談建筑基礎(chǔ)設(shè)計

杜文 王勉

(中國建筑西北設(shè)計研究院有限公司，陜西西安 710018)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，建筑施工技術(shù)和建筑材料的不斷更新和進(jìn)步，人們對建筑物的功能要求也越來越高了，不僅要滿足基本的使用功能，同時還要滿足抗震等一些特殊的要求，這也就提高了人們對建筑物基礎(chǔ)設(shè)計的要求。

1 建筑的基礎(chǔ)設(shè)計需考慮的因素

基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑上部的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)模、荷載、整體剛度、對不均勻沉降的敏感性以及建筑下部工程地質(zhì)條件、地層結(jié)構(gòu)、各土層的物理力學(xué)性質(zhì)、地基承載力、地下水位埋深與水質(zhì)、當(dāng)?shù)貎錾畹纫蛩匾虻刂埔诉M(jìn)行。當(dāng)然，施工技術(shù)和施工材料等其他因素，也是全面考慮基礎(chǔ)形式選擇的條件。

2 地基基礎(chǔ)方案的類型

當(dāng)建筑場地土質(zhì)均勻、堅實、性質(zhì)良好、地基承載力也適宜時，對于一般建筑，可將基礎(chǔ)直接做在淺層天然土層上，稱為天然地基上淺基礎(chǔ)。以下有幾種常用基礎(chǔ)形式及適用情況。

砌體結(jié)構(gòu)常采用的是剛性條形基礎(chǔ)。常用的有灰土條形基礎(chǔ)、毛石混凝土條形基礎(chǔ)以及四合土條形基礎(chǔ)等。如果基礎(chǔ)的寬度超過2.5 m時，也可采用柔性基礎(chǔ)即鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。

框架結(jié)構(gòu)、無地下室、地基土剛性比較強(qiáng)、上部荷載作用也比較小時，適宜選用單獨的柱基，并且要設(shè)置一些柱基間拉梁來承擔(dān)一層墻體，或者是采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)來增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。但在地基剛性比較弱、荷載的作用力也比較大時，為了有效的增強(qiáng)建筑的整體性，避免地基的不均勻沉降，則應(yīng)該選擇十字交叉梁條形基礎(chǔ)。如果上述的基礎(chǔ)強(qiáng)度仍不能滿足建筑設(shè)計的要求，也可以選用梁筏基礎(chǔ)。

框架結(jié)構(gòu)、有地下室、上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)的不均勻沉降的要求比較嚴(yán)格而且對于基礎(chǔ)的防水功能要求也比較高時，可選用梁筏基礎(chǔ)。它對上部建筑物荷載大、地基軟弱、地下防滲要求高的建筑具有明顯的優(yōu)勢。

高層建筑荷載大、高度大，按照地基穩(wěn)定性的要求，基礎(chǔ)埋置深度大，常采用箱形基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)由現(xiàn)澆的鋼筋混凝土底板、頂板、縱橫外墻與內(nèi)隔墻組成箱形整體。它剛度大、整體性好，可利用箱形空間作為停車場、商場活動廳儲藏室、設(shè)備層等。

當(dāng)建筑地基土層軟弱，壓縮性高，強(qiáng)度低，無法承受上部荷載時，需經(jīng)過人工加固處理后作為地基，稱為人工地基。一般采用的加固處理地基的方法，有機(jī)械壓實法、強(qiáng)夯法、換土法、預(yù)壓固結(jié)法、擠壓法、沖振法、化學(xué)加固法等。

當(dāng)建筑地基上部土層軟弱，設(shè)計天然地基淺基礎(chǔ)不滿足地基強(qiáng)度或變形要求，或是采用人工加固處理地基不經(jīng)濟(jì)或時間不允許時，可采用樁基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)。當(dāng)處于地震區(qū)高層建筑埋置深度不小于建筑物高度的1/15，采用淺基礎(chǔ)不能滿足要求，也就只能用樁基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。

常用的深基礎(chǔ)類型包括:樁基礎(chǔ)、大直徑樁墩基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻、裝箱基礎(chǔ)等等。此處將應(yīng)用廣泛的樁基礎(chǔ)著重介紹。在建筑基礎(chǔ)設(shè)計中，樁型的選擇必須結(jié)合建筑物的實際使用要求、工程地質(zhì)狀況、上部結(jié)構(gòu)類型、施工條件、荷載大小與分布情況、周圍環(huán)境等因素，合理選擇最為合適的樁型，從而保證設(shè)計方案更具可行性。

預(yù)制樁，其中包括:預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、混凝土方形樁等，主要適宜持力層上覆蓋為松軟土層，沒有堅硬的夾層，對稍密、密實的中間夾層或碎石土難以穿越，且不能穿越凍脹性質(zhì)明顯土層;持力層頂面的土質(zhì)變化不大，樁長易于控制，減少截樁或多次接樁;水下樁基工程;工期比較緊的工程，因已在工廠預(yù)制，可縮短工期。常用的施工方法有:錘擊法、靜壓法等，在國內(nèi)的建筑基礎(chǔ)設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。

灌注樁系指在工程現(xiàn)場通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。對于淤泥、粘土、砂層、巖石等各種土層都適用，且能在水位以下施工，施工工藝也比較成熟，承載力大。對于多層、小高層等建筑，可以考慮用小直徑的摩擦樁或摩擦端承樁，利用上部土層的樁側(cè)及樁端阻力，單樁豎向承載力可達(dá)100 t～300 t左右。對于高層、超高層等建筑，可以考慮采用大直徑的端承樁，穿過軟弱土層并錨入基巖，以巖層作為持力層，單樁豎向承載力可達(dá)300 t～1 000 t左右甚至更高鋼樁，其中主要包括:H型鋼樁、鋼管樁等，但是由于整體工程費用較為昂貴，一般工程中不宜采用。在建筑基礎(chǔ)設(shè)計中，如果場地的硬持力層相對較深，如果采用超長摩擦樁、混凝土預(yù)制樁、灌注樁存在工藝或技術(shù)方面的難題，可考慮在設(shè)計方案中采用鋼樁，其可以穿過較硬的土層、風(fēng)化巖層。

3 建筑基礎(chǔ)設(shè)計的注意事項

在建筑基礎(chǔ)設(shè)計中，結(jié)合筆者的設(shè)計經(jīng)驗，總結(jié)了以下注意事項:

1)基礎(chǔ)設(shè)計中必須考慮建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載，以及基礎(chǔ)與地基之間的共同作用，并采取有效的強(qiáng)化措施，以加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的實際剛度與強(qiáng)度;2)對于已經(jīng)選定的建筑基礎(chǔ)設(shè)計方案，應(yīng)按照建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計等級，選擇最具代表性的場地進(jìn)行現(xiàn)場試驗與測試，以檢驗各種設(shè)計參數(shù)與加固措施的實際效果，避免在施工中遇到各類問題;3)在建筑基礎(chǔ)設(shè)計過程中，必須按照基礎(chǔ)的承載力確定其面積及樁基埋深等，對于基礎(chǔ)的承載力特征值等進(jìn)行必要的修正;4)在符合規(guī)定的受力范圍內(nèi)，如果存在軟弱下臥層的問題，必須經(jīng)過認(rèn)真的計算與試驗，進(jìn)行軟弱下臥層承載力的驗算，從而得出正確的設(shè)計方案;5)根據(jù)建筑物各部分結(jié)構(gòu)荷載的差異，以及建筑物之間的施工順序與聯(lián)系方法等，在基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范與地區(qū)經(jīng)驗，對于基礎(chǔ)變形允許值及相關(guān)參數(shù)提出相應(yīng)的設(shè)計要求;6)復(fù)合建筑基礎(chǔ)設(shè)計中，應(yīng)滿足建筑物承載力與變形的基本要求，特別是在膨脹土、欠固結(jié)土、可液化土、濕陷性黃土等特殊地質(zhì)條件下進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計時，必須綜合考慮土體的實際性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)氖┕づc強(qiáng)化工藝。

綜上所述，在建筑基礎(chǔ)設(shè)計中，必須綜合考慮各方面的問題與影響因素，采取先進(jìn)的工藝與技術(shù)措施，從而保證設(shè)計方案更具科學(xué)性、合理性與可行性，保證建筑工程項目整體建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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