關于山地別墅基礎設計特點與方法的探討

摘要：山地別墅基礎設計是整個山地別墅設計環節中不可缺少的重要組成部分，基礎處理成功與否間接影響別墅造價成本控制，并決定了結構的安全性，本文根據筆者自身的工作經驗，總結了一些山地別墅設計中需要注意的問題及相關處理方法，供同行參考。

關鍵詞：設計；技術；處理方法

引言

山地別墅在建造過程中通常根據山體走勢依山而建，達到建筑與自然的和諧，這在一定程度上也避免了大量土方開挖與回填，降低山體基層處理的難度，從而節約了人工及機械開挖成本，依山勢起伏，錯落有致的設計，也使得建筑在空間立面及平面布置上更加豐富靈動，賦予了建筑一種音樂的靈魂，基于此種設計理念，實際工程基礎結構設計中需因勢利導，對勘察資料、施工難度、基礎類型選擇等多方面因素進行綜合分析，選擇經濟性良好，且施工方便的基礎方案、施工工藝和作業方法。

1.選擇山地作為別墅建設用地的必要性

在中國盡管疆域幅員遼闊，但是實際用于可建設用地較為稀缺，再加上近些年城市化進程的不斷推進，城市周邊的土地以輻射狀形式，逐漸成為各大房地產商追逐的香餑餑，而別墅作為新型高端房產消費產品，在其選址及建筑周邊環境、交通物流、國家及地方審批政策等方面考慮上更加嚴格，因此選擇在風景秀麗的山地建設將逐漸成為日后別墅項目的主流，符合我國基本國情，且可有效利用豐富的山地資源。發展山地別墅將在未來若干年內成為一種趨勢，一定程度上緩解城市土地資源的短缺，也可帶動項目周邊的經濟發展。當然開發此類項目同時，務必要對周邊環境的保護與可持續發展作一長遠規劃，使山地恬靜秀美的自然環境在不被破壞的前提下，真正成為人們修身養性、繁衍生息的宜居之地。選擇山地別墅是人們回歸大自然、擁抱大自然的精神向往，是對生活品質孜孜不倦追求的直接表現。在經濟日益繁榮的今天，設計并建設多樣風格、結構安全可靠的別墅，也成為考驗當代設計師與工程建設者的神圣使命。

2.山地別墅的設計組成及生態特殊性

山地別墅在設計上大體分為幾個部分：①別墅的選址、方案設計及施工圖設計，主要闡述別墅項目定位規模、概況及生態建筑理念、設計風格、結構選型等。②山地別墅室外景觀設計及地質災害預防設計，其中涉及到山地別墅的日常維護，以及對山洪、泥石流、塌方、滑坡等的預防。我們在設計中需要各個專業緊密配合，融匯貫通，將各個階段可能遇到的問題，提前在設計中予以解決，尤其像建筑專業與景觀專業的地面標高確定，如果存在問題，將來可能導致結構專業在處理過程中，產生偏差，使得使用功能上不滿足要求。因此，設計成果在校對和審核過程中，需要嚴格把關。施工人員在拿到圖紙后也應對各設計圖紙中仔細查閱，并組織圖紙會審，對圖中的遺留問題應在圖紙會審中提出，要求設計師予以明確回復。

山地別墅是建立在普通生態別墅理論的基礎上，它將建筑設計的相關生態因素與經濟社會系統緊密結合，建立起一種平衡的生態觀點，并將自然生態與人、環境共同建立起動態的平衡關系。山地生態有著其特殊性，水文、植被、地質、地形、氣候、這幾大要素之間是相互聯系，因此在進行山地別墅建筑底層及地下室平面設計時，要充分結合建設用地山體的土層地質結構和形態進行處理，對山地別墅在結構基礎設計中與建筑設計平面布置存在的主要矛盾反復梳理，并且合理運用“疊加分析法”將保證原生態平衡放在首位的前提下，不斷調整優化方案平面布置及豎向布置，盡量減少山體土方開挖或回填處理的工程量。

3.山地別墅地質災害預防與治理

在山地別墅的設計中，由于選址的原因，在山谷地帶的別墅項目，經常會面臨在雨季時如何預防和治理洪水、泥石流等問題，這些關系到別墅項目的可行性及業主們的人身安全保障，尤其需要引起足夠重視，現階段的山洪防治主要分為兩大類，蓄水為主和疏導為主。在蓄水為主的治理方法中，又分為水土保持和水庫利用，水土保持主要是利用修建防洪建筑、植被、造林等一系列措施，來確保建筑物沿坡向上方的土體穩定，或者在上游有利部位修筑水庫，利用水庫來進行攔截和滯蓄洪水，以減少洪水對下游建筑物周邊的基礎土層進行沖擊，保證建筑持力層及附近土體結構穩定。而疏通方法是依靠修建防洪堤壩和疏通河溝的方法來完成的。例如在別墅項目中合適部位，在規劃前考慮泄洪渠等措施，可有效的規避風險。修筑防洪堤也可以有效增加建筑地面標高，并且能有效提高建筑所在地附近河槽的抗沖刷能力。這兩種防洪措施都要以縮短河溝長度、降低水位、縮小山洪破壞面積為主要設計方向。

近些年在我國山區，由于惡劣天氣、人為對植被的破壞導致水土流失等原因，引發地質災害多發現象較為普遍，所以在防治過程中要針對建筑所面臨的危害，有的放矢，針對性地根據所產生的原因進行治理，不同的治理手段所產生的效果各不相同，所投入的人力、物力、財力也是天壤之別。因此在有地質災害隱患的地區建造別墅項目前，需要做詳盡的可行性研究報告，并對處理方案進行經濟性比較衡量，花最少的代價達到預期的效果。

地質災害的治理措施主要考慮以下幾個方面：水土保持、邊坡防護、建筑抗震。其中有效的防治措施有：水土保持方法，又分為農藝法和工程法兩種。農藝法是利用高壓噴射種子、鋪設植被帶、草皮等方法，對大面積的裸露坡地進行覆蓋，這種方法較為經濟，而且可以跟工程法相互結合。而工程法就是通過澆筑混凝土擋墻、砂漿護坡等形式進行防護，這種方法工程量大，施工成本高和工期也相對很長，比較適用于地質災害發生后的補救處理和地形復雜的地段防治處理。

4.山地基礎設計的基本原則

山地建筑基礎設計時，需要仔細考慮三個方面問題：巖層表面的傾斜程度、上覆土層的力學性能和建筑物類型與上部作用荷載的大小。最不利的地質條件為巖石傾斜面的突變，有時可能從較緩的傾斜突然變化到較陡的傾斜基巖面。

因此在做山地建筑基礎設計時，需要遵循一定的設計原則，主要有以下幾個方面，需要設計者認真考慮：

（1）持力層中是否存在巖石出露部分，這些部位容易引起基礎應力突變，必須鑿平處理，用一定厚度的砂、土或其他柔性材料置換，一般稱作褥墊。設置褥墊的意義主要使巖石與基礎相接觸面的應力均勻，避免出現過大的集中應力。因此，必須根據土層變形量，仔細計算褥墊的厚度，以減少巖石與土之間的差異變形量。但值得注意的是，如果巖石出露在建筑物中部時，即使采取了上述措施，建筑物也仍有破壞的可能性。遇到這種情況時，除設褥墊外，還需要對基層巖體進行必要的處理。

（2）別墅項目基礎持力層埋置深淺不一或者埋置深度較大，淺層土承載力又偏小時，通常視土層構造情況，采取人工挖孔樁、柱墩等形式，使上部結構荷載有效地傳遞到下部較好土層。這種處理方法在山地別墅中相當普遍，處理后建筑物沉降也非常小。

（3）對于普通兩層磚混結構的別墅，較多的是做墻下條形基礎，在坡地處基礎標高通常變化比較大，應根據建筑設計要求，處理好標高關系。

（4）對框架結構一般不需作特別的地基處理。但圍護墻體應根據情況采取有效的措施。局部設地下室時，地下室外墻防水、防潮應有可靠的措施。

5.山地別墅建筑基礎處理特點

基礎設計時，土層中如果出現巖土交錯過大，極易出現不均勻沉降，造成建筑物整體傾斜，引起墻體開裂等現象。另外基礎不穩定對建筑物的結構安全和居住舒適度都會帶來直接的影響。因此在整個地基處理的過程中，可以根據建筑地面標高的設定，預先對山地表層進行開挖，每次開挖厚度為50cm左右。然后在設定標高的土層上加鋪砂墊層，以解決地基不均勻和改善基礎持力層材料的物理力學指標。經處理后的地基被視為是均勻地基，在此條件下，結構的基礎形式采用的是墻下條基或者柱下獨基，設計時將每片墻柱下的地基凈反力調整得較為接近。使得上部結構的荷載對地基產生的附加應力也大小一致，確保結構不會因地基凈反力差異較大而導致建筑物產生不均勻沉降。另外，需增強上部結構整體剛度，以保證有足夠的抵抗局部變形的能力，對于磚混結構，通常在基礎中加設地圈梁，而且在結構的每層樓面處都要增設混凝土圈梁。圈梁與墻體轉角、縱橫墻交接處的構造柱連成一個整體，以起到分割墻體、增加房屋整體剛度的作用。構造柱與墻體也需按規范要求，設置一定量的拉結筋，這樣可以使磚混結構的延性得到有效的改善。

6.結束語

社會經濟發展日新月異，居住環境不斷改善與提高，需要我們這一代建筑各專業的設計師對現代建筑設計技術的精益求精，并不斷繼承與發揚前輩們的智慧結晶，發揮主觀能動性，不斷地創新、打造新穎別致的中式或歐式精品別墅樓盤，滿足人們日益增長的居住需求。

參考文獻

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收稿日期：2013-4-17

作者簡介：楊文兵（1979-），男，助理工程師，本科，主要從事建筑結構設計工作。