地基結(jié)構(gòu)設(shè)計處理方法

摘 要：地基結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計和處理是建筑工程中的重要內(nèi)容，它要根據(jù)地基上部結(jié)構(gòu)的荷載狀況、地基不同地質(zhì)土層的承載力等進(jìn)行考慮和設(shè)計，由于地基工程地質(zhì)水文條件的不同以及建筑體型及功能的不同，需要綜合考慮各種建設(shè)情況，從而進(jìn)行科學(xué)合理的基礎(chǔ)設(shè)計和處理。

關(guān)鍵詞：地基；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；處理

在科技進(jìn)步和發(fā)展的態(tài)勢下，建筑基礎(chǔ)的分析和設(shè)計是整體結(jié)構(gòu)布局的重要環(huán)節(jié)，要運用經(jīng)濟(jì)合理的地基結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，考慮施工、安全、技術(shù)等因素，進(jìn)行地基結(jié)構(gòu)設(shè)計和處理。

1 地基基礎(chǔ)設(shè)計概述

房屋建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計要考慮建筑的地質(zhì)水文條件，要根據(jù)建筑的不同體型和荷載狀況，進(jìn)行基礎(chǔ)的設(shè)計。

對于砌體結(jié)構(gòu)主要選用剛性條形基礎(chǔ)，當(dāng)基礎(chǔ)寬度較大時，超過了2.5m時則可以選用柔性基礎(chǔ)——鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。對于多層的內(nèi)框架建筑結(jié)構(gòu)而言，要考慮地基土層的狀態(tài)，對于地基土層較差的實際狀況要選用柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)和鋼筋混凝土柱；對于地基土層較好、荷載較輕、無地下室的結(jié)構(gòu)中，則可以選用單獨柱基，同時要考慮抗震烈度因素，設(shè)立柱基拉梁；對于地基土層較差、而荷載也較大的無地下室框架結(jié)構(gòu)中，要注重建筑結(jié)構(gòu)的整體性，避免結(jié)構(gòu)的不均勻沉降，為了達(dá)到這個設(shè)計目標(biāo)，可以選用十字交叉梁條形基礎(chǔ)；另外，對于上述基礎(chǔ)不能滿足地基強(qiáng)度和沉降變形要求的，則可以選用平板式筏板基礎(chǔ)和梁板式筏形基礎(chǔ)，其中平板式筏形基礎(chǔ)便于施工，具有良好的受力特點和施工優(yōu)勢，應(yīng)用較為普遍。梁板式筏形基礎(chǔ)是一個雙向板體系，由于它在地基開槽過程中會對地基土造成一定程度的擾動，因而會使地基的承載力下降。不論上述哪種地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，都要對基礎(chǔ)底板和地下室外墻之間的連接節(jié)點進(jìn)行良好的處理，以確保建筑的整體性。

2 樁端進(jìn)入持力層的最小深度分析

通常選用較為堅硬的巖層作為樁端持力層，它在不同的土質(zhì)之中可以進(jìn)入不同的深度，即：進(jìn)入粘性土層和粉土層的樁端進(jìn)入深度要大于2d；進(jìn)入砂土層和強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)的巖層時，樁端進(jìn)入深度要大于1.5d；進(jìn)入碎石土層和強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖層要大于1d，并且進(jìn)入深度要大于0.5m。

對于需要嵌入中、微風(fēng)化巖層的情況下，樁端進(jìn)入巖層的深度要大于0.5m，對于需要嵌入灰?guī)r或未風(fēng)化的硬質(zhì)巖層，樁端的進(jìn)入深度可以淺一些，但是不能過淺，不能低于0.2m。

對于液化土層，由于樁端要深入其中以達(dá)到穩(wěn)定的作用，因而，樁端的進(jìn)入深度需要加以具體的計算，同時，還要根據(jù)不同的土層狀況進(jìn)行確定，其中：對于碎石土層、粗中砂和堅厚的密度土層，樁端進(jìn)入的深度要不能小于0.5m；對于其他性質(zhì)的巖層，樁端進(jìn)入的深度要大于1.5m。

對于季節(jié)性凍土或膨脹土層，樁端進(jìn)入的深度需要在抗拔穩(wěn)定性的前提下，進(jìn)行分析和驗算，通常而言，樁端進(jìn)入土層的深度不能低于4d，深入的直徑要為1.5m。

2.1 樁型的選擇

樁型的選擇需要考慮建筑體型、種類以及荷載狀況等因素，并且還要對建筑土層地質(zhì)狀態(tài)、施工條件、環(huán)境因素等進(jìn)行綜合的考察和勘探，從而在此前提下，進(jìn)行樁型的確定：

2.1.1 預(yù)制樁。選擇預(yù)制樁的條件是在持力層不大的強(qiáng)風(fēng)化層、風(fēng)化積土層、砂層和碎石土層等，樁身進(jìn)入的土層需要是高、中壓縮性的粘性土，對于堅硬的土層并不適用，其施工的主要方法為錘擊法和靜壓法。

2.1.2 沉管灌注樁。選擇沉管灌注樁的條件是持力層較大的高、中壓縮性粘性土層，不適用于高靈敏度的軟土地基，由于這種樁型的施工狀態(tài)不太穩(wěn)定，因而要謹(jǐn)慎采用。

2.1.3 人工挖孔樁。采用人工挖孔樁的方式，主要是在地下水水位較深的狀態(tài)或者持力層較淺且沒有流動性淤泥土層的狀況，在人工挖孔樁的施工過程中，如果在成孔施工過程中，出現(xiàn)意外的流砂、涌水、涌泥時則不宜選用。

2.1.4 鋼樁。這種樁型的成本較為昂貴，在堅硬土層或風(fēng)化巖層的持力層極深的狀態(tài)下，考慮選用超長摩擦樁時，可以在混凝土預(yù)制樁難以滿足質(zhì)量要求的前提下，選用鋼樁。但是，這種樁型通常不在施工中選用。

2.1.5 夯擴(kuò)樁。當(dāng)持力層為堅硬的粘土層或密實的砂層，同時樁身需要穿越軟土、粉土土層時，可以選用夯擴(kuò)樁，用以提升樁端的承載力，然而，還要考慮到夯擴(kuò)樁是“擠土樁”，需要關(guān)注施工過程中的“擠土”負(fù)面效應(yīng)，因而，可以選取類似于預(yù)制樁和沉管灌注樁的方法。

2.2 后澆帶的設(shè)計與處理

后澆帶是在建筑施工過程中對混凝土的自收縮狀態(tài)采取的措施，然而，它無法解決因溫差變化而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，也不能完全替代建筑施工過程中的伸縮縫。

在地基結(jié)構(gòu)的超長地下室設(shè)計中，要設(shè)計后澆帶以應(yīng)對混凝土自收縮的問題，然而，為了應(yīng)對溫度變化的環(huán)境問題，還需要配合應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土措施，并選用適當(dāng)?shù)奈恢?，添加膨脹加?qiáng)帶，這些設(shè)計和處理措施可以有效地增加伸縮縫的最大間距，同時，膨脹加強(qiáng)帶還可以彌補(bǔ)后澆帶的不足，可以實現(xiàn)混凝土的連續(xù)澆筑，實現(xiàn)地基結(jié)構(gòu)設(shè)計的無縫施工和設(shè)計。另外，要注意和強(qiáng)調(diào)的是，膨脹加強(qiáng)帶要設(shè)計在結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力集中的部位，通過嚴(yán)格的技術(shù)控制和準(zhǔn)確的微膨脹劑配合比例，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

為了考慮后澆帶封閉后因沉降而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力，要通過以下方法，對其進(jìn)行控制：（1）對于高層建筑而言，要選用樁基或補(bǔ)償基礎(chǔ)方式，使高層建筑的基礎(chǔ)與地基結(jié)構(gòu)的接觸面增大，減少底面的壓力。對于裙房結(jié)構(gòu)而言，可以選用埋深較淺的獨立柱基或條形基礎(chǔ)，減少裙房基礎(chǔ)與地基之間的接觸面積，增大底面接觸壓力，以減少結(jié)構(gòu)中的沉降差異。（2）要對高層建筑的地下室高度進(jìn)行調(diào)整，這樣可以緩解高層建筑的沉降量，減少地基承載力。（3）高層建筑地基基礎(chǔ)的首選方案是天然地基基礎(chǔ)方案，并以筏形基礎(chǔ)和板式基礎(chǔ)最多，通過對上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者之間的剛度控制，可以調(diào)整結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形狀態(tài)，具體舉措為：在筏板基礎(chǔ)下部設(shè)計變形剛度墊層；筏基下采用局部復(fù)合地基；筏板下部設(shè)計變剛度樁筏基礎(chǔ)，這樣，可以減少上部結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力，整體提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

3 地基結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 進(jìn)行柱網(wǎng)布設(shè)

要通過PKPM結(jié)構(gòu)計算方法，對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，以樁基礎(chǔ)為建筑物的基礎(chǔ)，在考慮柱底軸力差異較大的前提下，可以選用F500和F400樁徑的樁柱，并以PKPM計算得出的柱底軸力為設(shè)計值。

3.2 承臺設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之中，還要對承臺進(jìn)行設(shè)計，承臺有不同的類別，如：獨立承臺，梁式承臺，筏板承臺，箱形承臺等，這些承臺的類別不同，因而其選用的材料強(qiáng)度等級也不同，在不同的幾何形狀和尺寸的區(qū)別之下，要對不同承臺的承載力進(jìn)行計算，并滿足以下具體要求：（1）承臺的寬度要限定為>500mm，承臺的邊緣位置與樁中心的位置要相隔適宜的距離，一般來說，承臺的中心與邊緣的距離不得小于樁的直徑，對于邊緣挑出的設(shè)計要求為>150mm，然而對于墻下條形承臺的邊緣挑出部位要求為75mm，獨立承臺的厚度設(shè)計要求為>500mm，埋深設(shè)計要求為>600mm。

4 結(jié)束語

綜上所述，地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計與處理是重要的建筑內(nèi)容，它的設(shè)計要求及處理與建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性直接相聯(lián)，通過對地基基礎(chǔ)設(shè)計，選用適宜的結(jié)構(gòu)選型，在考慮地質(zhì)水文條件、上部荷載狀況等因素下，力求各樁的受荷均勻，并盡量減少地基的不均勻沉降和混凝土的初期收縮。

參考文獻(xiàn)

[1]胡曉明.試論民用建筑地基基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].門窗，2016（5）.

[2]任開腹.淺談地基基礎(chǔ)檢測中的問題與措施[J].江西建材，2014（5）. [3]姚勇.分析地基基礎(chǔ)施工技術(shù)與加固技術(shù)應(yīng)用的問題與對策[J].科技視界，2016（7）.