淺談建筑工程中地基基礎(chǔ)形式的選型與分析

趙旭鵬 王玉剛

青島地礦巖土工程有限公司，中國(guó)·山東 青島 266100

1 引言

隨著中國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，建筑工程地質(zhì)勘察技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展和改進(jìn)。中國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)建筑場(chǎng)地有著不同的地質(zhì)條件特征，因此需要針對(duì)不同巖土工程地質(zhì)條件選擇相應(yīng)的地質(zhì)勘察技術(shù)和方案，以滿足復(fù)雜多樣的地質(zhì)環(huán)境條件[1]。論文針對(duì)中國(guó)青島地區(qū)工程地質(zhì)勘察中常見的基礎(chǔ)選型及選型策略進(jìn)行探討。

2 巖土工程勘察中常見的地基基礎(chǔ)選型

2.1 天然地基

天然地基淺基礎(chǔ)是青島地區(qū)多層中建筑中較為常見的基礎(chǔ)類型，其具有施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，成為工業(yè)與多層民用建筑工程的首選基礎(chǔ)類型，當(dāng)然對(duì)巖土工程勘察的要求也在相對(duì)簡(jiǎn)單。然而，在實(shí)際應(yīng)用過程中還需要注意以下幾點(diǎn)問題是在巖土工程勘察中必須要查明的。

（1）地基土的均勻性：地基基礎(chǔ)沉降變形是建筑工程中危害較為嚴(yán)重的地質(zhì)條件，會(huì)導(dǎo)致建筑物損壞并影響其使用功能。因此，在選擇天然地基時(shí)，評(píng)價(jià)地基土的均勻性特別重要。

（2）地基土的穩(wěn)定性：選擇天然地基要特別注意其穩(wěn)定性，首先要查閱區(qū)域地質(zhì)資料看看擬建物是否在地震斷裂帶上，并結(jié)合地質(zhì)條件和周邊的建筑物綜合評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性，而且還要考慮到建筑荷載對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。

（3）地下水：青島地區(qū)很多建筑場(chǎng)地地下水是很豐富的，特別是靠近水域和地勢(shì)較低的地方，地下水是嚴(yán)重影響工程建設(shè)及建筑穩(wěn)定性的地質(zhì)要素之一。在地下水處理過程中必須要考慮地基基礎(chǔ)的腐蝕性、泡水軟化、涌水、流砂等情況，更為重要的要考慮它浮托力，必須采取有效的抗浮措施才行。

2.2 復(fù)合地基基礎(chǔ)

復(fù)合地基在青島地區(qū)也是經(jīng)常采用的基礎(chǔ)形式，在巖土工程勘察過程中，要針對(duì)可能采用的地基處理方案進(jìn)行重點(diǎn)勘察，提供地基處理設(shè)計(jì)和施工所需的巖土特性參數(shù)，預(yù)測(cè)所選地基處理方法對(duì)環(huán)境和鄰近建筑的影響，提出合理的地基處理方案建議，當(dāng)場(chǎng)地條件復(fù)雜且缺乏成功經(jīng)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)擬選方案進(jìn)行試驗(yàn)或?qū)Ρ仍囼?yàn)，檢驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)參數(shù)和處理效果，在地基處理施工期間，應(yīng)進(jìn)行施工質(zhì)量和施工對(duì)周圍環(huán)境和鄰近工程設(shè)施影響的監(jiān)測(cè)。

青島地區(qū)比較常見的地基處理形式主要有：換填法，強(qiáng)夯法，樁土復(fù)合地基等。

2.3 樁基礎(chǔ)

采用樁基礎(chǔ)在青島地區(qū)是非常普遍的，需要結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和擬建場(chǎng)地的施工環(huán)境，對(duì)擬采用樁基礎(chǔ)的建筑物進(jìn)行重點(diǎn)勘察，查明一切與擬采用樁型相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，為設(shè)計(jì)和施工提供有力的技術(shù)保障。常見的樁基礎(chǔ)類型如下。

2.3.1 人工挖孔灌注樁

人工挖孔灌注樁具有工程質(zhì)量易控制，可多樁同時(shí)開工作業(yè)而工期短，造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)。青島地區(qū)適用于淺層地基均勻性較差，建筑場(chǎng)地起伏較大，地下水較少，且下伏基巖埋深較淺的高層建筑工程。既解決了地基持力層的問題，也解決了抗浮的問題，一舉兩得。

人工挖孔灌注樁是較為控制和開工工期比較短的，其主要適用于地基均勻性差和持力層起伏變化大的建筑工程，同時(shí)可以較好地處理不均勻的地基基礎(chǔ)建設(shè)[2]。

2.3.2 機(jī)械成孔灌注樁

機(jī)械成孔灌注樁在青島地區(qū)的應(yīng)用也非常的廣泛，一般有沖擊成孔水下灌注、長(zhǎng)螺旋成孔灌注和旋挖成孔灌注三種，這三種施工工藝各有特點(diǎn)，均能滿足設(shè)計(jì)和施工要求，多以端承樁為主?；A(chǔ)形式多適用于擬建場(chǎng)地軟弱層較厚，地下水較少，下伏基巖面埋深較大的高層建筑物。在巖土工程勘察中可根據(jù)建筑物的特征，結(jié)合擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，提出較為適合的施工工藝。該種基礎(chǔ)形式具有工期短，節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。下面重點(diǎn)介紹旋挖樁的施工工藝，旋挖鉆孔施工是利用旋挖鉆機(jī)鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn)，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進(jìn)壓力，使土屑袋裝滿鉆斗后提升鉆斗出土，通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、挖土、提升、卸土和泥漿置換護(hù)壁，反復(fù)循環(huán)而成孔，旋挖鉆機(jī)由于成孔作業(yè)速度快、質(zhì)量好、效率高、泥漿污染少等優(yōu)點(diǎn)，目前在中國(guó)樁基礎(chǔ)施工中得到越來越廣泛的應(yīng)用，見圖1。

圖1 旋挖鉆機(jī)

2.3.3 預(yù)制樁基礎(chǔ)

青島地區(qū)對(duì)于建筑工程擬建場(chǎng)地巖土層以粉細(xì)砂為主，地下水豐富，且淺層地基巖土層無法滿足工程荷載及變形條件，基礎(chǔ)持力層起伏較小且埋深較大，這樣的建筑場(chǎng)地基礎(chǔ)形式多采用預(yù)制樁基礎(chǔ)。預(yù)制樁一般有方樁和管樁兩種。見下圖，圖2是預(yù)制方樁，實(shí)心帶尖；圖3是空心的，兩頭帶有樁帽，兩種樁型內(nèi)均有鋼筋。

圖2 預(yù)制方樁

圖3 預(yù)制管樁

該基礎(chǔ)體系在地質(zhì)勘察過程中需要對(duì)預(yù)制樁進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，主要對(duì)沉樁施工可行性進(jìn)行分析評(píng)判，判斷樁體在穿過各位地層時(shí)的受力及穩(wěn)定性。在勘查過程中，必須要結(jié)合各巖土層的密實(shí)度、厚度以及在打樁時(shí)出現(xiàn)的擠土效應(yīng)預(yù)測(cè)和判斷沉樁效果。

2.4 筏形地基基礎(chǔ)

對(duì)于高層或者是超高層建筑而言，基礎(chǔ)類型多采用筏形基礎(chǔ)，本身屬于一種深基礎(chǔ)類型，高層建筑由于地下室的存在，基礎(chǔ)埋深較大，需要開挖的土體也較多，對(duì)于巖土工程勘察結(jié)果的要求更加嚴(yán)格，任何巖土工程勘察中出現(xiàn)的差錯(cuò)都有可能會(huì)增加施工難度以及施工風(fēng)險(xiǎn)等。

采用筏形基礎(chǔ)需要注意以下幾點(diǎn)：（1）明確地質(zhì)水文條件中的具體參數(shù)，筏形基礎(chǔ)其基坑開挖深度較大，因而地下水成為重要因素，在巖土勘察中需明確地下水的類型、來源、地下水位高低等，并針對(duì)地下水對(duì)建筑工程基礎(chǔ)的影響進(jìn)行分析；（2）采用筏形基礎(chǔ)類型，基坑開挖較大，因而巖土勘察報(bào)告中的土體種類不宜復(fù)雜，尤其是一些特殊的土層，比如：軟土層、流砂層等。此外，還需要考慮到施工區(qū)域周邊的復(fù)雜環(huán)境；（3）對(duì)于巖土工程勘察過程中地下水位較高的，在基坑開挖中除了要進(jìn)行降水處理外，還需要進(jìn)行抗浮計(jì)算。對(duì)于浮力超過建筑荷載的，還需要設(shè)計(jì)抗浮錨桿或者是抗浮樁，從而抵抗水的浮力作用；（4）對(duì)周邊環(huán)境的影響，基坑開挖會(huì)造成周邊建筑原有土體平衡狀態(tài)的破壞，在排水過程中可能因?yàn)榈叵滤坏南陆翟斐舌徑ㄖ拈_裂、傾斜等，這些都是采用筏形基礎(chǔ)需要考慮的[3]。

3 巖土工程勘察基礎(chǔ)形式的選型策略

針對(duì)房屋建筑的巖土工程勘察，應(yīng)在搜集擬建物上部荷載、功能特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)形式、埋置深度和變形限制等方面資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行，其主要工作內(nèi)容符合下列規(guī)定。

首先，必須要掌握擬建場(chǎng)地勘察范圍內(nèi)的原始地形地貌，并對(duì)地下各巖土層深度、地質(zhì)成因、地質(zhì)類型以及巖土特性進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析，以確定該場(chǎng)地地基穩(wěn)定性和均勻性。在此基礎(chǔ)上，必須明確施工場(chǎng)地不利于施工設(shè)計(jì)的埋藏物及其分布特點(diǎn)，如地下水道、坑洞、溝渠、古墓穴、孤石以及人工填埋物等。提供滿足設(shè)計(jì)、施工所需的巖土參數(shù)，確定地基承載力，預(yù)測(cè)地基變形性狀。

其次，在探明場(chǎng)地基礎(chǔ)地質(zhì)特征及穩(wěn)定性后，提出地基基礎(chǔ)、基坑支護(hù)、工程降水和地基處理設(shè)計(jì)與施工方案建議，并深入研究影響施工場(chǎng)地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)環(huán)境，如地下巖溶、危巖、采空區(qū)、地面沉降以及地質(zhì)斷層等不良地質(zhì)環(huán)境，并對(duì)特殊土壤地層類型、發(fā)展趨勢(shì)、成因以及危害程度進(jìn)行總體評(píng)估，并針對(duì)建筑物有影響的不良地質(zhì)作用提出有效的防治措施。

最后，在勘察過程中必須明確地下水分布情況，并對(duì)地下水變化和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)論證，及時(shí)評(píng)估地下水危害程度。地下水的主要危害表現(xiàn)在其建筑材料腐蝕性、基坑突涌、管涌以及流砂等危害，在地下水治理過程中要明確各土層的滲透性，科學(xué)合理評(píng)估地下水靜水壓力、動(dòng)水壓力、浮托力等基本特征，并查明基坑周邊基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境，為地下水防治提供相應(yīng)的依據(jù)參數(shù)。

4 結(jié)語

總而言之，巖土工程勘察中建筑工程的地基基礎(chǔ)選型是勘察工程的重點(diǎn)和核心。因此，必須依據(jù)實(shí)際的施工情況和地質(zhì)特征合理的選擇施工簡(jiǎn)單、成本低以及質(zhì)量容易控制的施工工藝，結(jié)合施工建筑的特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，合理選出比較合理的基礎(chǔ)類型，保障基礎(chǔ)工程能達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠，便于達(dá)到巖土工程勘察的實(shí)際目的，最大限度地實(shí)現(xiàn)工程的經(jīng)濟(jì)化和效益化。