淺析城市建設建筑基礎型式選擇

（中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南 長沙 410014）

1 建筑基礎選型的基本原則

1.1 建筑基礎造型

地基是建筑重量（當然也包括水平作用力）的承受者，是建筑的最終載體；基礎是傳力者，是建筑“力的傳遞接力賽”中的最后一棒。打個不太恰當的比方，基礎是扁擔，把重量傳遞過來；地基是肩膀，是重量的最終承受者。

目前專業的基礎計算程序的開發越來越完善，功能越來越強大。但在使用軟件之前，還有一件計算機幫你做不了的事情：基礎結構選型。

基礎的選型，筆者對近三十年的設計經歷進行總結，概括為用好“它”，穿越“它”，改造“它”（“它”指地基）。

地基如果是可用之才，就用好“它”。相應采用的基礎型式有：淺基礎，包括獨立基礎、條形基礎、筏板基礎、箱型基礎；地基如果是不可用之才，就穿越“它”。相應可采用的基礎型式：最典型的樁基礎。其他有沉井基礎等，拓展的有樁筏聯合基礎；地基如果是可塑之才，就改造“它”。相應可采用的基礎型式：強夯法、置換法、水泥攪拌樁（旋噴樁）法、預壓法等，都是以改造地基作為手段，實際上也是地基處理技術。

有了以上的思路，基礎型式的選擇就順理成章了。但在基礎選型之前，還有兩件更重要的事。缺少這兩個前提，基礎選型就是無本之木、無皮之毛、無稽之談。這兩個前提是：保證建筑場地的穩定和對地質災害的判定。

（1）建筑場地的穩定是前提條件。建筑場地必須滿足穩定性要求，包括現狀的穩定、在建筑荷載作用下的穩定、在地震荷載作用下的穩定、水的沖刷作用下的穩定、分析地基基礎施工對穩定的影響等問題。場地一旦出現穩定問題，對建筑物的破壞將是災難性的。這樣的工程事故實際案例已出現很多。尤其在偏僻建設地點，坡地建筑、鄰水的庫岸建筑尤其應重視。地勘任務書階段，應對場地穩定性的判斷提出要求，要求對建筑場地整體的穩定性、邊坡的穩定性及周邊環境對本工程的影響作出安全評價。提供地勘報告后，應首先看報告中對建筑場地整體的穩定性評價，如果評價不是肯定的，那么應做專項的場平設計，甚至另行選址、換址。

（2）地質災害的判定。地質災害的形式有很多種，如泥石流、山體崩塌、濕陷性黃土、巖溶和土洞等。有效的判別出地質災害，才能在基礎設計中有效的規避、應對。地質災害在一些小型、偏遠的項目及附屬建筑中容易忽視。

1.2 建筑基礎選型的基本原則

建筑基礎選型的基本原則，除在引言中重點說明的兩點之外，主要還要滿足上部建筑地基承載力的要求；滿足上部建筑地基變形和不均勻沉降的要求；控制經濟指標，選用工程造價低的基礎型式。總結如下：

（1）場地的穩定是前提條件；

（2）地質災害的判定和應對；

（3）滿足上部建筑地基承載力的要求；

（4）滿足上部建筑地基變形和不均勻沉降的要求；

（5）控制經濟指標，選用工程造價低的基礎型式。

2 常用基礎型式選型

2.1 天然基礎

如前文所說，地基如是可用之才，就用好“它”。是指地基持力層出露較淺，能滿足基礎對地基承載力的要求的情況，相應采用的基礎型式為天然基礎：獨立基礎、條形基礎、筏板基礎、箱型基礎。

天然基礎定義：基礎埋深不大（除筏形基礎、箱型基礎外，一般淺于3 m），只需經過開挖等普通施工程序就可建成的基礎。

（1）墻下條形基礎。①剛性條形基礎：墻基礎中常見的形式，通常用磚或毛石砌筑。選型要點：低層（1～3層）磚混結構的常用最佳基礎選擇型式。適用層數與地基的條件（承載力的大小、壓縮模量、分層復雜程度）相關。構造要點：為彌補材料脆性特點，常沿基礎長方向設置地圈梁。計算要點：剛性角控制。剛性角與基礎材料、地基承載力均有關。對地基承載力大于300 kPa的混凝土基礎應做抗剪驗算。②墻下鋼筋混凝土條形（柔性）基礎：當基礎寬度較大，可采用柔性鋼筋混凝土條形基礎。選型要點：多層磚混結構的常用最佳基礎選擇型式。適用層數（2～7層）與地基的條件（承載力的大小、壓縮模量、分層復雜程度）相關。如果地基承載力較高，且地基比較均勻，層數還可以適當增加。這種基礎的優點是造價低、施工快，能夠承受上部結構較大的荷載及適應較小幅度的地基變形。構造上，如果地基不太均勻，為增強基礎的整體性和抗彎能力，可采用有肋梁的鋼筋混凝土條形基礎，肋梁內配縱向鋼筋和箍筋，以承受由不均勻沉降引起的彎曲應力。計算上應進行抗彎、抗剪計算。

（2）獨立基礎，是柱基礎中最常用和最經濟的形式。

選型要點：多、高框架結構的常用最佳基礎選擇型式。特別適用地基條件好的框架結構。構造要點：柱與基礎的連接應符合柱與基礎剛接的假定，建議設置基礎拉梁。計算要點：應做抗沖切、抗彎計算（基礎長寬比大于2時，應做抗剪驗算）。

（3）筏形基礎。當上部建筑較高或地基承載力較低時，墻下條形基礎或獨立基礎因尺寸較大而連成一片而形成筏形基礎。

選型要點：該基礎適合于軟弱地基和上部荷載比較大的建筑物。多層與高層建筑的框架結構、框剪結構、框筒結構的常用基礎選擇型式。構造上高層建筑應滿足最小埋深的要求（埋深不小于總高度的1/15）。計算上除做抗彎、抗沖切驗算外，應注意抗剪驗算。

（4）箱形基礎。箱形基礎也可理解為筏形基礎的演變，由上下兩片鋼筋混凝土筏板加縱橫承重隔板同組成的整體式基礎。

選型要點：該基礎的優點在于該基礎有很大的整體剛度，適合于軟弱地基的建筑物，對軟弱地基的不均勻沉降有一定的調整抵抗能力。缺點是造價比較高，為保證箱基剛度的要求設置內墻，作為地下室時，會對使用功能的靈活性帶來一些限制。

2.2 樁基礎

如果地基是不可用之才，就穿越“它”。是指地基淺層無合適的持力層或持力層滿足不了基礎對地基承載力的要求的情況下采取的基礎形式，最典型的基礎型式是樁基礎。

樁基礎按施工方法分為預制樁和灌注樁兩大類。常用的預制樁樁型主要有木樁、普通預制鋼筋混凝土樁、預應力鋼筋混凝土樁、鋼管樁等，常用的灌注樁樁型有人工挖孔灌注樁、鉆（沖）孔灌注樁、沉管灌注樁等 。

（1）樁基的選擇原則。選擇樁型時，應根據穿越的土層、樁端持力層等工程地質條件、地下水等水文地質條件、各種樁的成樁特性、費用成本、施工工期等進行技術經濟分析比較后，選擇技術可行、經濟合理的樁型和成樁工藝。

（2）各類樁型選型要點和體會。

①選型首先考慮是采用預制樁類型還是灌注樁類型。預制樁比較適合淤泥質土層、軟土層地基，尤其淤泥質土層較厚的地質情況下，不適宜采用易造成縮徑夾泥現象的灌注樁，宜選擇能保證樁身質量的預制樁。預制樁有一定的穿透能力，但穿透能力有限。淤泥質土層、軟土層以外的土層建議選擇灌注樁，尤其對于砂層或硬土層、巖層埋深較淺的情況，宜優先選擇灌注樁。在技術條件均可行的情況下，一般而言（除沉管灌注樁外）預制樁在造價上有優勢，可優先選擇預制樁。

②預制樁中各類樁型的區別主要在于樁身的強度高低和抗腐蝕能力的強弱。樁身的強度越高，耐打能力、穿透能力越強。樁身的強度排序，應為木樁＜普通預制鋼筋混凝土樁＜預應力鋼筋混凝土樁＜鋼樁。抗腐蝕能力強弱的排序應為：木樁＜鋼樁＜普通預制鋼筋混凝土樁＜預應力鋼筋混凝土樁。預制樁主要從這兩點上考慮選擇具體樁型。

③灌注樁中各類樁型的區別主要在成樁工藝（包括護壁形式）不一樣，造價也不一樣。造價由低到高的順序為人工挖孔灌注樁＜沉管灌注樁＜鉆孔灌注樁＜沖孔灌注樁。

④卵石層較厚的河岸等位置并不太適宜鉆孔孔灌注樁，可考慮沖孔灌注樁，沖孔灌注樁一般適用黏土、粉土、砂土、填土、部分卵石、碎石土及風化巖層，能穿透舊基礎，建筑垃圾及大孤石等障礙物。特點：沖擊能大，穿透力強。

⑤人工挖孔樁最忌含水流砂層，其次忌承壓水。最適合擴底，經濟指標較好，質量易于控制。但考慮人身安全和人性化，有地方性限制，設計前應了解當地政策限制。

⑥長螺旋鉆機鉆孔（干法作業）：不適用于淤泥質土（淤泥質土優先采用預制樁），對于含建筑垃圾的填土層，成孔難度大。較適用于黏土層、砂土及不含建筑垃圾的人工填土層。

⑦沉管灌注樁適用于砂土、黏性土、粉土、人工填土、淤泥質土地基。與預制樁的適用范圍有交集。具體使用范圍的主要區別為：a.穿越的極限長度不同。沉管灌注樁樁長不超過24 m，一般10 m左右。混凝土預制樁樁長可達50 m。b.沉管灌注樁沒有混凝土預制樁穿越土層能力強（有硬夾層、有砂夾層、有石夾層的情況），而且施工質量沒有混凝土預制樁沉管灌注樁容易控制（拔管縮頸）。c.沉管灌注樁的優點是造價及工期均低于混凝土預制樁。

⑧在硬質巖石（如石灰巖）作持力層，“軟硬突變、上軟下硬”等情況下，不宜采用預應力管樁；其他如巖石基巖面起伏太大，也不宜采用預應力管樁。這種情況下可優先選擇鉆孔、沖孔灌注樁。

3 結語

當淺層地基不適合做基礎持力層或地基承載力指標過低時，可以考慮對地基予以改造，然后再在上面采用天然基礎。相應可采用的基礎型式有：強夯法、置換法、水泥攪拌樁（旋噴樁）法，預壓地基法等。因這些方法實際上也是地基處理技術，不屬于建筑基礎選型內容，因此不在此贅述。需要強調的是，只有“改造它”的代價小于“穿越它”（如采用樁基礎等）時，地基處理技術才有選擇采用的價值。