地基基礎設計常見問題分析

朱科偉

（中設設計集團股份有限公司 江蘇南京 210014）

0 引言

地基基礎設計在結構設計中占據重要部分，同時也是結果設計的難點。好的基礎設計不僅僅能節省工程造價同時也能節省工期。本文僅通過梳理幾個基礎設計中的典型問題，對此進行剖析。

1 地基基礎設計等級

確定地基基礎設計等級是基礎設計的第一步，《建筑地基基礎設計規范GB 50007—2011》（簡稱地基規范）規定地基基礎設計等級應根據3.0.1選用，如表1所示。

表1 地基基礎設計等級

（1）是否需要驗算地基變形（沉降計算）。

根據地基規范3.0.2條設計等級為甲級、乙級的建筑物，均應按地基變形設計；設計等級為丙級的建筑物有下列情況之一時應作變形驗算，具體詳見地基規范3.0.2.3條規定。

（2）建筑物應在施工期間及使用期間是否需要進行沉降變形觀測。

①地基基礎設計等級為甲級建筑物。

②軟弱地基上的地基基礎設計等級為乙級建筑物。

地基基礎設計等級是基礎設計中非常重要的一個概念，直接決定了基礎后續計算內容，只有明確地基基礎設計等級，我們才能做到有的放矢，每位工程設計人員應該重視對地基基礎設計等級的理解與判斷。

2 地基承載力修正

地基規范第5.2.4條規定：當基礎寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，從載荷試驗或其它原位測試、經驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應按下式修正：

一般工程設計人員對于寬度修正幾無異議，但是對于深度修正往往因為理解不同而造成對工程設計影響很大。對于此條中d的理解，規范規定如下：

a.對于一般情況下，d可以從室外地面標高算起。

b.對于場地需要填方的地區，若先施工上部結構，后再填土，則此時修正應從天然地面標高算起。

c.對于有地下室的情況，若基礎采用整體式基礎（箱基、筏基）時，此時修正可以從室外地面算起；若采用獨基或條基時，則只能從室內地面算起。

d.對于主裙樓一體的結構，當裙房采用整體式基礎，宜裙房作為超載折算成土層厚度作為基礎埋深，基礎兩側超載不等時，取小值。

對于b條的理解，主要考慮到一些填方地區，只要基礎回填土在上部結構施工前能完成的，修正的深度就可以從填土地面標高算起，無論填土完成的時間長短，均可對抗土體的滑動。建議在基礎設計說明中增加一句話“本工程考慮了地基承載力的深度修正，基礎施工完后需立即進行基礎回填”。

對于c條的理解，主要考慮當采用獨基或者條基時，底板為防水板，防水板由于僅僅承擔水浮力，對土體的壓力只有自重，故修正只能從地下室室內地面算起。

對于d條的理解，此時裙房基礎應采用整體式基礎，當主樓周圍裙房高度不一樣時候，應以層數低的為準，下面以一個例子說明主裙房情況下承載力修正。

例：某高層住宅樓與裙房的地下式結構相互連接，均采用筏板基礎，基底埋深為室外地面以下10m，主樓住宅樓基底平均壓力Pk1=260kPa，裙房基底平均壓力分別為Pk1=90kPa，Pk2=120kPa，土的重度為18kN/m3，地下水埋深為8.0m，如圖1所示，求住宅樓修正后的地基承載力特征值。

圖1 主裙房剖面

解：由于兩側裙房超載寬度35m大于2倍的主樓基礎寬度，故可以進行承載力修正，由于兩側超載壓力不一致，取超載較小值90kPa。

基底以上土平均壓力容重：γm=[8×18+8×18-10）]/10=16kN/m3。

基底壓力折算土重：90/16=5.625m。

根據規范5.2.4條規定：粉質粘土，孔隙比e與液性指數均小于0.85，得出 γ=0.3，γm=1.6。

故 fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm （d-0.5）=160+0.3×（6-3）×8+1.6×16×（5.625-0.5）=298.4kPa。

3 基礎構造要求

3.1 基礎厚度

基礎厚度的取決于三個因素：沖切、錨固長度、合理配筋。設計人員在設計時一般往往只關注沖切，認為只要沖切滿足要求，基礎厚度就確定，根據筆者這幾年的設計，認為基礎厚度往往是后二者確定。根據《混凝土結構設計規范》及《建筑地基基礎設計規范》，上部豎向構件在基礎內的錨固長度需要大于等于0.6labE及20d，如抗震等級為二級，上部豎向構件鋼筋直徑為25，材料為C30和HRB400，則需要最小底板厚度為0.6×40×25+40=640，其中40為保護層厚度。合理配筋意思為基礎內部除了局部區域外，要求大面積基礎配筋為構造配筋或較小配筋，若出現配筋較大或者較大面積配筋均為計算配筋，說明基礎厚度偏小，此時應加大基礎厚度，如圖2所示。

圖2 豎向構件在基礎內錨固

3.2 基礎小配筋率

《混凝土結構設計規范GB 50010—2010（2015年版）》9.5.2條規定及地基規范8.2.1.3條規定：基礎最小配筋率為0.15%。

地基規范8.2.12條規定：獨立基礎基礎底板配筋除滿足計算和最小配筋率要求外，尚應符合本規范第8.2.1條第3款的構造要求。計算最小配筋率時，可按地基規范附錄U采用折算高度。

綜上所述我們可得知：只要底板承受地基反力我們可以按照0.15%的最小配筋率控制，但是對于獨立基礎，可以考慮折算高度，下面以一個例子說明獨立基礎最小配筋率算法。

圖3為獨立基礎，底板配筋為三級鋼12@150，雙向，請復核是否滿足最小配筋率。

圖3 獨立基礎平面及剖面

解答：按照全截面計算最小配筋量應為：（3200×300+1800×350）×0.15%=2385

實際配筋量為：（3200/150）×3.14×6×6=2411

能滿足最小配筋率。

3.3 最小基礎埋深

基礎埋深應從室外地面到結構基礎底。地基規范5.1.4條規定：除巖石地基外，天然基礎埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；如果采用樁基礎，埋置深度不宜小于建筑物高度的1/18。一般對于有地下室的建筑此條往往容易滿足，但是對于沒有地下室建筑，往往容易忽視。

4 結論

地基基礎是結構設計的第一步，同時由于地基深埋土中，地質情況的不均勻性，加上地下水的影響，相比地上結構而言，地基基礎設計的不確定性加大，難度也加大。廣大設計人員一定要以規范為基礎，以概念設計為根本，發揮主觀能動性，采取合理的基礎形式及合理的基礎設計方法，確保基礎設計安全、經濟、適用、耐久。