建筑工程常用的地基基礎(chǔ)與樁基設(shè)計探究

梁瑞宏

（太原市建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030000）

隨著我國城市化建設(shè)進(jìn)程的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)突飛猛進(jìn)，帶動了國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與發(fā)展。在建筑工程的建設(shè)過程中，地基基礎(chǔ)和樁基設(shè)計是關(guān)鍵內(nèi)容，決定著建筑的穩(wěn)定性。論文對建筑工程的常用地基基礎(chǔ)和樁基設(shè)計中的相關(guān)問題進(jìn)行研究，希望對促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)施工的順利開展，保證地基和樁基的穩(wěn)定性和安全性，提高建筑結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量有借鑒意義［1］。

1 建筑工程地基基礎(chǔ)和樁基基礎(chǔ)的地位

在建筑工程中，地基基礎(chǔ)是工程的基礎(chǔ)，施工效果會直接影響工程穩(wěn)定性，需要施工單位高度重視。地基在建筑結(jié)構(gòu)中負(fù)責(zé)承擔(dān)建筑整體重量以及傳重壓力。尤其是高層建筑，自重壓力大，在后續(xù)使用過程中，如果不能分流受力，容易導(dǎo)致建筑傾斜甚至倒塌的事故。在施工期間需要加強(qiáng)對地基的管理，為后續(xù)施工奠定良好的基礎(chǔ)。一般情況下，地基施工可以分為人工地基和天然地基。人工地基施工成本高，施工周期長。天然地基主要是具備巖石結(jié)構(gòu)的地區(qū)，在施工期間，不需要進(jìn)行加固施工，巖石強(qiáng)度基本滿足分流實力需求。但是，由于作業(yè)面積小，往往還需要利用人工地基施工進(jìn)行加固處理。樁基礎(chǔ)在建筑施工中也十分重要，需要在施工范圍內(nèi)找到最佳成樁位置。在樁孔內(nèi)填充合適比例的拌和材料，從而起到加固建筑結(jié)構(gòu)的作用。在樁基結(jié)構(gòu)中，主要包括承臺結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)樁結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)樁結(jié)構(gòu)常見于固定成樁結(jié)構(gòu)，承臺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定機(jī)械，改善成樁質(zhì)量。在施工區(qū)域進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工能夠優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，讓土壤結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，從而提高建筑結(jié)構(gòu)綜合性能。如今我國土地可用面積不斷縮減，建筑工程高度逐漸上升。很多建筑工程需要在復(fù)雜的環(huán)境中施工，對施工技術(shù)和質(zhì)量控制提出了更高的要求。應(yīng)用樁基礎(chǔ)施工能夠改善基礎(chǔ)作業(yè)環(huán)境，達(dá)到施工要求［2］。如軟土地基施工，采取樁基礎(chǔ)施工，能夠顯著提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，推動建筑施工順利進(jìn)行。

2 建筑工程常用的地基基礎(chǔ)種類

建筑工程常用的基礎(chǔ)類型包括樁基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)、條形地基基礎(chǔ)等，在實際工程項目中，應(yīng)根據(jù)工程所在地的地質(zhì)情況以及建筑的荷載情況合理選擇基礎(chǔ)類型。以下對分別樁基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)和條形地基基礎(chǔ)進(jìn)行簡要介紹。

2.1 樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)應(yīng)用分以下幾種情況：1）當(dāng)建筑工程的上部結(jié)構(gòu)需要較強(qiáng)的承載能力，但是地基上部土層較軟，下部分布有能夠當(dāng)作樁端持力層的堅實土層的情況下；2）當(dāng)?shù)鼗休d力較強(qiáng)，但是建筑對沉降量有較高的要求的情況下也可以應(yīng)用樁基礎(chǔ)；3）當(dāng)天然地基的沉降量過大，難以進(jìn)行處理并且難以符合建筑物澆筑要求時，可以應(yīng)用樁基礎(chǔ)；4）在施工環(huán)境較差，土層松軟并且較薄時可以應(yīng)用樁基礎(chǔ)，通過鉆孔灌注短樁的方法來實現(xiàn)。

2.2 獨立基礎(chǔ)

柱下基礎(chǔ)一般都是采用剛性或者柔性的獨立基礎(chǔ)。為了減少成本支出，基礎(chǔ)樁距較大時，一般采用獨立基礎(chǔ)。建筑單位可以根據(jù)實際情況采用拉梁適當(dāng)拉結(jié)的方式，提升建筑工程的穩(wěn)定性和整體性，提高地基的抗變形性能和抗震性能，保證建筑的安全性，減少安全隱患。獨立基礎(chǔ)一般還會被應(yīng)用在高層建筑中，當(dāng)高層建筑的上部結(jié)構(gòu)為框架體系時，地基的承載性能較好，地基變形較小，整體建筑的荷載和柱網(wǎng)的分布情況整體較為均勻，可采用獨立基礎(chǔ)。需要注意的是，建設(shè)單位需要從橫縱2個方向進(jìn)行拉梁的連接。施工時注意應(yīng)根據(jù)實際情況對拉梁的斷面進(jìn)行選擇，保證距離的科學(xué)性，實現(xiàn)建筑的穩(wěn)定性。

2.3 鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)

鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)的適用范圍較小，只適用于少數(shù)特殊情況下。建筑地基的土質(zhì)不均勻時，地基承受力較弱，而建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載力大，通過十字交叉基礎(chǔ)的應(yīng)用，相鄰基礎(chǔ)之間的距離和縫隙會變小，使很多基礎(chǔ)底面出現(xiàn)覆蓋重疊的問題，難以滿足基礎(chǔ)底面積的實際需求，在這種情況下，可以應(yīng)用筏板基礎(chǔ)。另外，對含有地下室的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時，因為本身建筑結(jié)構(gòu)的特殊性，會出現(xiàn)受潮和滲水問題，因此，建筑單位可以應(yīng)用筏板基礎(chǔ)作為地下室的底板結(jié)構(gòu)，防止各種情況和問題的發(fā)生，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性［3］。筏板基礎(chǔ)具有較強(qiáng)承載力，較高的強(qiáng)度，能夠有效提高整體建筑結(jié)構(gòu)的牢固性和穩(wěn)定安全性。

2.4 條形地基基礎(chǔ)

建筑工程的上部結(jié)構(gòu)的荷載較大，而地基的抗變形性能和承載力較差時，為了保證施工質(zhì)量，通常應(yīng)用剛性基礎(chǔ)，但是應(yīng)用剛性基礎(chǔ)很容易導(dǎo)致基礎(chǔ)斷面較大，若為淺基礎(chǔ)，則基礎(chǔ)會露出地面，不利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如果采取基礎(chǔ)加深的操作，會導(dǎo)致土方量和基礎(chǔ)成本造價增加。即使應(yīng)用了剛性基礎(chǔ)，也很容易導(dǎo)致基礎(chǔ)受到的應(yīng)力較大，使建筑基礎(chǔ)出現(xiàn)裂縫和不均勻沉降問題，對上部建筑的墻體穩(wěn)定性和安全性造成影響。當(dāng)這種情況出現(xiàn)時，可以應(yīng)用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，不僅可以承受較大的彎矩和剪力，更符合建筑基礎(chǔ)斷面的大小和配筋量要求，滿足各方面的受力要求。

3 建筑地基基礎(chǔ)工程設(shè)計要點

3.1 設(shè)計原則

地基基礎(chǔ)設(shè)計的原則包括：1）安全原則，地基設(shè)計時，所要考慮的不僅是建筑物本身的穩(wěn)定性和安全性，同時需要注重施工階段的風(fēng)險控制，即以便捷施工為主，同時合理配置技術(shù)門類，減少施工環(huán)節(jié)的錯漏；2）經(jīng)濟(jì)原則，設(shè)計的初衷是為了實現(xiàn)建筑目標(biāo)，而在設(shè)計時需要對基礎(chǔ)的相應(yīng)數(shù)值進(jìn)行推算，妥善處理好質(zhì)量、進(jìn)度、成本的關(guān)系，合理利用資源提高工程的經(jīng)濟(jì)效益；3）功能原則，基礎(chǔ)設(shè)計需要以實現(xiàn)建筑工程的使用價值為基礎(chǔ)，同時還應(yīng)預(yù)留建筑的后期功能拓展需求，如多元化通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、區(qū)域公共空間高效利用等；4）環(huán)保原則，設(shè)計應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時代的發(fā)展，踐行低碳節(jié)能的理念，多使用環(huán)保材料。要滿足以上原則，就必須嚴(yán)格遵守國家和行業(yè)相關(guān)的規(guī)定與要求，把控地基承載力上限、沉降值、變形值、剛度等，一旦出現(xiàn)軟土等不良地基時則需要安排具體處理措施。

3.2 地質(zhì)勘察

在建筑工程中的地基基礎(chǔ)設(shè)計中一項重要的基礎(chǔ)性工作，就是對施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)進(jìn)行勘察，在設(shè)計建筑地基基礎(chǔ)工程之前，勘察人員需要詳細(xì)勘察并分析施工區(qū)域內(nèi)地下的結(jié)構(gòu)情況，應(yīng)全面的、廣泛的對地質(zhì)的情況進(jìn)行信息、數(shù)據(jù)等收集，從而掌握施工區(qū)域內(nèi)地表水的分布、水量等重要信息，進(jìn)而了解地表水對整個工程的施工會帶來怎樣的影響，并對及時發(fā)現(xiàn)的安全隱患進(jìn)行有效規(guī)避，從而保證整個工程的順利開工。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)計選型

建筑工程的基礎(chǔ)設(shè)計需要考慮到整個工程的施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)特點，并根據(jù)建筑工程的形狀特點和施工要求計算出整個工程的分布情況和承載力的點。對此，應(yīng)根據(jù)施工區(qū)域內(nèi)的抗震烈度和相鄰建筑物施工建設(shè)的基本情況，選擇最合適的建筑基礎(chǔ)形式，并設(shè)計出符合建筑地的施工方案。一般來說，如果砌體結(jié)構(gòu)以建筑為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計的，相關(guān)人員可以采用剛性條形基礎(chǔ)。根據(jù)實際情況，在混凝土條形基礎(chǔ)、三合土條形基礎(chǔ)、毛石混凝土條形基礎(chǔ)三個常用的基礎(chǔ)形式中選擇適宜的基礎(chǔ)形式，從而保證最終的設(shè)計結(jié)果符合整個工程的施工要求，并保證各方面的基礎(chǔ)性能、指標(biāo)、數(shù)據(jù)等都符合工程要求。

3.4 樁平面布置設(shè)計

在對樁平面進(jìn)行布置設(shè)計時，設(shè)計人員首先應(yīng)該考慮的是如何用不同的樁頂可以承受俊宇的承載力。一般來說，要達(dá)到這一目的，需要使其樁頂中心的承載力與上部結(jié)構(gòu)的承載力重合，重合之后可與其他樁頂分擔(dān)樁頭的承載力，使其能夠承受較大的承載力，從而減少了抗彎的方向，保證了建筑物的穩(wěn)定性和安全性，還需要在建筑物的豎向和水平壁上交叉布置適宜的樁基。

4 建筑樁基設(shè)計的主要內(nèi)容

建筑采用樁基作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時，需要明確樁基的種類和樁長，并對單樁豎向承載力進(jìn)行計算，以保證樁基能夠有足夠的承載力職支撐建筑的上部結(jié)構(gòu)，提高建筑的抗傾覆能力。

4.1 明確基樁的種類和長度

保證基樁設(shè)計的科學(xué)性和合理性是整個建筑結(jié)構(gòu)工程順利開展的一項重要內(nèi)容。首先，設(shè)計人員要對施工現(xiàn)場周圍的環(huán)境進(jìn)行勘察，對周圍的各項設(shè)施和地質(zhì)水文等因素進(jìn)行深入分析和研究，進(jìn)而合理選擇樁基類型。另外，根據(jù)建筑作用于樁基的荷載，計算樁基的長度，并盡量使樁端嵌入承載力較強(qiáng)的土層中，保證樁基的承載力和穩(wěn)定性。

4.2 以建筑等級為依據(jù)對單樁豎向承載力進(jìn)行核算

當(dāng)建筑樁基設(shè)計為甲級時，應(yīng)根據(jù)單樁靜載力測試明確單樁極限承載力；當(dāng)建筑樁基設(shè)計為乙級并且施工現(xiàn)場地質(zhì)條件較優(yōu)時，可學(xué)習(xí)相同類型和規(guī)模的建筑施工案例，做好相應(yīng)的復(fù)原試驗；當(dāng)建筑樁基設(shè)計為丙級時，由于結(jié)構(gòu)簡單，可通過乙級應(yīng)用的復(fù)原測試對其進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取。樁基的直徑較大時，可以通用深層平板承載符合試驗獲得單樁豎向承載力，建筑結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用嵌巖樁時，可以通用專門的巖基平板承載符合試驗獲得單樁豎向承載力。

5 結(jié)語

我國建筑行業(yè)經(jīng)過長時間的積累使我國建筑結(jié)構(gòu)工程中的地基基礎(chǔ)種類較多，因此，在實際的建筑施工過程中，施工單位要根據(jù)實際的情況來對地基基礎(chǔ)的種類進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，對整體的工程進(jìn)行科學(xué)合理的劃分，實現(xiàn)高質(zhì)量高效率的完成建筑工程，保證建筑結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量。