠增強(qiáng)高層建筑地基的穩(wěn)定性，能夠是地基承載更多的縱向受力。在高層建筑地基施工中還可以使用灌注樁的施工方式。在使用這一方式進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先完成施工現(xiàn)場(chǎng)的地面平整工作，綜合考量土方運(yùn)輸條件確定灌注樁施工孔位和數(shù)量。傳統(tǒng)的灌注樁施工方式需要預(yù)先處理施工現(xiàn)場(chǎng)的排水和泥漿溝槽，隨著技術(shù)發(fā)展，目前可以使用混凝土人為制造平整施工場(chǎng)地，在進(jìn)行灌注樁鉆孔和施工，提高了高層建筑地基處理和施工的效率，減少了對(duì)基坑及施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境影響。2.1夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基成套技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)可以利用相關(guān)機(jī)械設(shè)備或者是人工操作的方式進(jìn)行成孔，應(yīng)用的土質(zhì)材料較為簡(jiǎn)單，只需要將其按照一定的比例與水泥進(jìn)行拌和，在拌和均勻以后，采用分層處理的方式向孔內(nèi)回填，并進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，以此來(lái)構(gòu)建水泥土樁。其與CFG樁較為相似，需要先在基礎(chǔ)和樁頂間按照一定厚度要求進(jìn)行褥墊層的設(shè)置，利用樁、褥墊層以及樁間土共同構(gòu)建復(fù)合型地基。由于水泥自身具有較高的強(qiáng)度，而夯實(shí)過(guò)程中又能形成較大的密度，所以夯實(shí)水泥土樁具有較大的強(qiáng)度。應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行地基處理，不僅能夠有效提升地基的強(qiáng)度，而且不容易受到場(chǎng)地因素的影響，施工效率高，且成本投入低，不會(huì)產(chǎn)生污染問(wèn)題。通過(guò)該方法能夠?qū)Φ叵滤灰陨系酿ば酝痢㈦s填土、素填土以及粉土等地基進(jìn)行有效地處理，但需要注意的是處理深度應(yīng)該在10m以?xún)?nèi)。2.2注漿加固法。這種方法主要是利用壓送設(shè)備向待加固地基當(dāng)中注入具有膠結(jié)作用和填充作用的漿液材料，從而達(dá)到膠結(jié)、固化土顆粒、巖層裂隙以及土層界面的效果，能夠在增加地層強(qiáng)度的同時(shí)，將地層的滲透性有效降低，從而避免地層托換以及變形情況的出現(xiàn)。而按照漿體的作用形式，具體可以將注漿加固法分為劈裂注漿、壓密注漿以及滲透注漿這三種形式。在實(shí)際施工中，通常會(huì)在土體當(dāng)中對(duì)多種注漿加固法進(jìn)行使用。此外，按照注漿工藝，還可以將注漿加固法分為套管注漿、單管注漿、埋管注漿以及布袋注漿，其中埋管注漿以及單管注漿在高層建筑的地基處理當(dāng)中較為常用。在對(duì)單管注漿法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，可以將其與微型鋼管混凝土樁結(jié)合應(yīng)用，能夠使地基承載力得到進(jìn)一步地提升，在控制地基變形問(wèn)題的同時(shí)，使地基不均勻地問(wèn)題得到有效地改善。而埋管注漿主要在樁端存在軟弱土層或者是使用人工挖孔樁時(shí)較為常用。2.3高壓旋噴法。這種方法主要是通過(guò)鉆機(jī)鉆進(jìn)，將注漿管送至既定的土層當(dāng)中，然后借助高壓設(shè)備進(jìn)行注漿操作，利用沖擊對(duì)土體進(jìn)行破壞，并通過(guò)鉆桿旋轉(zhuǎn)及提升動(dòng)作，對(duì)土粒和漿液進(jìn)行拌和處理，漿液凝固以后會(huì)在土體當(dāng)中形成一個(gè)具有較高的強(qiáng)度的固結(jié)體，使地基得到有效地加固，使地基抗剪能力得到顯著的提升，并減少地基變形情況。這種處理方法在變形模量以及承載力標(biāo)準(zhǔn)值較高的地基土當(dāng)中較為適用，主要用于卵石層中的軟土夾層的加固。2.4砂石墊層還田技術(shù)。應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)主要是為了對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，通過(guò)換填工藝能夠有效提升地基的強(qiáng)度。通常會(huì)使用中砂、粗砂、礫砂、碎石以及石屑等材料來(lái)?yè)Q填浮土和軟土，在進(jìn)行具體施工的過(guò)程中，需要對(duì)各項(xiàng)控制措施進(jìn)行有效地落實(shí)如此才能確保該項(xiàng)技術(shù)的效果。第一，要對(duì)砂墊層地面以及砂石墊層進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，保證相同的標(biāo)高，如果存在深度差異，在施工當(dāng)中應(yīng)該按照先深后淺的原則進(jìn)行操作；第二，在進(jìn)行分段施工時(shí)，要將搗實(shí)工作落實(shí)好，同時(shí)要對(duì)接頭部位進(jìn)行科學(xué)的處理。在使用碎石制作墊層時(shí)，需要先在基坑底部進(jìn)行砂石的鋪設(shè)，同時(shí)要使用碎石設(shè)置墊層，避免基層地面表層軟土出現(xiàn)局部破壞的情況；第三，通過(guò)對(duì)夯實(shí)法、碾壓法、水撼法、平振法以及插振法的合理應(yīng)用，完成換填操作。2.5深層攪拌樁技術(shù)。主要根據(jù)工程設(shè)計(jì)，從地面開(kāi)始使用相應(yīng)地?cái)嚢栎S輪葉進(jìn)行破壞，在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高以后，開(kāi)啟閥門(mén)向土體當(dāng)中進(jìn)行水泥漿的灌注，并使用攪拌頭將水泥、原土體以及固化劑強(qiáng)制攪拌均勻，使各項(xiàng)材料充分混合以后產(chǎn)生理化反應(yīng)，從而形成具有較大強(qiáng)度，且壓縮性較小的樁體，由樁體以及樁周?chē)鷺?gòu)成復(fù)合地基，共同承受外部荷載。該項(xiàng)技術(shù)包含粉體噴攪法以及深層攪拌法。而復(fù)合地基的強(qiáng)度除了與水泥的抗壓能力以及加固土體的性質(zhì)特征有關(guān)，還和外加劑以及水泥的齡期、用量以及強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)。通常水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，其形成的復(fù)合地基強(qiáng)度就越高，將其強(qiáng)度等級(jí)提升10號(hào)，可以將復(fù)合地基的強(qiáng)度提高30%，所以，在具體施工中，要盡量選擇強(qiáng)度等級(jí)較高的水泥。與此同時(shí)，增加水泥的用量，也會(huì)使水泥土強(qiáng)度得到相應(yīng)地提升，而摻入比在5%以?xún)?nèi)時(shí)，對(duì)于水泥土強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，所以，必須要保證水泥的摻入比在5%以上，通常會(huì)按照10%~15%的比例進(jìn)行摻入。另外，較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)齡期也能夠有效提升水泥土的強(qiáng)度，一般在養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到90天以后，其強(qiáng)度增長(zhǎng)才能穩(wěn)定，所以，需要將90天作為基本的齡期標(biāo)準(zhǔn)。在外加劑方面，可以對(duì)石膏、三乙醇胺以及木鈣等進(jìn)行使用，能夠在降低水泥用量的同時(shí)，達(dá)到緩凝以及早強(qiáng)等效果。但在具體應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)環(huán)保問(wèn)題保持高度的重視。

3高層建筑地基工程質(zhì)量管理手段探究

對(duì)高層建筑地基處理和工程的分析指出，高層建筑工程質(zhì)量管理要重點(diǎn)消除高層建筑地基施工的潛在風(fēng)險(xiǎn)，這種潛在的風(fēng)險(xiǎn)主要源于高層建筑地基施工工程極強(qiáng)的復(fù)雜性。這種復(fù)雜性不僅受到施工區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的影響，也受到施工區(qū)域所處板塊特征的影響。高層建筑地基工程質(zhì)量復(fù)雜的影響因素，決定了前期工程測(cè)量質(zhì)量管理的重要性。同時(shí)，高層建筑地基工程作為重要的隱蔽工程，對(duì)于后續(xù)建筑工程施工具有重要影響，而且高層建筑地基的處理是不可逆的，在高層建筑工程后續(xù)工序已經(jīng)開(kāi)展的情況下是無(wú)法彌補(bǔ)和返工的，因此高層建筑地基處理質(zhì)量具有很強(qiáng)的嚴(yán)重性。另外與高層建筑的其他工序相比，高層建筑地基處理需要面對(duì)更復(fù)雜的外部因素和施工困難，這些都需要在高層建筑地基處理過(guò)程中采取專(zhuān)門(mén)的工程質(zhì)量管理手段，對(duì)高層建筑地基處理質(zhì)量的管理，主要從工程測(cè)量、工程用料、打樁施工以及內(nèi)部控制等方面進(jìn)行。通過(guò)多維度的質(zhì)量管理，能夠確保高層建筑地基的穩(wěn)定性與可靠性。工程測(cè)量是工程設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)性工作，測(cè)量的準(zhǔn)確性決定了后續(xù)工程內(nèi)容的精確度。在工程測(cè)量階段的質(zhì)量管理主要目標(biāo)在于，通過(guò)質(zhì)量管理確保高層建筑地基工程測(cè)量數(shù)據(jù)盡可能準(zhǔn)確、詳盡，能夠精確、全面地反映出施工場(chǎng)地的地理和環(huán)境要素。在這個(gè)過(guò)程中需要智聯(lián)管理人員對(duì)工程測(cè)量?jī)x器的精確度進(jìn)行確認(rèn)，對(duì)工程測(cè)量方法的有效性進(jìn)行管控。工程用料是決定高層建筑地基質(zhì)量的關(guān)鍵。面對(duì)不同的施工場(chǎng)地和環(huán)境，為了應(yīng)對(duì)不同的設(shè)計(jì)和施工要求，需要選取合適的施工用料。這就需要質(zhì)量管理人員對(duì)工程用料的材質(zhì)、技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)先檢查，在驗(yàn)貨階段對(duì)工程用料的物理和化學(xué)性能進(jìn)行抽樣驗(yàn)證，對(duì)生產(chǎn)和物流環(huán)節(jié)的企業(yè)資質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)先審查，在施工物料管理中建立完整、準(zhǔn)確地物料質(zhì)量管理日志。在高層建筑地基的打樁施工階段，工程質(zhì)量管理人員要格外注意施工工序和施工標(biāo)準(zhǔn)的符合度。在這個(gè)過(guò)程中，打孔和灌裝時(shí)打樁施工的兩個(gè)重要步驟。質(zhì)量管理人員要對(duì)施工人員資質(zhì)、施工器械性能著重進(jìn)行檢查，確保人員具備施工能力、器械相應(yīng)功能保持完好。在施工過(guò)程中，工程質(zhì)量管理人員要在打孔預(yù)設(shè)深度對(duì)鉆孔的質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保孔位符合地基處理的標(biāo)準(zhǔn)要求，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)要在檢查合格后才能夠允許開(kāi)展后續(xù)工作。特別是在泥漿灌注過(guò)程中，要格外注意混凝土泥漿的原料配比和灌注質(zhì)量。由于高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地基處理和施工也不例外，因此需要不同施工部門(mén)共同配合才能夠完成。這就需要完善的內(nèi)部控制，確保不同施工部門(mén)之間配合默契，確保整體施工安全和質(zhì)量。這就需要建立滿(mǎn)足高層建筑施工復(fù)雜度要求的管理體系，配備相應(yīng)地質(zhì)量管理人員。要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的工程質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)和人員，對(duì)高層建筑地基處理和施工質(zhì)量進(jìn)行全流程管控，做好質(zhì)量管理記錄，從而確保高層建筑地基部門(mén)的施工安全和質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。除此之外，施工企業(yè)必須要認(rèn)識(shí)到施工人員對(duì)于高層建筑地基處理質(zhì)量的影響，要對(duì)施工團(tuán)隊(duì)加強(qiáng)建設(shè)，首先，要對(duì)高素質(zhì)的施工人員進(jìn)行積極的引入，不斷提升施工團(tuán)隊(duì)的整體水平，使其能夠滿(mǎn)足工程施工的相關(guān)要求；其次，要對(duì)現(xiàn)有施工人員加強(qiáng)培訓(xùn)教育工作，要通過(guò)定期的培訓(xùn)以及技術(shù)交流等方式，提高施工人員的專(zhuān)業(yè)水平，使其專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)能夠滿(mǎn)足工程施工的實(shí)際需要，確保施工操作的規(guī)范性，有效提升工程的施工質(zhì)量。最后，要對(duì)施工人員加強(qiáng)思想政治教育，要通過(guò)良好的思想教育工作，讓施工人員認(rèn)識(shí)到地基處理工作對(duì)于施工質(zhì)量和施工安全的影響，并且要配合責(zé)任制度以及獎(jiǎng)罰制度，不斷提高施工人員的責(zé)任意識(shí)，使其能夠在施工過(guò)程中自主落實(shí)質(zhì)控措施，為工程施工的有序開(kāi)展提供支持。

4結(jié)語(yǔ)

高層建筑地基處理作為一項(xiàng)具有較高復(fù)雜度的系統(tǒng)工程，受到多方面條件的制約，在施工過(guò)程中需要解決多重問(wèn)題和困難。因此，在高層建筑地基處理施工中必須加強(qiáng)質(zhì)量管理，從源頭上消除可能存在的問(wèn)題和隱患，確保隱蔽工程的質(zhì)量，杜絕違章操作帶來(lái)的危險(xiǎn)。質(zhì)量管理人員要充分認(rèn)識(shí)高層地基處理的重要性，只有建設(shè)了穩(wěn)固的地基，才能夠確保高層建筑的穩(wěn)定性和安全性。

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作者:尹燁 單位:太原市建設(shè)工程質(zhì)量站