蔡大慶

（廣東天能電力設計有限公司　廣東　佛山　528100）

建筑地基勘察與地基基礎設計優(yōu)化的探討

蔡大慶

（廣東天能電力設計有限公司廣東佛山528100）

隨著我國城市化水平不斷提高，城市中人口數(shù)量急劇增加，為了更為充分地利用現(xiàn)有的土地資源，城市建筑開始向高大建筑發(fā)展，這也對建筑地基勘察及地基基礎設計提出了更高的要求。有關統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，隨著建筑物高度不斷增大，其基礎造價所占整個工程造價的比重也越來越大，有些高層建筑物基礎的造價已占到甚至超過整個工程造價的。因此，建筑地基勘察及地基基礎設計不僅影響到工程的安全性能及正常使用性能，在降低工程造價方面也有非常大的影響。本文通過分析了地基勘察工作中有關問題的完善措施及地基基礎設計的優(yōu)化措施，以達到土地資源的充分利用。

地基勘察；基礎設計；優(yōu)化

引言

隨著城市建筑規(guī)模在不斷增大，建筑工程地質勘查的重要性日益凸顯。但是現(xiàn)階段，地基勘察過程仍存在一些不足，所勘測到的地基設計參數(shù)仍存在不合理現(xiàn)象，這就從根本上影響了地基基礎設計工作。同時，現(xiàn)行的地基基礎設計規(guī)范中也存在有待商榷的地方，這些都從一定程度上限制了建筑地基基礎設計達到最優(yōu)化效果，針對這些問題，筆者結合自己多年的地基勘察及地基基礎設計經驗進行了詳細分析闡述，在此基礎上提出了合理的地基勘察與地基基礎設計優(yōu)化方案。

1　建筑工程地質勘察概述

1.1工程地質勘察工作的任務

首先，需要對帶有地形和坐標的建筑平面結構圖進行繪制。每個建筑物都有屬于自己的結構與功能特點，可能在建筑物的尺寸大小、基礎類型以及埋深值等方面存在不同的要求。同時，還要對不良地質的原因、類型以及不良地質的發(fā)展趨勢進行深入細致的分析，并提出需要改進的技術參數(shù)，將建筑物區(qū)域范圍內巖層的厚度、形式以及結構查清楚，將建筑地基承載能力和穩(wěn)定性的計算工作做好。此外，還要在地震設防范圍內，將場地土類型與場地類別劃分工作做好，強化地基地震效應評價。

1.2工程地質勘察工作的要求

在建筑工程地基處理過程中，應該將地下水埋深條件等情況查清楚，在設計基坑降水的時候，應該將水位變化的規(guī)律與實際幅度查清楚，并對地層的滲透性進行分析。在建筑工程施工過程中，應該對土層狀況可能會對建筑物地下水帶來的腐蝕性后果進行相應的判斷，對建筑物地下水的埋藏深度、特點以及水的動態(tài)等情況進行詳細的了解，進而對施工過程中對地基土層情況的判斷進行判定，變化發(fā)生以后整個建筑工程都會面臨重要的安全威脅，這時應該通過相應的科學措施進行解決。

2　地基基礎設計優(yōu)化

增強有關部門對地基勘察工作的監(jiān)管力度，督促地基勘工作按照有關勘察規(guī)范進行；加大對違法發(fā)包單位及承包單位的處罰力度，對盲目壓低地基勘察費用的建設單位采取嚴厲處罰措施，提高他們對地基勘察工作的重視程度。鼓勵地基勘察工作與地基基礎設計工作之間的有機融合，通過培訓等手段促進勘察技術人員與設計人員之間的技術交流。由于條件限制，有關地基基礎設計的具體工作可以分別開展，但應秉承一致的技術路線以及工程經濟思想脈絡。

2.1地基基礎設計優(yōu)化的必要性

地基基礎設計優(yōu)化在降低工程造價及最大程度利用地基承載能力方面都是非常有必要的，在對地基基礎設計方案進行綜合分析的基礎上對原有方案進行的優(yōu)化，有利于實現(xiàn)地基與基礎配置達到最優(yōu)狀態(tài)，可以有效地發(fā)揮天然地基的承載能力。地基基礎設計優(yōu)化應力求從工程技術、工程工期、工程質量、工程造價等多個方面進行全面具體地分析，應對擬定的多個方案進行充分比選、綜合權衡，確定質量優(yōu)、效益好的最佳方案，這些方面都有利于建筑工程經濟價值及社會價值的實現(xiàn)。

2.2地基與基礎設計優(yōu)化的理論分析

目前，現(xiàn)行的地基基礎設計規(guī)范仍存在很多不能統(tǒng)一的地方，混凝土結構設計規(guī)范與建筑地基基礎設計規(guī)范以及建筑地基處理技術規(guī)范中對地基承載力的提法各有所見，沒有達成統(tǒng)一，這樣很容易引起設計人員的誤解。筆者認為針對以上問題應采用以下優(yōu)化設計方法：當進行地基與基礎設計工作時，首先應從地基承載力及地基變形兩個方面開展設計工作，應明確各自的控制條件，達到以上兩個方面的要求后便可從根本上保證地基基礎的安全性及適用性能，然后，在滿足強度及變形的基礎上結合地基基礎建設投資、施工工期、工藝選取等多個方面，對地基基礎設計進行優(yōu)化，以達到最優(yōu)的使用效果和經濟效果。

（1）地基土強度控制條件。有關地基承載能力應明確其標準值及設計值的正確選用，通常我們在勘察報告用到的地基土承載力為承載力標準值，而這一數(shù)值不能直接應用到地基基礎設計工作中，設計過程應將承載力標準值修正為地基承載力設計值，即為設計時強度最大值控制指標。

（2）地基變形控制條件。地基變形控制條件應滿足一定條件，其中，由建筑物上部結構及建筑物的具體使用要求等確定；是由地基土的壓縮模量、基礎及上部結構剛度、上部荷載等共同確定的。

2.3地基基礎設計優(yōu)化的原則

地基基礎設計優(yōu)化應對優(yōu)化設計方案進行綜合分析比對，并對其進行充分論證，其遵循的原則主要有以下幾點：①地基基礎設計所選用的施工技術應具有一定的先進性，應注重技術創(chuàng)新，地基基礎設計應滿足工程安全可靠的要求；②地基基礎設計應充分考慮施工工期，也即設計方案應具有一定的可行性；③設計方案應結合現(xiàn)場施工設備進行綜合考慮，不應采取現(xiàn)場設備無法滿足的設計方案；④設計方案應注重施工過程中對周邊環(huán)境的保護。

3　工程實例

3.1工程概況

本工程位河區(qū)的三角洲，北臨市標志性建筑，西臨江大堤，東連隧道。本工程由一棟寫字樓、一棟酒店和商業(yè)組成，均設3層地下室，±0.00均為絕對標高33.00m。其中寫字樓地上45層，建筑高度206m，型鋼混凝土框架鋼筋混凝土筒體結構，基底標高-16.30～-21.80m，基底平均壓力pk為800kPa；地上24層，框架剪力墻結構，基底標高-14.20～-16.20m，基底平均壓力pk為600kPa；商業(yè)地上6層，框架剪力墻結構，基底標高-14.00m，基底平均壓力pk為250kPa，均采用筏板基礎（如圖1所示）。

3.2地基基礎工程問題分析

寫字樓在不考慮核心筒基礎底板范圍外擴影響情況下，基底壓力高達2718.6kPa（已考慮底板自重，未考慮地下水浮力）。①需要考慮控制總沉降量；②由圖2可見，核心筒基礎底板底標高存在高差，為控制裂縫寬度，兩者間差異沉降需嚴格控制；③寫字樓與酒店由商業(yè)建筑直接連接，三者形成大底盤建筑，其之間的差異沉降亦須控制，而純地下車庫區(qū)域抗浮措施采用抗浮錨桿方案，加劇了該差異沉降的不利程度。

同時，地塊所處區(qū)域的西側為江岸，因此深基坑安全至關重要，而地基基礎方案及其施工工期則成為了重中之重的問題，需要針對軟巖地基工程特性進行深入評價分析，并考量天然地基方案的可靠性。

鑒于本工程地基基礎設計的需要，為進一步確定地基土的力學性狀，首先對軟巖地基承載力的判別方法進行梳理，在此基礎上確定進一步補勘方案。目前，軟巖地基評價及地基設計計算的方法主要有：查表法、巖樣飽和單軸抗壓強度試驗和原位試驗法，其中原位試驗法又包括現(xiàn)場靜載荷試驗法和旁壓試驗法，另還有一些輔助方法，比如巖石質量指標法和彈性波測試法等。根據本工程特點，選取淺層平板載荷試驗和旁壓試驗作為軟巖地基工程評價的方法和依據，以此解決軟巖地基承載能力和變形參數(shù)的問題，在此基礎上進行沉降計算與變形分析，以確定天然地基方案下最大沉降值及差異沉降能否滿足建筑地基基礎設計的要求，最終確定天然地基方案的可行性。

圖1　效果圖

圖2　寫字樓基礎平面示意圖

3.3方案選定

根據試驗成果及沉降計算結果，基礎設計結合了地基與結構的相互作用分析結果，超高層寫字樓采用了變厚度平板式筏板基礎，核心筒區(qū)域筏板較厚，核心筒外筏板減薄，柱下設置柱墩以滿足設計要求；酒店及商業(yè)的地下采用了梁板式筏板基礎?；A配筋設計也根據協(xié)同計算的沉降及內力分析結果進行了復核。本工程基礎底板不設永久性沉降縫，為保證工程安全，同時因本工程基坑工程采用止水方案，不存在對降水工期的限制，為沉降后澆帶的留置創(chuàng)造了有利條件，故在主樓周邊設置了沉降后澆帶。沉降后澆帶封閉時間要求：沉降后澆帶應在主體結構封頂之后，根據沉降觀測成果，并經設計、勘察等相關單位協(xié)商同意后再進行封閉。施工期間應采取有效措施保護留縫不受污染，澆搗前應清洗干凈，用強度等級高一等級的微膨混凝土將后澆帶封閉。

4　結語

綜上所述，現(xiàn)階段在城市規(guī)劃以及工業(yè)建筑工基礎設施建設過程中，工程地質勘察工作存在著十分廣泛的應用，進行全面的、科學的地質勘察工作是對場地基礎條件進行掌握的一項基礎條件。通過全面的地質勘察工作可以對各種可能存在的不良地質情況進行充分的了解，并在此基礎上使建筑物的質量與使用壽命得到有效的提高。所以，在施工之前應該將地質勘察工作做好，從而更好地為施工質量以及工程效益的提高提供有效的保證。

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TU473

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2015-7-26