建筑地基勘察及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化

丁麗霞

摘要：建筑工程是保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生活水平得以提高的基礎(chǔ)性建設(shè)工程，一旦建筑存在安全隱患，則會(huì)對(duì)使用者的人身及財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重影響。因此要通過(guò)控制地基工程的設(shè)計(jì)方案及施工質(zhì)量來(lái)避免建筑上部結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p害。地基勘察是保障基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作得以順利開(kāi)展的條件，因此要重視采用科學(xué)合理的技術(shù)對(duì)建筑工程的地基進(jìn)行勘察。本文分析了建筑地基勘察的相關(guān)問(wèn)題，包括布置地基勘察點(diǎn)的方法及地基勘察技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上探討了建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，包括地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本方法，基于建筑地基勘察的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)例。

關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ);地基勘察;建筑;基礎(chǔ)設(shè)計(jì);優(yōu)化

建筑地基的變形特性、承載能力及穩(wěn)定性等是決定建筑上部結(jié)構(gòu)安全性及穩(wěn)定性的重要因素，因此在設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)之前應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的地質(zhì)勘察工作，以便能夠了解地基地下水、巖土力學(xué)性質(zhì)及構(gòu)成情況，從而為建筑基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、地基施工質(zhì)量的改善提供必要的依據(jù)。

1.建筑地基勘察分析

1.1布置地基勘察點(diǎn)的方法

在對(duì)建筑地基工程進(jìn)行勘察時(shí)，應(yīng)采用以下布點(diǎn)方法：（1）優(yōu)先考慮將勘察點(diǎn)布置于建筑角點(diǎn)或周邊線上，或布置于建筑群范圍內(nèi)。如建筑下臥層具有較大的起伏度，應(yīng)適當(dāng)增加勘察點(diǎn)布置的密度，以便能夠有效探明建筑的受力層。（2）對(duì)于主要的受力基礎(chǔ)，應(yīng)注意布置單獨(dú)的勘察點(diǎn);如建筑當(dāng)中存在高聳結(jié)構(gòu)物，則應(yīng)確?？辈禳c(diǎn)>3個(gè)。（3）在勘察高層獨(dú)棟建筑地基基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)根據(jù)已有的詳細(xì)地質(zhì)勘查資料布置4個(gè)以上勘察點(diǎn)，從而保證地基基礎(chǔ)的均勻性評(píng)估能夠滿足工程設(shè)計(jì)要求。此外，在對(duì)高層建筑數(shù)量較多的密集建筑群的地基進(jìn)行勘察時(shí)，應(yīng)適量減少勘察點(diǎn)，但應(yīng)在每棟建筑的基礎(chǔ)上至少設(shè)置1個(gè)勘察點(diǎn)。（4）應(yīng)根據(jù)勘察方法，如觸探或鉆探等布置勘察點(diǎn)，并在考慮勘察方法的基礎(chǔ)上考慮地基地質(zhì)條件的特殊性，以確保地基勘察能夠?yàn)榛A(chǔ)設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考資料。例如，對(duì)于殘積土、風(fēng)化巖、膨脹巖土及濕陷性巖土等地質(zhì)較為復(fù)雜的區(qū)域，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工要求增加適量的探井。

1.2地基勘察技術(shù)

目前常用的勘察技術(shù)包括以下幾種：（1）觸探。目前在地基勘察中使用的觸探技術(shù)包括動(dòng)力觸探與靜力觸探兩種。利用觸探頭作用于土層時(shí)所受到的側(cè)壁阻力、錐尖阻力可對(duì)地基單樁承載力、壓縮性能及土壤承載力進(jìn)行估算。（2）鉆探。在地基勘察中利用鉆探技術(shù)可方便于劃分、鑒別地層，鉆探中所使用的鉆機(jī)包括沖擊鉆機(jī)與回轉(zhuǎn)鉆機(jī)兩種，沖擊鉆機(jī)的鉆頭可以直接擊碎地層，當(dāng)?shù)貙颖粨羲榧般@孔形成后，直接利用抽筒將擾動(dòng)土壤、巖石碎塊提取出來(lái)進(jìn)行分析即可?；剞D(zhuǎn)鉆機(jī)可磨削地層，并通過(guò)管狀鉆具提取巖芯標(biāo)本。（3）坑探?？犹竭m用于復(fù)雜地質(zhì)條件地層結(jié)構(gòu)的勘察，探井一般被設(shè)置為圓形、矩形，其深度應(yīng)為2m～3m;如需增加探井的深度，則應(yīng)注意對(duì)坑壁進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

2.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

2.1地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本方法

為了能夠優(yōu)化建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，應(yīng)注意做好埋深設(shè)計(jì)、拓展地基基礎(chǔ)計(jì)算與承載力設(shè)計(jì)工作。（1）埋深設(shè)計(jì)。埋深設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)地基的變形性及強(qiáng)度、建筑上部結(jié)構(gòu)的滑移性及穩(wěn)定性、建筑的使用性能及安全性等產(chǎn)生一定的影響。為了方便于上部結(jié)構(gòu)的施工及節(jié)省投資，則可以在確保建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全的基礎(chǔ)上考慮淺埋。如不存在基巖，則基礎(chǔ)埋深應(yīng)>0.5m;為防止基礎(chǔ)外露，則應(yīng)保證基礎(chǔ)頂面比設(shè)計(jì)地面低100mm左右。（2）拓展地基基礎(chǔ)計(jì)算。在計(jì)算拓展基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)考慮地基變形性能及承載力，并依據(jù)剪切及沖切基礎(chǔ)變階處及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高度進(jìn)行計(jì)算;此外，應(yīng)采用抗彎計(jì)算法對(duì)基礎(chǔ)底板當(dāng)中的具體配筋數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，從而確?；A(chǔ)底板能夠有效承重。（2）承載力設(shè)計(jì)。在確定承載力的特征值之前必須進(jìn)行載荷試驗(yàn)，即利用載荷板向地基土體施加荷載，從而對(duì)土體承載力進(jìn)行分析的一種試驗(yàn)方法。此外，如在確定承載力時(shí)采用面積為0.2m～0.5m的壓板，則荷載應(yīng)取s/b=0.010～0.045。

2.2基于建筑地基勘察的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)例

2.2.1工程概況

某建筑工程的占地面積為1500m，為大底盤(pán)建筑。樓地下為1層，地上為15層，為框架剪力墻設(shè)計(jì)。進(jìn)行地基勘查后得出該建筑基礎(chǔ)位于細(xì)砂層與粉砂層之間，埋深為8m，承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值為230kPa;直接將天然地基作為建筑中的裙房、地下車庫(kù)基礎(chǔ)便可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，由于建筑物基礎(chǔ)的平均底板壓力可達(dá)到450kN/m左右，因此需要對(duì)天然地基進(jìn)行處理后才能保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將建筑物基礎(chǔ)的沉降差值控制在50mm以下，以避免建筑的傾斜值、沉降變形值超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。此外，工程地基下部的地下水層共為兩層，即上層滯水、下層潛水，上層滯水的埋深為1.9m～4.5m，下層潛水為4.3m～5.4m;地層結(jié)構(gòu)由上到下分別為人工填土、粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂、細(xì)砂、粘質(zhì)粉土。

2.2.2地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)分析本工程地基變形性能、承載力要求，并對(duì)各類設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比分析后，決定使用樁基礎(chǔ)，樁徑為0.5m，樁長(zhǎng)為15m，在建筑物地基中設(shè)置的樁基數(shù)為100根。（1）在布置樁平面時(shí)嚴(yán)格遵守以下幾項(xiàng)原則：a.避免在同一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中同時(shí)應(yīng)用端承樁、摩擦樁;b.對(duì)于橫墻與縱墻的交叉部位均設(shè)置有基礎(chǔ)樁，避免將基礎(chǔ)樁布置于門洞下方;c.盡量保證所有樁頂承受的荷載相對(duì)均勻，同時(shí)確保彎矩方向上的樁群具有大抵抗矩。（2）地基持力層中的樁端最小深度設(shè)計(jì)。a.樁身直接穿過(guò)地基中的液化土層，并進(jìn)入到穩(wěn)定土層當(dāng)中，樁身進(jìn)入土層的深度為1.8m;b.樁端進(jìn)入地基持力層的深度為1.2m。（3）地基褥墊層的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)時(shí)必須優(yōu)化設(shè)計(jì)褥墊層，以便能夠有效分擔(dān)地基土層與地基樁在水平方向、垂直方向上所承受的荷載。在設(shè)計(jì)本工程的地基褥墊層時(shí)，充分考慮了集中應(yīng)力因素的影響、土應(yīng)力與樁應(yīng)力比，將褥墊層的厚度設(shè)計(jì)為25cm，褥墊層的施工材料為級(jí)配砂石。（4）工程地基沉降差處理。當(dāng)?shù)鼗鱾€(gè)部分的沉降差過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中、不均勻沉降等問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)建筑整體的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的不良影響。在本工程中需要處理的地基沉降差包括建筑物之間出現(xiàn)的沉降差，在實(shí)際工作中采用了以下兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法減小地基各部分之間的沉降差：a.在地基工程中設(shè)計(jì)后澆帶，確定后澆帶的設(shè)計(jì)及施工方案后，要對(duì)地基沉降情況進(jìn)行觀測(cè)，同時(shí)根據(jù)地基沉降量的觀測(cè)記錄選擇后澆帶施工時(shí)間及施工工藝。b.對(duì)地下車庫(kù)、裙房地基基礎(chǔ)尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便能夠有效增加地下車庫(kù)及裙房地基的基底壓力，增大沉降量，從而使建筑主體結(jié)構(gòu)與車庫(kù)、裙房之間的沉降量差值得以減小。實(shí)踐證明，采用以上兩種方法不但可以有效減少地基沉降差，同時(shí)還能夠有效控制附加應(yīng)力，可以起到增強(qiáng)建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定性的作用。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)是否安全及穩(wěn)定，在很大程度上是由地基工程的質(zhì)量所決定的，為了能夠有效提高建筑地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，則應(yīng)在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之前開(kāi)展地基勘察工作，并在勘察中收集好相應(yīng)的地質(zhì)資料。此外，在對(duì)建筑的地基工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)注意根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況，綜合運(yùn)用多種地基處理技術(shù)，以便可以為地基承載能力的改善提供必要的保障。

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（作者單位：興寧市建筑設(shè)計(jì)院有限公司）