田 浩 容海川城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計有限公司

1 前言

地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與建筑工程的質(zhì)量與安全息息相關(guān)，科學、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與高質(zhì)量的施工，是保證建筑質(zhì)量、安全與使用壽命的必要條件。為此，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，就應(yīng)重視地基結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，掌握前期設(shè)計計算及后期各類型地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點，以此保證地基結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，保證地基結(jié)構(gòu)的合理性。

2 建筑工程地基結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑規(guī)模的不斷加大，高度也在不斷提升，由此建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載值較大，地基基礎(chǔ)主要指地下隱蔽工程，若無法保證結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性，則會直接影響建筑物的承載力，進而出現(xiàn)不均勻沉降，甚至產(chǎn)生建筑裂縫和倒塌等問題，降低工程質(zhì)量。且這種問題是很難修復的。為此，就應(yīng)重視地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作。地基結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)全方位考量項目區(qū)域的地基特征，建筑結(jié)構(gòu)的體積、自重和上不結(jié)構(gòu)及下部結(jié)構(gòu)概況，從而確保地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力，防止出現(xiàn)承載力不足等問題，一方面充分保證工程項目的質(zhì)量，另一方面有效維護工程的安全性與穩(wěn)定性。

3 建筑工程地基結(jié)構(gòu)設(shè)計前期計算要點

3.1 埋深

在地基埋深確定方面，應(yīng)從對下列內(nèi)容進行合理考慮，具體為：建筑的使用功能。例如，是否存在地下室，地下室的設(shè)施和設(shè)備主要構(gòu)造形式。（1）項目所在地的水文與地質(zhì)條件；（2）與項目相鄰的建筑物基礎(chǔ)埋深；（3）地基結(jié)構(gòu)需要承擔的荷載力大小與性質(zhì)；（4）考慮地基土壤融陷與凍脹影響。

巖土結(jié)構(gòu)地基除外，地基深度不得小于0.5m。高層建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，地基的埋深需充分保證高層建筑地基承載力的穩(wěn)定性要求。巖土結(jié)構(gòu)的地基深度既要注重結(jié)構(gòu)的抗滑性，又需維持整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?？拐鹪O(shè)防區(qū)域，非巖土結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)埋深不得小于建筑物總高度的1/15。如項目周圍有相鄰建筑，新建結(jié)構(gòu)地基埋深不得超過相鄰建筑的埋深，同時建筑間要保持適度的距離。具體的埋深、距離數(shù)值應(yīng)綜合項目所在區(qū)域的土質(zhì)、地基結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)形式與建筑承載能力要求確定。

3.2 穩(wěn)定性

建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中，地基穩(wěn)定性計算是十分重要的內(nèi)容。設(shè)計人員必須嚴格依據(jù)規(guī)定完成建筑穩(wěn)定性計算，合理應(yīng)用圓弧滑動面的方式檢測地基的穩(wěn)定性。在山地和丘陵地區(qū)地基設(shè)計中，設(shè)計人員要結(jié)合規(guī)范要求認定可能出現(xiàn)的設(shè)計條件，以規(guī)避山體滑坡等多種事故。

3.3 承載力及變形

與穩(wěn)定性計算相同，在《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定地基的承載力與變形計算要求，設(shè)計人員要按照規(guī)范要求進行承載能力及變形計算。在進行地基變形值計算時，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合沉降差、沉降量、局部傾斜及傾斜等實際情況進行考慮，以確保變形計算結(jié)果的準確性。

4 建筑工程地基結(jié)構(gòu)設(shè)計及選型

4.1 建筑物設(shè)有地下室

隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展，建筑物的使用功能也日益豐富，很多建筑均設(shè)有地下室，設(shè)有地下室的建筑結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用筏板基礎(chǔ)形式，在建筑物中并未設(shè)置明確的防水要求。如地基條件較為理想，柱網(wǎng)與荷載相對均勻時，設(shè)計人員可應(yīng)用獨立柱基，筏板基礎(chǔ)或鋼筋混凝土交叉條形基礎(chǔ)。在地震防御區(qū)域可以加設(shè)柱基拉梁；建筑地基條件交叉中，為滿足建筑地基沉降和強度的總體要求，可選取人工處理地基或樁基形式。如建筑防水要求較為嚴格，設(shè)計人員可以選擇箱型或筏板基礎(chǔ)。如建筑防水和不均勻沉降要求較為嚴格，則可選擇箱型基礎(chǔ)，若柱網(wǎng)的均勻度不足，可選擇筏板基礎(chǔ)。如地下室中設(shè)置均勻混凝土隔墻，就需采用箱形基礎(chǔ)。綜上，無論選擇何種基礎(chǔ)，設(shè)計人員都應(yīng)做好地下室外墻與基礎(chǔ)底板之間的連結(jié)節(jié)點。

4.2 建筑物沒有設(shè)置地下室

如建筑物不設(shè)地下室，主要采取砌體結(jié)構(gòu)。此時，需以剛性條形基礎(chǔ)為首選。常見的基礎(chǔ)形式有四合土條形基礎(chǔ)、毛石條形基礎(chǔ)、灰土條形基礎(chǔ)、混凝土條形基礎(chǔ)及毛石混凝土條形基礎(chǔ)等。如基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)寬超過2.5m，可選擇柔性基礎(chǔ)。如建筑結(jié)構(gòu)為多層框架結(jié)構(gòu)，且地基條件不佳，存在較大荷載時，則可選擇十字交叉梁條形基礎(chǔ)，以維持結(jié)構(gòu)的整體性，有效控制不均勻沉降。如地基條件較為理想，且荷載不大時，可使用獨立柱基礎(chǔ)。在地震高發(fā)區(qū)域，應(yīng)設(shè)置柱基拉梁。如建筑物結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)，且地基條件較為理想，就可選取框架柱獨立柱基礎(chǔ)。在實際設(shè)計階段，如果基礎(chǔ)形式不符合地基變形及強度要求，都可以選擇筏板基礎(chǔ)。

4.3 樁基礎(chǔ)設(shè)計

4.3.1 平面布置

（1）樁基平面布置中，要確保樁頂荷載的均勻性，上部荷載的重心要與樁中心處于同一位置，同時，群樁的承受能力和彎矩方向上的抵抗矩較大。（2）同一個單元不可以同時使用端承樁與摩擦樁；（3）直徑較大的樁需要采取一柱一樁的形式；（4）筒體若為群樁結(jié)構(gòu)，為達到樁中心矩最小化的要求，應(yīng)在筒體內(nèi)部或筒體外部不大于一倍板厚的距離內(nèi)設(shè)置樁；（5）抗震縫和伸縮縫需采取兩柱同共同承臺的形式完成樁的布置；（6）剪力墻下進行樁基布置時，應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)兩端應(yīng)力集中影響，在剪力墻結(jié)構(gòu)的中和軸周圍布置樁基時，可以按照受力均勻布置；（7）在布樁施工中，橫墻、縱墻存在明顯不足的位置，若為橫墻較多的多層建筑，可在橫墻兩端位置的縱墻上布置樁，不得在門洞口位置布樁。

4.3.2 樁端直入持力層的最小深度

（1）樁端持力層應(yīng)以巖層或硬度較大的土層，粉土或粘土結(jié)構(gòu)持力層當中，規(guī)定樁端植入的深度在2倍樁徑以上。砂土或強風化軟質(zhì)巖結(jié)構(gòu)持力層當中，樁端植入深度不得小于1.5倍樁徑。樁端植入深度不得小于樁徑，規(guī)定其深度在0.5m以上。

（2）在中風化或微風化巖持力層當中，樁端植入的深度不得小于0.5m。樁端嵌入沒有風化問題的硬質(zhì)巖層或灰?guī)r時，其嵌入深度可以適當控制，但不得小于0.2m。

（3）建筑所在區(qū)域為液化土層，樁身需要進入液化土層下方面的穩(wěn)定層，深度需要計算得出。

（4）建筑所在地區(qū)若為膨脹土層或季節(jié)性凍土，可以依據(jù)抗拔穩(wěn)定性試驗確定進入的深度。

4.3.3 樁型選擇

（1）預制樁

圖1 預制樁

此類樁型適用于風化殘積層、強風化層、碎石層及砂層等層面起伏不大的持力層（如圖1），樁身穿過的土層多為中高壓縮性粘土。如果穿越層結(jié)構(gòu)中存在孤石等石灰?guī)r障礙，或穿越層由軟塑層突變?yōu)閳杂矌r層，則不適合預制樁。

（2）沉管灌注樁

此類樁型適用于層面起伏大的持力層，穿越土層的土壤性質(zhì)與預制樁相同，屬于中高壓縮性粘土（如圖2）。沉管灌注樁的穩(wěn)定性較差，如果樁群結(jié)構(gòu)密集，穿越層的結(jié)構(gòu)是具有較高靈敏度的軟土時，此灌注樁不適用。

圖2 沉管灌注樁

（3）人工挖孔樁

人工挖土樁主要用于使用井點降水的較淺水位地下水，或較深水位的地下水環(huán)境下，持力層上方?jīng)]有流動淤泥或持力層較淺的情況。如果成孔階段，容易出現(xiàn)涌水、流砂等情況，則不能使用此樁型。

（4）鋼樁

此類樁型的成本較高，在工程中并未廣泛推廣，其適用于風化巖層或較硬土層。在項目所在區(qū)域為極深的硬持力層，僅可以使用超長的摩擦樁，預制樁與灌注樁等無法保證施工質(zhì)量，或工期緊張時，可以選擇鋼樁。

（5）夯擴樁

當樁端進入的持力層結(jié)構(gòu)為密實砂層或硬粘土層。而樁身穿越的土層結(jié)構(gòu)為粘性土、軟土或粉土時，為提升樁端的承載能力，可以選擇夯擴樁。

5 結(jié)束語

地基設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容，優(yōu)秀的設(shè)計方案可以保證建筑物的穩(wěn)定性，保證建筑質(zhì)量與安全。為此，我們就應(yīng)嚴格按照相關(guān)規(guī)范要求進行設(shè)計計算，并做好地基結(jié)構(gòu)設(shè)計與選型，借此保證地基結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的質(zhì)量。