關(guān)于山地別墅基礎(chǔ)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與方法的探討

摘要：山地別墅基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是整個(gè)山地別墅設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中不可缺少的重要組成部分，基礎(chǔ)處理成功與否間接影響別墅造價(jià)成本控制，并決定了結(jié)構(gòu)的安全性，本文根據(jù)筆者自身的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一些山地別墅設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題及相關(guān)處理方法，供同行參考。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)；技術(shù)；處理方法

引言

山地別墅在建造過(guò)程中通常根據(jù)山體走勢(shì)依山而建，達(dá)到建筑與自然的和諧，這在一定程度上也避免了大量土方開(kāi)挖與回填，降低山體基層處理的難度，從而節(jié)約了人工及機(jī)械開(kāi)挖成本，依山勢(shì)起伏，錯(cuò)落有致的設(shè)計(jì)，也使得建筑在空間立面及平面布置上更加豐富靈動(dòng)，賦予了建筑一種音樂(lè)的靈魂，基于此種設(shè)計(jì)理念，實(shí)際工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需因勢(shì)利導(dǎo)，對(duì)勘察資料、施工難度、基礎(chǔ)類型選擇等多方面因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)性良好，且施工方便的基礎(chǔ)方案、施工工藝和作業(yè)方法。

1.選擇山地作為別墅建設(shè)用地的必要性

在中國(guó)盡管疆域幅員遼闊，但是實(shí)際用于可建設(shè)用地較為稀缺，再加上近些年城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市周邊的土地以輻射狀形式，逐漸成為各大房地產(chǎn)商追逐的香餑餑，而別墅作為新型高端房產(chǎn)消費(fèi)產(chǎn)品，在其選址及建筑周邊環(huán)境、交通物流、國(guó)家及地方審批政策等方面考慮上更加嚴(yán)格，因此選擇在風(fēng)景秀麗的山地建設(shè)將逐漸成為日后別墅項(xiàng)目的主流，符合我國(guó)基本國(guó)情，且可有效利用豐富的山地資源。發(fā)展山地別墅將在未來(lái)若干年內(nèi)成為一種趨勢(shì)，一定程度上緩解城市土地資源的短缺，也可帶動(dòng)項(xiàng)目周邊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。當(dāng)然開(kāi)發(fā)此類項(xiàng)目同時(shí)，務(wù)必要對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展作一長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，使山地恬靜秀美的自然環(huán)境在不被破壞的前提下，真正成為人們修身養(yǎng)性、繁衍生息的宜居之地。選擇山地別墅是人們回歸大自然、擁抱大自然的精神向往，是對(duì)生活品質(zhì)孜孜不倦追求的直接表現(xiàn)。在經(jīng)濟(jì)日益繁榮的今天，設(shè)計(jì)并建設(shè)多樣風(fēng)格、結(jié)構(gòu)安全可靠的別墅，也成為考驗(yàn)當(dāng)代設(shè)計(jì)師與工程建設(shè)者的神圣使命。

2.山地別墅的設(shè)計(jì)組成及生態(tài)特殊性

山地別墅在設(shè)計(jì)上大體分為幾個(gè)部分：①別墅的選址、方案設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)，主要闡述別墅項(xiàng)目定位規(guī)模、概況及生態(tài)建筑理念、設(shè)計(jì)風(fēng)格、結(jié)構(gòu)選型等。②山地別墅室外景觀設(shè)計(jì)及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防設(shè)計(jì)，其中涉及到山地別墅的日常維護(hù)，以及對(duì)山洪、泥石流、塌方、滑坡等的預(yù)防。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中需要各個(gè)專業(yè)緊密配合，融匯貫通，將各個(gè)階段可能遇到的問(wèn)題，提前在設(shè)計(jì)中予以解決，尤其像建筑專業(yè)與景觀專業(yè)的地面標(biāo)高確定，如果存在問(wèn)題，將來(lái)可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)專業(yè)在處理過(guò)程中，產(chǎn)生偏差，使得使用功能上不滿足要求。因此，設(shè)計(jì)成果在校對(duì)和審核過(guò)程中，需要嚴(yán)格把關(guān)。施工人員在拿到圖紙后也應(yīng)對(duì)各設(shè)計(jì)圖紙中仔細(xì)查閱，并組織圖紙會(huì)審，對(duì)圖中的遺留問(wèn)題應(yīng)在圖紙會(huì)審中提出，要求設(shè)計(jì)師予以明確回復(fù)。

山地別墅是建立在普通生態(tài)別墅理論的基礎(chǔ)上，它將建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)生態(tài)因素與經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)緊密結(jié)合，建立起一種平衡的生態(tài)觀點(diǎn)，并將自然生態(tài)與人、環(huán)境共同建立起動(dòng)態(tài)的平衡關(guān)系。山地生態(tài)有著其特殊性，水文、植被、地質(zhì)、地形、氣候、這幾大要素之間是相互聯(lián)系，因此在進(jìn)行山地別墅建筑底層及地下室平面設(shè)計(jì)時(shí)，要充分結(jié)合建設(shè)用地山體的土層地質(zhì)結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行處理，對(duì)山地別墅在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中與建筑設(shè)計(jì)平面布置存在的主要矛盾反復(fù)梳理，并且合理運(yùn)用“疊加分析法”將保證原生態(tài)平衡放在首位的前提下，不斷調(diào)整優(yōu)化方案平面布置及豎向布置，盡量減少山體土方開(kāi)挖或回填處理的工程量。

3.山地別墅地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防與治理

在山地別墅的設(shè)計(jì)中，由于選址的原因，在山谷地帶的別墅項(xiàng)目，經(jīng)常會(huì)面臨在雨季時(shí)如何預(yù)防和治理洪水、泥石流等問(wèn)題，這些關(guān)系到別墅項(xiàng)目的可行性及業(yè)主們的人身安全保障，尤其需要引起足夠重視，現(xiàn)階段的山洪防治主要分為兩大類，蓄水為主和疏導(dǎo)為主。在蓄水為主的治理方法中，又分為水土保持和水庫(kù)利用，水土保持主要是利用修建防洪建筑、植被、造林等一系列措施，來(lái)確保建筑物沿坡向上方的土體穩(wěn)定，或者在上游有利部位修筑水庫(kù)，利用水庫(kù)來(lái)進(jìn)行攔截和滯蓄洪水，以減少洪水對(duì)下游建筑物周邊的基礎(chǔ)土層進(jìn)行沖擊，保證建筑持力層及附近土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。而疏通方法是依靠修建防洪堤壩和疏通河溝的方法來(lái)完成的。例如在別墅項(xiàng)目中合適部位，在規(guī)劃前考慮泄洪渠等措施，可有效的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。修筑防洪堤也可以有效增加建筑地面標(biāo)高，并且能有效提高建筑所在地附近河槽的抗沖刷能力。這兩種防洪措施都要以縮短河溝長(zhǎng)度、降低水位、縮小山洪破壞面積為主要設(shè)計(jì)方向。

近些年在我國(guó)山區(qū)，由于惡劣天氣、人為對(duì)植被的破壞導(dǎo)致水土流失等原因，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)現(xiàn)象較為普遍，所以在防治過(guò)程中要針對(duì)建筑所面臨的危害，有的放矢，針對(duì)性地根據(jù)所產(chǎn)生的原因進(jìn)行治理，不同的治理手段所產(chǎn)生的效果各不相同，所投入的人力、物力、財(cái)力也是天壤之別。因此在有地質(zhì)災(zāi)害隱患的地區(qū)建造別墅項(xiàng)目前，需要做詳盡的可行性研究報(bào)告，并對(duì)處理方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較衡量，花最少的代價(jià)達(dá)到預(yù)期的效果。

地質(zhì)災(zāi)害的治理措施主要考慮以下幾個(gè)方面：水土保持、邊坡防護(hù)、建筑抗震。其中有效的防治措施有：水土保持方法，又分為農(nóng)藝法和工程法兩種。農(nóng)藝法是利用高壓噴射種子、鋪設(shè)植被帶、草皮等方法，對(duì)大面積的裸露坡地進(jìn)行覆蓋，這種方法較為經(jīng)濟(jì)，而且可以跟工程法相互結(jié)合。而工程法就是通過(guò)澆筑混凝土擋墻、砂漿護(hù)坡等形式進(jìn)行防護(hù)，這種方法工程量大，施工成本高和工期也相對(duì)很長(zhǎng)，比較適用于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后的補(bǔ)救處理和地形復(fù)雜的地段防治處理。

4.山地基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則

山地建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需要仔細(xì)考慮三個(gè)方面問(wèn)題：巖層表面的傾斜程度、上覆土層的力學(xué)性能和建筑物類型與上部作用荷載的大小。最不利的地質(zhì)條件為巖石傾斜面的突變，有時(shí)可能從較緩的傾斜突然變化到較陡的傾斜基巖面。

因此在做山地建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循一定的設(shè)計(jì)原則，主要有以下幾個(gè)方面，需要設(shè)計(jì)者認(rèn)真考慮：

（1）持力層中是否存在巖石出露部分，這些部位容易引起基礎(chǔ)應(yīng)力突變，必須鑿平處理，用一定厚度的砂、土或其他柔性材料置換，一般稱作褥墊。設(shè)置褥墊的意義主要使巖石與基礎(chǔ)相接觸面的應(yīng)力均勻，避免出現(xiàn)過(guò)大的集中應(yīng)力。因此，必須根據(jù)土層變形量，仔細(xì)計(jì)算褥墊的厚度，以減少巖石與土之間的差異變形量。但值得注意的是，如果巖石出露在建筑物中部時(shí)，即使采取了上述措施，建筑物也仍有破壞的可能性。遇到這種情況時(shí)，除設(shè)褥墊外，還需要對(duì)基層巖體進(jìn)行必要的處理。

（2）別墅項(xiàng)目基礎(chǔ)持力層埋置深淺不一或者埋置深度較大，淺層土承載力又偏小時(shí)，通常視土層構(gòu)造情況，采取人工挖孔樁、柱墩等形式，使上部結(jié)構(gòu)荷載有效地傳遞到下部較好土層。這種處理方法在山地別墅中相當(dāng)普遍，處理后建筑物沉降也非常小。

（3）對(duì)于普通兩層磚混結(jié)構(gòu)的別墅，較多的是做墻下條形基礎(chǔ)，在坡地處基礎(chǔ)標(biāo)高通常變化比較大，應(yīng)根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求，處理好標(biāo)高關(guān)系。

（4）對(duì)框架結(jié)構(gòu)一般不需作特別的地基處理。但圍護(hù)墻體應(yīng)根據(jù)情況采取有效的措施。局部設(shè)地下室時(shí)，地下室外墻防水、防潮應(yīng)有可靠的措施。

5.山地別墅建筑基礎(chǔ)處理特點(diǎn)

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，土層中如果出現(xiàn)巖土交錯(cuò)過(guò)大，極易出現(xiàn)不均勻沉降，造成建筑物整體傾斜，引起墻體開(kāi)裂等現(xiàn)象。另外基礎(chǔ)不穩(wěn)定對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)安全和居住舒適度都會(huì)帶來(lái)直接的影響。因此在整個(gè)地基處理的過(guò)程中，可以根據(jù)建筑地面標(biāo)高的設(shè)定，預(yù)先對(duì)山地表層進(jìn)行開(kāi)挖，每次開(kāi)挖厚度為50cm左右。然后在設(shè)定標(biāo)高的土層上加鋪砂墊層，以解決地基不均勻和改善基礎(chǔ)持力層材料的物理力學(xué)指標(biāo)。經(jīng)處理后的地基被視為是均勻地基，在此條件下，結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)形式采用的是墻下條基或者柱下獨(dú)基，設(shè)計(jì)時(shí)將每片墻柱下的地基凈反力調(diào)整得較為接近。使得上部結(jié)構(gòu)的荷載對(duì)地基產(chǎn)生的附加應(yīng)力也大小一致，確保結(jié)構(gòu)不會(huì)因地基凈反力差異較大而導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。另外，需增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)整體剛度，以保證有足夠的抵抗局部變形的能力，對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)，通常在基礎(chǔ)中加設(shè)地圈梁，而且在結(jié)構(gòu)的每層樓面處都要增設(shè)混凝土圈梁。圈梁與墻體轉(zhuǎn)角、縱橫墻交接處的構(gòu)造柱連成一個(gè)整體，以起到分割墻體、增加房屋整體剛度的作用。構(gòu)造柱與墻體也需按規(guī)范要求，設(shè)置一定量的拉結(jié)筋，這樣可以使磚混結(jié)構(gòu)的延性得到有效的改善。

6.結(jié)束語(yǔ)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展日新月異，居住環(huán)境不斷改善與提高，需要我們這一代建筑各專業(yè)的設(shè)計(jì)師對(duì)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)技術(shù)的精益求精，并不斷繼承與發(fā)揚(yáng)前輩們的智慧結(jié)晶，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，不斷地創(chuàng)新、打造新穎別致的中式或歐式精品別墅樓盤(pán)，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的居住需求。

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收稿日期：2013-4-17

作者簡(jiǎn)介：楊文兵（1979-），男，助理工程師，本科，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。