地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理方法

摘 要：地基結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jì)，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(jì)和處理。

關(guān)鍵詞：地基；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；處理

在科技進(jìn)步和發(fā)展的態(tài)勢(shì)下，建筑基礎(chǔ)的分析和設(shè)計(jì)是整體結(jié)構(gòu)布局的重要環(huán)節(jié)，要運(yùn)用經(jīng)濟(jì)合理的地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)和處理。

1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概述

房屋建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jì)。

對(duì)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(shí)，超過(guò)了2.5m時(shí)則可以選用柔性基礎(chǔ)——鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。對(duì)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(duì)于地基土層較差的實(shí)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(duì)于地基土層較好、荷載較輕、無(wú)地下室的結(jié)構(gòu)中，則可以選用單獨(dú)柱基，同時(shí)要考慮抗震烈度因素，設(shè)立柱基拉梁；對(duì)于地基土層較差、而荷載也較大的無(wú)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(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以選用十字交叉梁條形基礎(chǔ)；另外，對(duì)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(diǎn)和施工優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用較為普遍。梁板式筏形基礎(chǔ)是一個(gè)雙向板體系，由于它在地基開(kāi)槽過(guò)程中會(huì)對(duì)地基土造成一定程度的擾動(dòng)，因而會(huì)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(jì)，都要對(duì)基礎(chǔ)底板和地下室外墻之間的連接節(jié)點(diǎn)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(jiān)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(shí)，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(duì)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(duì)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(guò)淺，不能低于0.2m。

對(duì)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(jì)算，同時(shí)，還要根據(jù)不同的土層狀況進(jìn)行確定，其中：對(duì)于碎石土層、粗中砂和堅(jiān)厚的密度土層，樁端進(jìn)入的深度要不能小于0.5m；對(duì)于其他性質(zhì)的巖層，樁端進(jìn)入的深度要大于1.5m。

對(duì)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(yàn)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(duì)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(duì)于堅(jiān)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(méi)有流動(dòng)性淤泥土層的狀況，在人工挖孔樁的施工過(guò)程中，如果在成孔施工過(guò)程中，出現(xiàn)意外的流砂、涌水、涌泥時(shí)則不宜選用。

2.1.4 鋼樁。這種樁型的成本較為昂貴，在堅(jiān)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(zhǎng)摩擦樁時(shí)，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(jiān)硬的粘土層或密實(shí)的砂層，同時(shí)樁身需要穿越軟土、粉土土層時(shí)，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(guò)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(jì)與處理

后澆帶是在建筑施工過(guò)程中對(duì)混凝土的自收縮狀態(tài)采取的措施，然而，它無(wú)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(guò)程中的伸縮縫。

在地基結(jié)構(gòu)的超長(zhǎng)地下室設(shè)計(jì)中，要設(shè)計(jì)后澆帶以應(yīng)對(duì)混凝土自收縮的問(wèn)題，然而，為了應(yīng)對(duì)溫度變化的環(huán)境問(wèn)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)奈恢茫砑优蛎浖訌?qiáng)帶，這些設(shè)計(jì)和處理措施可以有效地增加伸縮縫的最大間距，同時(shí)，膨脹加強(qiáng)帶還可以彌補(bǔ)后澆帶的不足，可以實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)澆筑，實(shí)現(xiàn)地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的無(wú)縫施工和設(shè)計(jì)。另外，要注意和強(qiáng)調(diào)的是，膨脹加強(qiáng)帶要設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力集中的部位，通過(guò)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(guò)以下方法，對(duì)其進(jìn)行控制：（1）對(duì)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(duì)于裙房結(jié)構(gòu)而言，可以選用埋深較淺的獨(dú)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(duì)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(guò)對(duì)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(jì)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(jì)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(jì)

3.1 進(jìn)行柱網(wǎng)布設(shè)

要通過(guò)PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算方法，對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)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(jì)算得出的柱底軸力為設(shè)計(jì)值。

3.2 承臺(tái)設(shè)計(jì)

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

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與處理是重要的建筑內(nèi)容，它的設(shè)計(jì)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(guò)對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，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。

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