淺談地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)常見熱點(diǎn)問題

公晶 朱文亮

摘要：地基基礎(chǔ)是工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分之一。建筑設(shè)計(jì)的成敗往往取決于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案選擇得是否妥善及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能否適應(yīng)建筑場(chǎng)地的實(shí)際情況，因此，現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員應(yīng)針對(duì)地基基礎(chǔ)施工處理經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量安全問題，采取高效科學(xué)的控制措施。本文就地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中常見的熱點(diǎn)問題進(jìn)行一一分析。

關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；熱點(diǎn)問題

改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)入了高速時(shí)代，推動(dòng)了城市化進(jìn)程，不同地區(qū)的建筑造型和結(jié)構(gòu)風(fēng)格迥異，同時(shí)對(duì)建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。地基基礎(chǔ)屬于建筑物的下部結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量的好壞直接會(huì)給建筑實(shí)體的質(zhì)量安全造成巨大的影響。在多年的工作經(jīng)驗(yàn)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，建筑物若出現(xiàn)了較大的質(zhì)量事故，在很大的程度上與該建筑的地基基礎(chǔ)存在聯(lián)系，如地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理會(huì)直接對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)安全造成影響。因此，要保證地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不失水準(zhǔn)。

1、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的意義

地基基礎(chǔ)是建筑物首先考慮和建造的部位，是一個(gè)建筑的根本和立足點(diǎn)。同時(shí)由于地基深埋在土地之中，地質(zhì)情況復(fù)雜，變化較多，加上地下水的影響，使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的不確定性加大，增加了地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的難度。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，一般地基基礎(chǔ)及地下室的造價(jià)占整個(gè)土建造價(jià)的5%～6%之間，對(duì)埋深較深，地質(zhì)情況復(fù)雜，需特殊處理的地基基礎(chǔ)，其造價(jià)更可達(dá)10%以上。通過基礎(chǔ)選型及支護(hù)方案的優(yōu)化，可有效減少地基的混凝土用量，降低造價(jià)。所以設(shè)計(jì)過程中通過對(duì)不同基礎(chǔ)形式方案的比較，擇優(yōu)而用可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中考慮因素

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，它對(duì)保證建筑物的正常使用和安全至關(guān)重要。因此，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)必須符合以下五個(gè)方面的要求：基底附加壓力不超過地基承載力或樁基承載力；基礎(chǔ)總沉降量和差異沉降量控制在允許限值以內(nèi)；適當(dāng)考慮樁基的運(yùn)用；預(yù)先估計(jì)到基礎(chǔ)在施工過程中對(duì)毗鄰房屋可能造成的影響；應(yīng)考慮綜合經(jīng)濟(jì)效果，不僅考慮基礎(chǔ)本身的用料和造價(jià)，還應(yīng)考慮使用、施工條件和施工工期等因素對(duì)經(jīng)濟(jì)效果的影響。

3、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)

根據(jù)建設(shè)部有關(guān)規(guī)定，無工程地質(zhì)報(bào)告，結(jié)構(gòu)專業(yè)為不合格。工程地質(zhì)勘察是工程設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)資料，凡沒有正式工程地質(zhì)勘察報(bào)告的，整個(gè)項(xiàng)目只能評(píng)為不合格品。因此不論工程項(xiàng)目大小都要有工程地質(zhì)勘察報(bào)告。對(duì)建筑場(chǎng)地的勘察布孔，一般應(yīng)由設(shè)計(jì)單位根據(jù)擬建建筑物上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求提供。

對(duì)一般場(chǎng)地，可按勘察規(guī)范規(guī)定提供，遇到地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，勘察部門應(yīng)結(jié)合具體情況加密布孔?；?、基槽開挖后，一般要進(jìn)行驗(yàn)坑、驗(yàn)槽，遇地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)還要補(bǔ)鉆；勘察、設(shè)計(jì)要密切合作，使地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)同實(shí)際地質(zhì)條件相吻合。工程地質(zhì)勘察不但為設(shè)計(jì)提供必要的、正確的、可靠的依據(jù)，而且還可根據(jù)勘察資料對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工中存在的及可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行探討、論證、分析，并提出解決問題的措施和建議。

4、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問題

4.1樁端進(jìn)入持力層的最小深度問題

應(yīng)選擇較硬上層或巖層作為樁端持力層。樁端進(jìn)入持力層深度，對(duì)粘性土、粉土≥2d（d為樁徑）；砂土及強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖≥1.5d；對(duì)碎石土及強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖≥1d且不小于0.5m。樁端進(jìn)入中、微風(fēng)化巖的嵌巖樁，樁全斷面進(jìn)入巖層的深度≥0.5m，嵌入灰?guī)r或其他未風(fēng)化硬質(zhì)巖時(shí)，嵌巖深度可適當(dāng)減少，但≥0.2m。當(dāng)場(chǎng)地有液化土層時(shí)，樁身應(yīng)穿過液化土層進(jìn)入液化土層以下的穩(wěn)定土層，進(jìn)入深度應(yīng)由計(jì)算確定，對(duì)碎石土、礫、粗中砂、堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土≥0.5m，對(duì)其他非巖石土≥1.5m。當(dāng)場(chǎng)地有季節(jié)性凍土或膨脹土層時(shí)，樁身進(jìn)入上述土層以下的深度應(yīng)通過抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)算確定，其深度≥4d。

4.2地基土與結(jié)構(gòu)的共同作用問題

共同作用概念源于高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用，即是把高層建筑、基礎(chǔ)和地基三者看成一個(gè)整體，并要滿足地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)三者在接觸部位的變形協(xié)調(diào)條件。而地基基礎(chǔ)的共同作用是指：地基土與基礎(chǔ)（各種類型的樁，包括：柔性樁、半柔性樁、剛性樁等）共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載。地基與基礎(chǔ)之間的荷載分擔(dān)比是根據(jù)基礎(chǔ)變形協(xié)調(diào)條件確定的。由此可看出：用沉降控制來設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)正是地基基礎(chǔ)共同作用概念的具體運(yùn)用，地基處理或基礎(chǔ)加固就是視基礎(chǔ)沉陷量大小的控制要求確定地基補(bǔ)強(qiáng)的程度和發(fā)揮原地基土承載力的程度。影響地基土與基礎(chǔ)的荷載分擔(dān)比因素主要有：基礎(chǔ)（包括加固體）剛度的大小、地基土的土性、基礎(chǔ)型式等。

4.3片筏基礎(chǔ)底板不宜懸挑過大

在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用條形基礎(chǔ)不能滿足地基的容許承載力時(shí)，常設(shè)計(jì)成片筏基礎(chǔ)。有時(shí)碰到地基強(qiáng)度還不足，往往把片筏基礎(chǔ)底板沿外墻軸線向外懸挑，這種單純?yōu)闈M足地基強(qiáng)度的作法是欠妥的，特別住房屋的山墻和外縱墻相交的轉(zhuǎn)角處，縱橫兩個(gè)方向均有較寬的懸臂板挑出，該板的剛度遠(yuǎn)較其它部位小，使懸臂板變形過大，再加上建筑物地基的不均勻沉降等因素，很容易造成轉(zhuǎn)角處鄰近縱墻的墻體強(qiáng)度受到削弱，致使其底層的窗臺(tái)下產(chǎn)生嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象，直接影響建筑物的質(zhì)量和使用。對(duì)片筏基礎(chǔ)的懸臂最好設(shè)置在建筑物的寬度方向。如不能滿足上述要求時(shí)，通?？蛇m當(dāng)加深筏基的埋置深度，再在上面加鋪預(yù)制板，將板底架空，以減少基礎(chǔ)自重，做補(bǔ)償式基礎(chǔ)；或用短樁加固地基，考慮土與樁體的共同作用。當(dāng)短樁支撐在下部的砂質(zhì)粉土、粉砂土上時(shí)，效果更為顯著。

4.4軟弱地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)問題

局部軟弱地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，采用不同的處理方式時(shí)應(yīng)在滿足地基承載力及土層不發(fā)生整體破壞的前提下，以基礎(chǔ)的沉降量為控制條件，滿足使用要求和地基規(guī)范允許的沉降量是可做到經(jīng)濟(jì)合理的。在改變地基條件的情況下，還需配合改變基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，一般情況下，變更基礎(chǔ)的尺寸，可有效地調(diào)整基底附加壓力的分布和大小從而改變地基變形值。當(dāng)基底附加壓力相同時(shí)地基的變形是隨基底尺寸的增大而增大，而在確定的荷載下若增大基底面積，將會(huì)使地基的變形量減小。當(dāng)然在驗(yàn)算地基變形，調(diào)整基底尺寸時(shí)還應(yīng)考慮其它因素的影響。在軟弱粘性土中采用卵石樁可提高地基承載力，加速固結(jié)沉降，改善地基的整體穩(wěn)定性。有關(guān)軟弱土地基，處理的方式方法也有多種，同樣又受各種諸多因素的影響很難用一種固定模式確定某種處理形式好，因此在場(chǎng)地條件不同的情況下，須經(jīng)過分析研究再做決定。

5、結(jié)語

綜上所述，每個(gè)建筑工程都要求設(shè)計(jì)人員認(rèn)真編制方案，比較說明書，綜合評(píng)定基礎(chǔ)類型，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員的管理。一個(gè)好的基礎(chǔ)工程必須具備能安全地支承上部結(jié)構(gòu)并能巧妙地將荷載傳遞到下部地基中，它在能滿足規(guī)范要求的前提下，必須具有最小埋深，良好的穩(wěn)定性能，又能將沉降和差異沉降控制在允許范圍內(nèi)，同時(shí)還要具有造價(jià)經(jīng)濟(jì)、施工簡(jiǎn)便、對(duì)周圍環(huán)境污染小等特點(diǎn)。因此設(shè)計(jì)人員在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要對(duì)所建工程的地質(zhì)性質(zhì)和地貌概況、周圍環(huán)境進(jìn)行綜合分析；在設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)其參數(shù)、理論的精確度和適應(yīng)性要進(jìn)行研究，經(jīng)多方案比較和調(diào)整偏差后，才能確定技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)效果最佳的基礎(chǔ)類型。

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