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摘要：隨著經濟的發(fā)展，民眾的居住需求日益增長,城市范圍不斷擴大，許多坡地也被應用于建造多高層建筑。坡地地質條件復雜，對建筑地基基礎設計有較高要求。多高層坡地建筑的地基基礎設計與施工是對原有地質和自然環(huán)境的處理加固和改造，涉及以下方面：整個場地地質災害調查防治和穩(wěn)定性分析、地表滲流處理、邊坡處理、支擋結構設計、建筑地基基礎選型等。對于多高層建筑，山坡屬于抗震不利地段，結構模型的地震力應放大，并進行罕遇地震條件下的傾覆分析；山坡坡面風荷載增大，結構計算模型中的風荷載標準值應按規(guī)范的要求放大；坡地建筑基礎的抗傾覆抗滑移分析及相應加強措施也很重要。以上這些問題如處理不當，輕則耽誤工程項目建設進度，重則導致地質災害，危害建筑和人員安全，因此本文針對多高層坡地建筑的地基基礎設計及地質災害的防治問題作出以下分析。

關鍵詞：多高層坡地建筑；地基基礎設計；地質災害

1引言

隨著城市的擴大和建筑工程技術的不斷進步，多高層建筑的建造場地范圍不斷擴大，場地的地質環(huán)境也越來越復雜。坡地具有復雜的場地地質條件、邊坡穩(wěn)定要求，多高層建筑建造于坡地上時，需要坡地具有較高的地基承載力，建筑本身也將承受更大的地震作用和風荷載，并且容易出現傾覆和滑移的問題。這些因素疊加導致多高層坡地建筑地基基礎具有較高的設計難度。另外地基基礎施工、邊坡施工、強降水滲流有可能引發(fā)坡地地質災害，威脅人員安全，影響建筑安全。為了緩解和減少多高層坡地建筑地基基礎設計的不利條件，需要在科學選型設計和合理施工的基礎上，做好前期地質調查評估、檢測、總圖設計、邊坡處理、設置支擋結構，為安全建設、科學施工提供技術支持，從而保證工程質量和工作人員安全。

2多高層坡地建筑地基基礎設計的重要性

多高層坡地建筑地基基礎設計影響建筑物的安全性、經濟性和合理性。從安全性來分析，多高層坡地建筑地基基礎既決定了建筑上部結構的使用安全，還決定了建筑抗滑移和抗傾覆能力，影響邊坡施工和場地穩(wěn)定。基礎工程屬于埋藏于地下的隱蔽工程，難以改善和維修，一旦出現問題或者事故，補救和處理都較為困難。從經濟性方面看，地基基礎工程費用占整個工程費用比例較大。以上海市為例，多高層（三十層至五十層）建筑地基基礎工程占整個建設費用的五分之一，超高層（五十層以上）甚至會占到三分之一。坡地建筑在此基礎上還需額外增加邊坡處理、支擋結構、基礎抗傾覆抗滑移處理、防滲處理，甚至是場地地基加固的費用，投資更為巨大。因此，多高層坡地建筑地基基礎的精細化科學化和合理化設計應該成為保證建筑和場地邊坡安全可靠，合理節(jié)約工程造價的重點。

3設計坡地建筑地基基礎過程中遇到較多的問題

3.1地基的滲透問題

坡地存在較大水頭差，地表易形成滲流，地基基礎及地下室底板側墻容易滲水。滲水將嚴重影響建筑使用，還易導致建筑質量問題，當滲水壓力超過臨界滲透壓力時，地基土會被水流帶走和侵蝕，在管涌作用下流失嚴重，導致整個地基的損壞。地表滲流可采用在坡頂設置截水溝攔截的方式處理，并在建筑四周增加集水井、設置明溝或盲溝匯集水流并將水及時排走?；A、地下室底板和側墻可采用防滲混凝土、增加混凝土厚度及外貼防水材料隔水處理，確保其不滲水。

3.2地基的沉降問題

坡地地層傾角大，分層不均勻，地層中存在軟弱夾層，山坡溝槽位置易出現深厚軟弱土，如果基礎底部出現此類土層，基礎可能會出現沉降和傾斜的情況。當沉降不均勻或者位移數值較大時，部分地基荷載將會超過地基承載力，地基基礎可能會破壞開裂，甚至導致建筑傾斜倒塌等嚴重安全問題。因此當地層分層不均勻或有軟弱下臥層時，應驗算軟弱下臥層，有必要時對土層采用素混凝土換填或采用樁基礎，確保建筑基礎可靠安全。

4多高層坡地建筑地基基礎設計采用的設計方法

多高層坡地建筑地質條件復雜、場地邊坡條件差，地基基礎設計的重要性比平坦場地更為突出。首先是地基承載能力方面，坡地建筑的地基巖層傾角較大，巖層種類繁多，性質多變，容易存在軟弱夾層。山坡的溝槽位置易存在深厚堆積軟弱土，設計時應詳細分析地勘報告，并進行軟弱下臥層驗算和基礎沉降變形驗算。地基承載力不夠或者沉降較大時，可將基礎選型為樁基礎，適當加長樁長，將上部結構荷載盡量傳遞至坡底，減少山坡坡體的附加荷載，減小多高層塔樓與裙房的沉降差以及絕對沉降量。設計時需注意樁基礎為嵌巖樁時，樁端嵌入巖石深度需以斜坡較低位置的高度確定。也可采用增加地下室層數的設計方法，該方法首先可減少坡頂荷載，地下室的內部是空置的，減少了同等體積土的重力荷載，相當于削方的作用；其次可以將荷載盡量往坡底傳遞，當坡較矮時可直接將基礎設置于坡底面上；再次增加地下室層數使建筑安全可靠的嵌固與坡體中，形成穩(wěn)定的結合體，確保多高層建筑的抗傾覆抗滑移能力，有利于結構的抗風和抗震。其次，建筑處于邊坡上時不可避免需要抵擋邊坡土巖層側向壓力。場地條件允許時，擋墻應與塔樓分離設計成邊坡支擋結構的形式，如預應力錨索擋墻等。當多高層塔樓側墻必須與擋墻合建為一體時，需要將側向主動土壓力組合多高層建筑的不利方向水平荷載（風及罕遇地震）進行建筑的抗滑移和抗傾覆驗算。驗算通不過時可采用在基礎上增加預應力錨索錨桿或者抗拔樁的形式進行加強處理，確保建筑抗滑移抗傾覆能力通過驗算，確?；A安全可靠。第三，位于山頂高層建筑的鞭梢效應比較明顯，振動放大，烈度比平地會提高。依據《建筑抗震設計規(guī)范》，當邊坡高度較高或者建筑處于山嘴、高聳孤立的山丘、強風化巖石陡坡時，需要考慮水平地震影響系數的放大。第四，建筑處于邊坡上時風荷載需要放大。根據《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50011—2010）8.2.2條，對于山區(qū)建筑，風壓高度變化系數除按平坦地面粗糙度的類別確定外，尚應根據地形條件進行修正。多高層坡地建筑需優(yōu)先選用樁基礎，針對坡地建筑起伏很大的地層，樁基礎具有傳力直接，安全度高，成本低的優(yōu)點，當條件不允許在建筑上方坡體中設計支擋結構時，樁基礎還需兼顧具有坡體抗滑作用，在設計過程中，應與巖土工程師配合，可采用邊坡規(guī)范折線滑動法計算作用于樁基礎上的剪切力，對樁基礎的箍筋和箍筋間距進行設計。當承載力不夠時應加大樁身直徑、箍筋直徑和加密箍筋間距，或者采用矩形樁及長橢圓形樁，利用截面模量較大的方向抵抗下滑力。坡地建筑樁基礎特殊的地方還有其嵌巖深度，應從巖體破裂面以外水平長度大于2m開始計算，且滿足相鄰樁底連線與水平線之間夾角不大于45°。依據“樁底部應力擴散的范圍內沒有巖體的臨空面”要求，臺階地上外邊界的樁基基礎埋深應低于臺階地高度，樁基基礎應滿足上述相應要求。因此，人工挖孔灌注樁的樁長度與樁所在的位置相關。當樁長小于6m或者樁長大于6m但長徑比小于3時應按樁墩基礎考慮，使用天然地基承載力特征值作為樁端承載力特征值計算。當樁基基礎嵌固于巖體中時，按照《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007—2011）6.5.1條要求，巖石地基無須進行地基變形計算，樁與樁之間應設置基礎拉梁確?；A的整體性。

5坡地建筑設計過程中應重視的地質災害

使地質災害產生的因素可劃分成天然的地質災害及人為的地質災害。自然地質災害是指自然條件下的地殼活動等由地球動力作用產生的不受人為控制的自然災害，如地震等；人為地質災害則是指人類在開發(fā)過程中對自然條件和地質情況進行人為的改造活動和作業(yè)引發(fā)的災害，如泥石流、滑坡、塌陷等，坡地建筑受影響的地質災害主要是人為的地質災害。

5.1滑坡災害

滑坡是坡地建筑中最為容易出現的地質災害，產生原因一般為原有地質條件差和人為施工影響。隨著人為工程活動的變多，自然條件下的坡地被大幅度改造，在邊坡施工和地基基礎施工過程中，經常采用強行開挖和爆破的方法，極其容易導致滑坡，給人民的生命財產安全造成嚴重影響。

5.2泥石流災害

泥石流是破壞力極強的地質災害，具有很強的破壞性和爆發(fā)性。泥石流地質災害一般只有幾個小時，主要發(fā)生在地質構造復雜和地表巖石破碎的地區(qū)，這些地區(qū)的強降水會導致泥石流的頻發(fā)。坡地建筑設計時應提前進行詳細場地地質調查，選址時應避開泥石流危險地段。

5.3崩塌災害

崩塌同樣是坡地建筑中容易出現的一種地質災害，是由于斜坡承受不住巖石和土體的重量，進而引起土體墜落堆積在坡腳的現象。崩塌主要是邊坡施工作業(yè)和排水工作容易產生土洞、土方堆積，從而導致崩塌災害；引起的原因是邊坡施工方式錯誤，未提前進行技術交底和操作培訓，導致未及時清除危巖、覆土荷載分布不均勻，坡體失去平衡從而引發(fā)崩塌。防止崩塌的措施主要有進行科學合理的坡地建筑規(guī)劃和邊坡設計，提前清理邊坡，減小邊坡的坡率至合理范圍，對邊坡進行噴錨加固等。

5.4沉降災害

沉降災害是一種嚴重的地質災害，大多發(fā)生在一些土層復雜、土質疏松的區(qū)域以及山坡的向斜凹槽區(qū)域，充填土層由砂土、黏土和淤泥等成分組成，具有薄、疏松和易變形的特點。坡地建筑施工時會大面積開發(fā)地下空間，這將導致松土層更易出現沉降，導致地面出現了大規(guī)模裂縫，影響建筑的整體安全。

6在坡地建筑地基基礎設計時可采取的防治地質災害的措施

6.1合理預估和檢測災害

在地質調查試驗和分析的前提下，設計師應對坡地建筑場地地質災害發(fā)生概率進行詳細的評估。地質災害主要體現為歷史性的地質災害及潛在的地質災害兩種。為了防止這兩種地質災害的產生，在坡地邊坡和坡地建筑地基基礎施工前，應做好潛在地質災害的調查和歷史遺留地質災害研究，對災害發(fā)生的地點、概率及危害程度作出全面的評估。為了盡早地發(fā)現地質災害，勘察單位應結合當地的地質、氣候以及水文條件，明確地質災害發(fā)生的概率、范圍和強度，將場地劃分為危險區(qū)與安全區(qū)。對危險區(qū)的不穩(wěn)定坡體提前進行清理和加固；在高差較大位置分階段設計，設置擋土墻進行支擋。對基礎處于軟弱土層上方時進行合理的基礎選型或提前進行地基處理，盡量從技術層面提前做好預防措施，避免和減少地質災害的發(fā)生。邊坡處理和建筑施工單位應提前制定危險發(fā)生時的撤離方案和緊急避險預案，確保人員安全。

6.2在總圖設計中將多高層坡地建筑融合于環(huán)境

多高層坡地建筑地基基礎的設計施工過程中，可充分與場地周邊地質環(huán)境融合在一起，可以整平坡地為許多連續(xù)的臺階地,建筑物跨過各級臺階沿著坡建造等。坡地建筑需合理科學地進行設計，優(yōu)化規(guī)劃總圖方案和邊坡處理方案。為了更好地減少地質災害，在總圖設計時應與結構巖土設計進行前期協調?？倛D設計是全部場地的總體規(guī)劃設計，涉及場地功能區(qū)布置、道路規(guī)劃等，獲批后原則上無法改變。對坡地建筑來說，與平地建筑最大的不同就是坡地道路的坡度控制與調整應考慮依山而布置的原則。設計重點一般在建筑物及道路的布置上、場地平整挖填方平衡分析。對于低矮緩坡地采用擋墻支擋邊坡邊緣即可，對于支當面條件復雜，高填、深挖的場地，采用擋墻支擋就不滿足要求且它的高度有限，按照《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330—2013），擋墻總高度應控制在10m以內，外露8m。采用高擋墻設計時，擋墻厚度增大，占地變寬，對已有自然坡的挖方將更多（擋墻同時增高），擋墻前趾地基強度也會有問題。對于高填方場地，應綜合細化分析協調處理。對于過大的挖方工程，其邊緣支擋已不是普通支擋結構可勝任的邊坡處理問題，將會涉及山體滑坡等穩(wěn)定問題，因此結構、巖土等設計工作的早期介入，對總圖設計的布置、挖填方的調整控制、建筑物基礎穩(wěn)定條件分析等，有至關重要的作用。

7結束語

隨著城市建成區(qū)不斷地擴大,建筑有時需要建在坡地上。在坡地上建造較多的多高層建筑時,應將其整平為一些連續(xù)的臺地,建筑物跨過各級臺地依坡建造。在這種場地上建造房屋,地形、地貌及地質條件很復雜,其總圖、結構設計及施工有其重要性及特殊性。有可能設計出風格獨特的作品,也可能由于結構設計及施工不合理而造成事故。多高層建筑建在斜山坡上時,建筑及結構設計的重點是總圖設計、邊坡處理、支擋設計，多高層地基基礎設計、風荷載地震荷載放大處理以及地質災害防治問題。在設計多高層坡地建筑的地基基礎過程中，應提前進行詳細的地質調查和分析，充分結合場地地質條件和地形進行建筑方案規(guī)劃設計總圖設計及邊坡處理，嚴謹科學地進行邊坡、基礎和上部結構設計。充分分析土質和水文環(huán)境等因素的影響，根據不同環(huán)境和地質采取相應的設計方案，為減少地質災害安全隱患，最大限度地設計科學合理的基礎方案。地基基礎施工時，施工方案應盡量體現設計意圖，為多高層坡地建筑地基基礎的安全交付使用保駕護航。

參考文獻：

[1]鄭輝.坡地建筑地基基礎設計及地質災害防治[J].住宅與房地產,2020(6):86.

[2]覃澤博.坡地建筑地基基礎設計及地質災害防治[J].建材世界,2019(1):53~55.

作者:于響 單位:株洲市規(guī)劃設計院