基礎(chǔ)與地基處理的一些設(shè)計(jì)心得

摘要:基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一部分，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)體系及不同的地基情況采用何種基礎(chǔ)形式，以及面對(duì)不良的地基情況采用何種地基處理方案是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。好的基礎(chǔ)形式與科學(xué)的地基處理方案可以提高結(jié)構(gòu)的安全性，同時(shí)也會(huì)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞:基礎(chǔ) 地基處理

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中包括基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和對(duì)地基的處理。基礎(chǔ)與地基處理的方案是否恰當(dāng)將直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。現(xiàn)結(jié)合本人幾年來(lái)的一些工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)基礎(chǔ)形式與地基處理方案的選擇作一個(gè)簡(jiǎn)單的分析。

基礎(chǔ)是建筑物和地基之間的連接體。基礎(chǔ)把建筑物豎向體系傳來(lái)的荷載傳給地基。從平面上可見(jiàn)，豎向結(jié)構(gòu)體系將荷載集中于一點(diǎn)，或形成線形荷載，地基作為最終支承機(jī)構(gòu)為上部結(jié)構(gòu)提供的是一種分布的承載能力。

如果地基的承載能力足夠大，則基礎(chǔ)的分布方式可與豎向結(jié)構(gòu)的分布方式相同;但有時(shí)也因?yàn)榈鼗蚝奢d的因素，需要采用滿鋪的筏形基礎(chǔ)，筏形基礎(chǔ)擴(kuò)大了地基接觸面，從而克服了地基承載力不足或荷載太大所帶來(lái)的問(wèn)題，但它的造價(jià)通常要比獨(dú)立基礎(chǔ)高的多，因此只在必要時(shí)才使用。不論哪一種情況，基礎(chǔ)概念都是把集中荷載分散到地基上，使荷載不超過(guò)地基的長(zhǎng)期承載力。我們?cè)诔醪皆囁銜r(shí)，最好先計(jì)算房屋結(jié)構(gòu)的大致重量，并假設(shè)它均勻的分布在全部面積上，從而得到平均的荷載值，可以和地基本身的承載力相比較。如果地基的容許承載力大于4倍的平均荷載值，則用單獨(dú)基礎(chǔ)可能比筏形基礎(chǔ)更經(jīng)濟(jì);如果地基的容許承載力小于2倍的平均荷載值，那么建造滿鋪在全部面積上的筏形基礎(chǔ)可能更經(jīng)濟(jì)。如果介于二者之間，則用樁基較為合理。此法一般只適用于民用建筑，工業(yè)建筑因受工藝條件的制約，確定的基礎(chǔ)形式一般不是上述最經(jīng)濟(jì)的，但在方案設(shè)計(jì)時(shí)也可用此法做一估算，對(duì)設(shè)計(jì)思路也有一定的指導(dǎo)性。

建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑體型與功能要求、荷載大小和分布情況、相鄰建筑基礎(chǔ)情況、施工條件和材料供應(yīng)以及地區(qū)抗震烈度等綜合考慮，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)型式。砌體結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用剛性條形基礎(chǔ)，如灰土條形基礎(chǔ)、C15素混凝土條形基礎(chǔ)、毛石條形基礎(chǔ)等，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于2.5m時(shí)，可采用鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗^差，為滿足地基強(qiáng)度和沉降要求，可采用樁基。另外，在相鄰建筑物很近，無(wú)法布置其他基礎(chǔ)時(shí)候，樁基礎(chǔ)也是一種很好的解決辦法。比如一些加層改造工程，采用人工挖孔擴(kuò)底灌注樁就很好的解決了地基承載力不足的問(wèn)題。但其只適用于地下水水位較深，或能采用井點(diǎn)降水的地下水水位較淺而持力層較淺且持力層以上無(wú)流動(dòng)性淤泥質(zhì)土。

當(dāng)天然地基不能滿足承載力或沉降等要求時(shí)我們要考慮地基處理，地基處理設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的共同作用，必要時(shí)應(yīng)采取有效措施，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，以增加建筑物對(duì)地基不均勻變形的適應(yīng)能力。對(duì)已選定的地基處理方法，宜按建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)，選擇代表性場(chǎng)地進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并進(jìn)行必要的測(cè)試，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和加固效果，并為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

在工程中常用的地基處理方法有以下幾種:

①換填墊層法，它適用于淺層軟弱地基及不均勻的、局部的地基的處理。工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中一些設(shè)備基礎(chǔ)地基常用此法處理，取得了很好的效果。但是如果處理的深度過(guò)大，則很不經(jīng)濟(jì)，另外在施工的過(guò)程中碾壓質(zhì)量也不好控制。

②強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。強(qiáng)夯法主要用來(lái)提高土的強(qiáng)度，減少壓縮性，改善土體抵抗振動(dòng)液化能力和消除土的濕陷性。按以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，單擊夯擊能為2000kN·m的情況下，有效加固深度可以達(dá)到4~7m左右。如果被處理土層層底起伏較大，可在強(qiáng)夯后的地基頂部加500mm厚的砂石褥墊層，以調(diào)整其不均勻性，砂石褥墊層的壓實(shí)系數(shù)大于0.97。強(qiáng)夯法在場(chǎng)地較大及周圍建筑物較少的情況下比較適用，但應(yīng)做全面的統(tǒng)一規(guī)劃，以防一個(gè)場(chǎng)地強(qiáng)夯后立即修建建筑物，導(dǎo)致相鄰其余場(chǎng)地再用強(qiáng)夯受到限制。實(shí)例:某高爐煤氣發(fā)電廠的化學(xué)水處理車間，基礎(chǔ)下為4-6m的素填土及少量建筑垃圾，采用20t重錘，吊鉤10m，高強(qiáng)度點(diǎn)夯三遍，低能量滿夯兩遍，地基承載力特征值可達(dá)到180kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

③振沖法。振沖法分加填料和不加填料兩種。加填料的通常稱為振沖碎石樁法。振沖法適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)粘土、素填土和雜填土等地基。實(shí)例:某電廠的主廠房，基礎(chǔ)下為6-8m的雜填土，采用75kw振沖器，樁徑400mm，樁距1.6m，樁長(zhǎng)約16m，樁底持力層為粉砂層，處理后復(fù)合地基承載力可達(dá)320kPa，振沖碎石樁地基頂部加500mm厚的碎石褥墊層，以調(diào)整其不均勻性，復(fù)合地基同時(shí)滿足了主廠房柱基礎(chǔ)和加熱器平臺(tái)柱基礎(chǔ)的承載力和沉降要求，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

④水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)法。它適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。基礎(chǔ)和樁頂之間需設(shè)置一定厚度的褥墊層，保證樁、土共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基。該法適用于條基、獨(dú)立基礎(chǔ)、箱基、筏基，可用來(lái)提高地基承載力和減少變形。和樁基相比，由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載力，工程造價(jià)一般為樁基的1/3~1/2，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常顯著。由于CFG樁復(fù)合地基技術(shù)具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制、工程造價(jià)低廉的特點(diǎn)，在一些工期要求很短的工業(yè)建筑工程中深受設(shè)計(jì)人員和業(yè)主的青睞。

在確定地基處理方案時(shí)，宜選取不同的多種方法進(jìn)行比選。方案選擇應(yīng)針對(duì)被處理土的性質(zhì)，水位情況及基礎(chǔ)形式和上部荷載的大小綜合判斷。

基礎(chǔ)形式及地基處理方案的選擇首先應(yīng)按照上部結(jié)構(gòu)類型及受力特點(diǎn)來(lái)確定，另外還需充分考慮地基土及水文的情況，并結(jié)合本地區(qū)的施工工藝和習(xí)慣做法，這樣才能兼顧基礎(chǔ)的安全性與經(jīng)濟(jì)性。