建筑地基勘察及地基基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化

李忠易

摘 要：建筑工程是保障經(jīng)濟發(fā)展及生活水平得以提高的基礎(chǔ)性建設(shè)工程，一旦建筑存在安全隱患，則會對使用者的人身及財產(chǎn)安全造成嚴重影響。因此要通過控制地基工程的設(shè)計方案及施工質(zhì)量來避免建筑上部結(jié)構(gòu)受到嚴重損害。地基勘察是保障基礎(chǔ)設(shè)計工作得以順利開展的條件，因此要重視采用科學合理的技術(shù)對建筑工程的地基進行勘察。本文分析了建筑地基勘察的相關(guān)問題，包括布置地基勘察點的方法及地基勘察技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上探討了建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化策略，包括地基基礎(chǔ)設(shè)計的基本方法，基于建筑地基勘察的地基基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化實例。

關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ)；地基勘察；建筑；基礎(chǔ)設(shè)計；優(yōu)化

建筑地基的變形特性、承載能力及穩(wěn)定性等是決定建筑上部結(jié)構(gòu)安全性及穩(wěn)定性的重要因素，因此在設(shè)計地基基礎(chǔ)之前應(yīng)進行相應(yīng)的地質(zhì)勘察工作，以便能夠了解地基地下水、巖土力學性質(zhì)及構(gòu)成情況，從而為建筑基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計、地基施工質(zhì)量的改善提供必要的依據(jù)。

1.建筑地基勘察分析

1.1布置地基勘察點的方法

在對建筑地基工程進行勘察時，應(yīng)采用以下布點方法：（1）優(yōu)先考慮將勘察點布置于建筑角點或周邊線上，或布置于建筑群范圍內(nèi)。如建筑下臥層具有較大的起伏度，應(yīng)適當增加勘察點布置的密度，以便能夠有效探明建筑的受力層。（2）對于主要的受力基礎(chǔ)，應(yīng)注意布置單獨的勘察點；如建筑當中存在高聳結(jié)構(gòu)物，則應(yīng)確?？辈禳c>3個。（3）在勘察高層獨棟建筑地基基礎(chǔ)時，應(yīng)根據(jù)已有的詳細地質(zhì)勘查資料布置4個以上勘察點，從而保證地基基礎(chǔ)的均勻性評估能夠滿足工程設(shè)計要求[1]。此外，在對高層建筑數(shù)量較多的密集建筑群的地基進行勘察時，應(yīng)適量減少勘察點，但應(yīng)在每棟建筑的基礎(chǔ)上至少設(shè)置1個勘察點。（4）應(yīng)根據(jù)勘察方法，如觸探或鉆探等布置勘察點，并在考慮勘察方法的基礎(chǔ)上考慮地基地質(zhì)條件的特殊性，以確保地基勘察能夠為基礎(chǔ)設(shè)計提供有價值的參考資料。例如，對于殘積土、風化巖、膨脹巖土及濕陷性巖土等地質(zhì)較為復(fù)雜的區(qū)域，可根據(jù)現(xiàn)場施工要求增加適量的探井。

1.2地基勘察技術(shù)

目前常用的勘察技術(shù)包括以下幾種：（1）觸探。目前在地基勘察中使用的觸探技術(shù)包括動力觸探與靜力觸探兩種。利用觸探頭作用于土層時所受到的側(cè)壁阻力、錐尖阻力可對地基單樁承載力、壓縮性能及土壤承載力進行估算。（2）鉆探。在地基勘察中利用鉆探技術(shù)可方便于劃分、鑒別地層，鉆探中所使用的鉆機包括沖擊鉆機與回轉(zhuǎn)鉆機兩種，沖擊鉆機的鉆頭可以直接擊碎地層，當?shù)貙颖粨羲榧般@孔形成后，直接利用抽筒將擾動土壤、巖石碎塊提取出來進行分析即可[2]。回轉(zhuǎn)鉆機可磨削地層，并通過管狀鉆具提取巖芯標本。（3）坑探?？犹竭m用于復(fù)雜地質(zhì)條件地層結(jié)構(gòu)的勘察，探井一般被設(shè)置為圓形、矩形，其深度應(yīng)為2m～3m；如需增加探井的深度，則應(yīng)注意對坑壁進行加強支護。

2.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化分析

2.1地基基礎(chǔ)設(shè)計的基本方法

為了能夠優(yōu)化建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計方法，應(yīng)注意做好埋深設(shè)計、拓展地基基礎(chǔ)計算與承載力設(shè)計工作。（1）埋深設(shè)計。埋深設(shè)計會對地基的變形性及強度、建筑上部結(jié)構(gòu)的滑移性及穩(wěn)定性、建筑的使用性能及安全性等產(chǎn)生一定的影響。為了方便于上部結(jié)構(gòu)的施工及節(jié)省投資，則可以在確保建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全的基礎(chǔ)上考慮淺埋[3]。如不存在基巖，則基礎(chǔ)埋深應(yīng)>0.5m；為防止基礎(chǔ)外露，則應(yīng)保證基礎(chǔ)頂面比設(shè)計地面低100mm左右。（2）拓展地基基礎(chǔ)計算。在計算拓展基礎(chǔ)時，應(yīng)考慮地基變形性能及承載力，并依據(jù)剪切及沖切基礎(chǔ)變階處及基礎(chǔ)設(shè)計高度進行計算；此外，應(yīng)采用抗彎計算法對基礎(chǔ)底板當中的具體配筋數(shù)量進行計算，從而確?；A(chǔ)底板能夠有效承重[4]。（2）承載力設(shè)計。在確定承載力的特征值之前必須進行載荷試驗，即利用載荷板向地基土體施加荷載，從而對土體承載力進行分析的一種試驗方法。此外，如在確定承載力時采用面積為0.2m2～0.5m2的壓板，則荷載應(yīng)取s/b=0.010～0.045。

2.2基于建筑地基勘察的地基基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化實例

2.2.1工程概況

某建筑工程的占地面積為1500m2，為大底盤建筑。樓地下為1層，地上為15層，為框架剪力墻設(shè)計。進行地基勘查后得出該建筑基礎(chǔ)位于細砂層與粉砂層之間，埋深為8m，承載力設(shè)計標準值為230kPa；直接將天然地基作為建筑中的裙房、地下車庫基礎(chǔ)便可以達到設(shè)計要求，由于建筑物基礎(chǔ)的平均底板壓力可達到450kN/m2左右，因此需要對天然地基進行處理后才能保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。在設(shè)計時應(yīng)將建筑物基礎(chǔ)的沉降差值控制在50mm以下，以避免建筑的傾斜值、沉降變形值超出設(shè)計標準。此外，工程地基下部的地下水層共為兩層，即上層滯水、下層潛水，上層滯水的埋深為1.9m～4.5m，下層潛水為4.3m～5.4m；地層結(jié)構(gòu)由上到下分別為人工填土、粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂、細砂、粘質(zhì)粉土。

2.2.2地基基礎(chǔ)設(shè)計

經(jīng)過分析本工程地基變形性能、承載力要求，并對各類設(shè)計方案的經(jīng)濟性進行對比分析后，決定使用樁基礎(chǔ)，樁徑為0.5m，樁長為15m，在建筑物地基中設(shè)置的樁基數(shù)為100根。（1）在布置樁平面時嚴格遵守以下幾項原則：a.避免在同一個結(jié)構(gòu)單元中同時應(yīng)用端承樁、摩擦樁；b.對于橫墻與縱墻的交叉部位均設(shè)置有基礎(chǔ)樁，避免將基礎(chǔ)樁布置于門洞下方；c.盡量保證所有樁頂承受的荷載相對均勻，同時確保彎矩方向上的樁群具有大抵抗矩。（2）地基持力層中的樁端最小深度設(shè)計。a.樁身直接穿過地基中的液化土層，并進入到穩(wěn)定土層當中，樁身進入土層的深度為1.8m；b.樁端進入地基持力層的深度為1.2m。（3）地基褥墊層的設(shè)計。在設(shè)計樁基礎(chǔ)時必須優(yōu)化設(shè)計褥墊層，以便能夠有效分擔地基土層與地基樁在水平方向、垂直方向上所承受的荷載。在設(shè)計本工程的地基褥墊層時，充分考慮了集中應(yīng)力因素的影響、土應(yīng)力與樁應(yīng)力比，將褥墊層的厚度設(shè)計為25cm，褥墊層的施工材料為級配砂石。（4）工程地基沉降差處理。當?shù)鼗鱾€部分的沉降差過大時會導(dǎo)致應(yīng)力集中、不均勻沉降等問題，進而對建筑整體的穩(wěn)定性造成嚴重的不良影響。在本工程中需要處理的地基沉降差包括建筑物之間出現(xiàn)的沉降差，在實際工作中采用了以下兩種優(yōu)化設(shè)計方法減小地基各部分之間的沉降差：a.在地基工程中設(shè)計后澆帶，確定后澆帶的設(shè)計及施工方案后，要對地基沉降情況進行觀測，同時根據(jù)地基沉降量的觀測記錄選擇后澆帶施工時間及施工工藝。b.對地下車庫、裙房地基基礎(chǔ)尺寸進行適當?shù)恼{(diào)整，以便能夠有效增加地下車庫及裙房地基的基底壓力，增大沉降量，從而使建筑主體結(jié)構(gòu)與車庫、裙房之間的沉降量差值得以減小。實踐證明，采用以上兩種方法不但可以有效減少地基沉降差，同時還能夠有效控制附加應(yīng)力，可以起到增強建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定性的作用。

3.結(jié)束語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)是否安全及穩(wěn)定，在很大程度上是由地基工程的質(zhì)量所決定的，為了能夠有效提高建筑地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，則應(yīng)在進行基礎(chǔ)設(shè)計之前開展地基勘察工作，并在勘察中收集好相應(yīng)的地質(zhì)資料。此外，在對建筑的地基工程進行設(shè)計的過程中，應(yīng)注意根據(jù)實際的地質(zhì)情況，綜合運用多種地基處理技術(shù)，以便可以為地基承載能力的改善提供必要的保障。

參考文獻

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