关于高层建筑岩土地基的处理方法研究

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摘 要：众所周知，高层建筑的一个重要特点就是竖向荷载大而集中，同时由于建筑物高耸，风荷载和地震荷载引起的倾复力矩也非常大，这就对岩土地基的处理技术提出了更高的要求。本文通过分析高层建筑岩土地基强度的影响因素，以某工程为例，针对地基处理方法进行探讨，以期通过本文的阐述充分认识影响岩土地基处理的因素，为有效提升高层建筑工程质量提供理论参考。

关键词：高层建筑；岩土地基；强度；处理方法

1 高层建筑岩土地基强度的影响因素

高层建筑的上部结构具有较大的刚度，并且和基础与地基三者同处于一个共同作用的完整系统之中。建筑物的共同作用分析，一般说是颇为复杂的。因为，三者其中任一组成部分的某些变化都会直接影响分析的结果。工程实践中，特性多变的地基和形式不一的上部结构，构成了共同作用课题研究的复杂性。

1.1 基础刚度的影响

在上部结构刚度和地基条件不变的前提下，基础内力随其刚度增大而增大，而相对挠曲却随此而减小。所以，从减小基础内力角度而言，基础刚度选择柔性为宜。然而，上部结构和基础是密切相联、相互制约的，上部结构的内力随着基础刚度的减小而明显增大，这是因为上部结构中除由外荷载引起的内力外，还应包括由于基础差异沉降所引起的次应力。次应力的大小是同基础沉降差（相对挠曲）成正比，与基础刚度成反比，基础刚度的减小必然在上部结构中引起更大的次应力。所以，就减小上部结构内力而言，基础更多选择刚性为宜。在实际工程中，基础方案即基础形式、刚度的确定，应视结构类型和地基条件而定。对于那些对差异沉降不敏感的，上部结构为柔性的结构物，主要能满足一定的使用要求，基础刚度的选择宜柔不宜刚。

1.2 地基刚度的影响

共同作用的分析还同地基土的特征有关。随着地基的变软，基础相对挠曲和内力均相应地增大；但是，当地基刚度增大到相当大的时候，上部结构的刚度对基础内力已没有什么明显的影响，因为，此时沉降和不均匀沉降已很小了，已不需要上部结构来帮助减小不均匀沉降了，原先存在于结构物各部分之间的相互制

约、相互影响作用己得不到应有的发挥，当然上部结构的次应力亦可忽略。由此说明，在软弱地基上的建筑物考虑共同作用分析要比坚硬地基上的建筑物具有更重要的意义。

地基刚度的变化将引起上部结构中纵向结构受力的重分布，这是因为，地基刚度的变化使建筑物沉降和不均匀沉降亦随之变化，当地基刚度减小时，边部纵向受力结构加载，而内部结构卸载，这种现象又随着上部结构刚度的增大而加剧。

2高层建筑岩土地基处理方法的实例分析

本次研究所涉及到的工程为某住宅小区#3、#4号楼，两栋楼房的建筑重要等级均为二级，全部为地上建筑，建筑面积分别为 7，354和 2，443，均为框架结构。

2.1 地基稳定性验算和有关加固处理方法

2.1.1 稳定性验算

对于此工程的非均匀性地基，除了要按照有关标准和规范的要求对地面建筑物的倾斜、差异沉降和沉降等特征进行分析外，还要根据建筑物重要性的具体情况对其进行稳定性验算，但是国内外对于这一问题的文献记录相对较少，使得不少岩土工程师在进行相关内容的处理时仅仅以对基地稳定有利或有害轻轻带过，缺乏具体的说明，让设计人员的合理设计变得缺乏依据。

国外研究人员以地基整体破坏原理为基础，利用刚体平衡理论，假设塑性展开区的深度为 1/3 或 1/4，并在此基础上对地基的承载能力进行分析，该方法对于做好整体稳定性分析工作具有重要的指导意义。而《建筑抗震设计规范》终则建议通过圆弧法对相关数值进行验算，也就是最危险的滑动面上的力对滑动中

心所产生的抗滑力矩MR 与滑动力矩 MS 应符合以下关系，即：K=MR/MS≥1.2根据稳定安全系数，可通过公式进行计算：K=R（Wi，cositani+cili）（p-pc）bx+Hz

公式中的R 代表的是圆弧半径，Wi 表示土条重量，ci 表示土的抗剪强度，li 表示土条的内滑弧长度，p-pc 为基底附加压力的平均值，x 表示附加压力的中心到滑弧圆心的水平距离，H 表示水平外力。

该式仅适用于偏心荷载建筑物整体稳定性的计算，结果的精确度主要取决于滑弧深度的选择是否合理、准确，只要能够准确测定滑弧深度，那么地基土地的整体破坏范围也就能够得到确定。根据以往工程对于地基土圆弧滑动稳定性的验算结果以及塑性区的展形范围，可以认为在基础外角点底面以下，1/4 基础宽度范围内，且这一点与地面的连线夹角为 45°-/2 的验算范围可以满足建筑物的使用需求。通过前面介绍的公式对有关内容进行验算，直到结果满意，或者通过采用增强滑带土抗剪强度的方法来对地基稳定性的安全系数进行重新计算。

2.1.2 对不均匀地基的加固处理方法

不均匀地基的岩土横向和纵向上的物理学性质往往存在着一定的差异，其反力集中的现象往往比均匀地基更加明显，如果在进行基础设计时没有采取有效措施对其进行处理，就容易给工程埋下安全隐患。所以，在对此类地基进行基础设计的时候，除了要首先沿着纵横向设置钢筋外，还要采取以下几方面措施对其进行处理：工程中的不同建筑物要尽量采取不同型式的地基。如果建筑物是建造在不均匀的地基土上，应该适当增加其基础刚度。层数较多的钢筋混凝土结构房屋的单独柱基应该沿着纵、横两个主轴的方向设置系梁，尤其是那些各柱基重力荷载代表值的差异非常显著的柱基或者埋深差异较大的基础。同一个建筑物的基础

不应该设置在岩土性质截然不同的地基岩土层上。设置在不均匀地基岩土上的桩基础，其顶部和底部应该设置大于1m 箍筋加密区，如果采用的是预制桩则应采用高强度的预应力管桩。

对于设置在不均匀地基上的底、内框架房屋和多层砌体房屋应设置相应的基础圈梁。

2.2 基础方案分析

2.2.1 天然地基浅基础的可行性分析

根据工程施工特点以及施工现场的实际条件可知，#3、#4 号楼的衙载较大，而浅部地基土的承载能力却偏低，在软弱地基土层还存有一定数量的埋藏较深的溶洞，同时施工现场的地下水资源较为丰富，不适于采用换层法对地基进行处理。天然地基无法满足建筑物荷载的需求，因此不能采用天然地基浅基础型式。

2.2.2 人工复合地基浅基础的可行性分析

#3、#4 号楼的施工应采用 CFG 桩法或深层搅拌桩对上部地基的土层进行加固处理，使其能够满足建筑物基础部分对于地基承载力的要求，以层④作为桩端的持力层，预计桩长约在11.7～15.6m 的范围内，实际搅拌深度应根据场地的实际条件进行相应的调节，并配以地基浅基础--条形基础。对于搅拌桩承载力特征值的计算可以通过现场单、复合多桩地基荷载的试验来进行，在初步设计时可参照《建筑地基处理技术规范》中的有关要求进行处理。

结束语

基础选型首选成本低、施工简单、质量易控制的形式，一般的选择顺序是：浅基础预应力管桩人工挖孔桩钻冲孔桩、桩筏式基础。无论选择哪种基础，勘察除查明地层的物理力学特性外，还要注意施工的可行性、地下水的条件、持力层在施工开挖及地下水的作用下性质的改变、周边环境与施工的相互影响等4 个方面的因素，只有经过全面的分析才能选择合理的基础形式，才能确保地基施工质量。

参考文献

[1]刘胜.试论岩土工程勘察报告中建筑工程基础选型的若干问题[J].建材与装饰，2008，（4）.

[2]贵州建筑岩土工程技术规范 （DB22/46-2004）[S].