談建筑基礎設計

杜文 王勉

(中國建筑西北設計研究院有限公司，陜西西安 710018)

隨著經濟的發展和人們物質生活水平的不斷提高，建筑施工技術和建筑材料的不斷更新和進步，人們對建筑物的功能要求也越來越高了，不僅要滿足基本的使用功能，同時還要滿足抗震等一些特殊的要求，這也就提高了人們對建筑物基礎設計的要求。

1 建筑的基礎設計需考慮的因素

基礎設計應根據建筑上部的結構類型、規模、荷載、整體剛度、對不均勻沉降的敏感性以及建筑下部工程地質條件、地層結構、各土層的物理力學性質、地基承載力、地下水位埋深與水質、當地凍深等因素因地制宜進行。當然，施工技術和施工材料等其他因素，也是全面考慮基礎形式選擇的條件。

2 地基基礎方案的類型

當建筑場地土質均勻、堅實、性質良好、地基承載力也適宜時，對于一般建筑，可將基礎直接做在淺層天然土層上，稱為天然地基上淺基礎。以下有幾種常用基礎形式及適用情況。

砌體結構常采用的是剛性條形基礎。常用的有灰土條形基礎、毛石混凝土條形基礎以及四合土條形基礎等。如果基礎的寬度超過2.5 m時，也可采用柔性基礎即鋼筋混凝土擴展基礎。

框架結構、無地下室、地基土剛性比較強、上部荷載作用也比較小時，適宜選用單獨的柱基，并且要設置一些柱基間拉梁來承擔一層墻體，或者是采用鋼筋混凝土條形基礎來增強地基的穩定性。但在地基剛性比較弱、荷載的作用力也比較大時，為了有效的增強建筑的整體性，避免地基的不均勻沉降，則應該選擇十字交叉梁條形基礎。如果上述的基礎強度仍不能滿足建筑設計的要求，也可以選用梁筏基礎。

框架結構、有地下室、上部結構對基礎的不均勻沉降的要求比較嚴格而且對于基礎的防水功能要求也比較高時，可選用梁筏基礎。它對上部建筑物荷載大、地基軟弱、地下防滲要求高的建筑具有明顯的優勢。

高層建筑荷載大、高度大，按照地基穩定性的要求，基礎埋置深度大，常采用箱形基礎，這種基礎由現澆的鋼筋混凝土底板、頂板、縱橫外墻與內隔墻組成箱形整體。它剛度大、整體性好，可利用箱形空間作為停車場、商場活動廳儲藏室、設備層等。

當建筑地基土層軟弱，壓縮性高，強度低，無法承受上部荷載時，需經過人工加固處理后作為地基，稱為人工地基。一般采用的加固處理地基的方法，有機械壓實法、強夯法、換土法、預壓固結法、擠壓法、沖振法、化學加固法等。

當建筑地基上部土層軟弱，設計天然地基淺基礎不滿足地基強度或變形要求，或是采用人工加固處理地基不經濟或時間不允許時，可采用樁基礎或深基礎。當處于地震區高層建筑埋置深度不小于建筑物高度的1/15，采用淺基礎不能滿足要求，也就只能用樁基礎和深基礎。

常用的深基礎類型包括:樁基礎、大直徑樁墩基礎、沉井基礎、地下連續墻、裝箱基礎等等。此處將應用廣泛的樁基礎著重介紹。在建筑基礎設計中，樁型的選擇必須結合建筑物的實際使用要求、工程地質狀況、上部結構類型、施工條件、荷載大小與分布情況、周圍環境等因素，合理選擇最為合適的樁型，從而保證設計方案更具可行性。

預制樁，其中包括:預應力混凝土管樁、混凝土方形樁等，主要適宜持力層上覆蓋為松軟土層，沒有堅硬的夾層，對稍密、密實的中間夾層或碎石土難以穿越，且不能穿越凍脹性質明顯土層;持力層頂面的土質變化不大，樁長易于控制，減少截樁或多次接樁;水下樁基工程;工期比較緊的工程，因已在工廠預制，可縮短工期。常用的施工方法有:錘擊法、靜壓法等，在國內的建筑基礎設計中得到了廣泛的應用。

灌注樁系指在工程現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。對于淤泥、粘土、砂層、巖石等各種土層都適用，且能在水位以下施工，施工工藝也比較成熟，承載力大。對于多層、小高層等建筑，可以考慮用小直徑的摩擦樁或摩擦端承樁，利用上部土層的樁側及樁端阻力，單樁豎向承載力可達100 t～300 t左右。對于高層、超高層等建筑，可以考慮采用大直徑的端承樁，穿過軟弱土層并錨入基巖，以巖層作為持力層，單樁豎向承載力可達300 t～1 000 t左右甚至更高鋼樁，其中主要包括:H型鋼樁、鋼管樁等，但是由于整體工程費用較為昂貴，一般工程中不宜采用。在建筑基礎設計中，如果場地的硬持力層相對較深，如果采用超長摩擦樁、混凝土預制樁、灌注樁存在工藝或技術方面的難題，可考慮在設計方案中采用鋼樁，其可以穿過較硬的土層、風化巖層。

3 建筑基礎設計的注意事項

在建筑基礎設計中，結合筆者的設計經驗，總結了以下注意事項:

1)基礎設計中必須考慮建筑上部結構的荷載，以及基礎與地基之間的共同作用，并采取有效的強化措施，以加強上部結構的實際剛度與強度;2)對于已經選定的建筑基礎設計方案，應按照建筑物的基礎設計等級，選擇最具代表性的場地進行現場試驗與測試，以檢驗各種設計參數與加固措施的實際效果，避免在施工中遇到各類問題;3)在建筑基礎設計過程中，必須按照基礎的承載力確定其面積及樁基埋深等，對于基礎的承載力特征值等進行必要的修正;4)在符合規定的受力范圍內，如果存在軟弱下臥層的問題，必須經過認真的計算與試驗，進行軟弱下臥層承載力的驗算，從而得出正確的設計方案;5)根據建筑物各部分結構荷載的差異，以及建筑物之間的施工順序與聯系方法等，在基礎設計中應按照相關規范與地區經驗，對于基礎變形允許值及相關參數提出相應的設計要求;6)復合建筑基礎設計中，應滿足建筑物承載力與變形的基本要求，特別是在膨脹土、欠固結土、可液化土、濕陷性黃土等特殊地質條件下進行基礎設計時，必須綜合考慮土體的實際性質，選用適當的施工與強化工藝。

綜上所述，在建筑基礎設計中，必須綜合考慮各方面的問題與影響因素，采取先進的工藝與技術措施，從而保證設計方案更具科學性、合理性與可行性，保證建筑工程項目整體建設的經濟效益。

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