建筑項目地基基礎選型分析

左 英

西安紫薇地產(chǎn)開發(fā)有限公司 陜西西安 710000

1 基礎選型的定位及特征

1.1 基礎選型的定位

地基基礎是建筑底部與地基接觸的承重構(gòu)件，承擔著將建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基的重要作用，是作為自然物的土地構(gòu)成與人工物的上部構(gòu)造之間承上啟下的部分。作為隱蔽性工程，地基基礎是建筑結(jié)構(gòu)體系中最重要的組成部分，也是質(zhì)量事故易出的環(huán)節(jié)，稍許問題都會給造價及工期帶來難以挽回的損失。

1.2 基礎選型特征

按照構(gòu)造形式劃分，地基基礎分為剛性基礎、柔性基礎、獨立基礎、條形基礎、滿堂基礎以及樁基，其中經(jīng)常采用的條形、獨立基礎又同筏基礎、樁基礎混用[1]。

1.2.1 地基基礎選型的協(xié)同性

基礎選型工作中存在著地基條件、基礎結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)建筑之間的協(xié)同效應，在面臨地基土質(zhì)軟弱、承載力低時，需要通過設計的補償來克服地基的變形以及基礎的不均勻沉降，措施是設置地下室或半地下室，上部結(jié)構(gòu)選取輕質(zhì)材料，施工中采用架空混凝土板的方式。當建筑物不均勻沉降較大時，還可以通過適當改變建筑物的荷載分布或者選取較大的基礎寬度、調(diào)整基礎埋置深度來增大基礎承載力，降低基礎沉降，從而協(xié)同整體力學平衡與變形防治。

1.2.2 選型工作的綜合性

體現(xiàn)在選型前期必須考慮重要地質(zhì)構(gòu)造如地下水的存在狀況，需要對地下水的深度以及潛伏規(guī)律做出了解和判斷。如果施工場地的地下水位過高，在基坑開挖時應注意水位對邊坡穩(wěn)定性的影響，并相應采用邊坡維護措施。此外，還需通過收集并詳細閱讀城市建設資料以了解地下管線的分布狀況、周邊地質(zhì)環(huán)境以及相鄰建筑的基礎構(gòu)造等狀況，從而保證基礎的平面布局、埋置深度等設計的合理性，否則會造成設計不合理帶來的意外返工?？梢栽谇捌谧咴L周鄰項目獲取建設經(jīng)驗。

1.2.3 選型設計的前瞻性

在進行基礎選型設計時，要結(jié)合建筑物的建成使用功能考慮合適的基礎型構(gòu)，如從事精密生產(chǎn)或科研工作的建筑物對地基變形十分敏感，需要采用冗余量較大的方案，如盡量采用筏板+ 樁基模式，以最大克服不均勻沉降。

1.2.4 注重選型成果的可行性

選型設計要充分考慮施工的可行性，任何方案只有經(jīng)過施工過程才能成為現(xiàn)實，需要在設計初期就詳盡了解施工過程的可能影響因素，包括項目周邊的市政環(huán)境、交通條件、居民區(qū)密度，也包括施工單位的常規(guī)做法和工藝水平，以及與基坑支護等的匹配性、大型設備進場安裝安排等，都對于基礎設計具有一定影響。

1.2.5 基礎選型需要注重經(jīng)濟性

工程技術的進步，可以通過不同方案解決同一目標，可供選擇利用的地基處理方式與基礎形式種類也很多，需要根據(jù)建筑的復雜性、結(jié)構(gòu)的特征、施工的難易度綜合考慮最具經(jīng)濟價值的方案，從造價角度獲得最大收益。

1.2.6 高專業(yè)性與風險性

基礎選型是一個多專業(yè)高度配合的工序，具有橫向研判的復雜性以及不可測因素構(gòu)成的風險性，存在著多業(yè)務門類交叉、知識信息密集的挑戰(zhàn)性，同時作業(yè)成果的隱蔽性、工序安排上的不可逆性致使這項工作需要高度的責任心、較高的多專業(yè)協(xié)調(diào)的管理水平，也需要面對多種目標重合甚至矛盾下采取必要的創(chuàng)新與探索，存在一定風險性。

2 基礎選型的組織及專業(yè)流程

在工程技術進步的加持下，人們更有信心完成復雜條件下的作業(yè)，地基基礎選型挑戰(zhàn)首先在于參與作業(yè)的建設單位、設計單位、勘察單位各司其職，信息共享，完成前中后期的有效統(tǒng)籌，特別是做好地勘報告的重點內(nèi)容。

2.1 基礎選型組織流程

基礎選型組織流程見圖1。

圖1 地基基礎選型組織流程

地勘單位根據(jù)項目總圖、樓位分布以及現(xiàn)場走訪了解的情況，提供地勘方案，地勘方案需經(jīng)建設單位、總包施工單位，雙方設計、工程、成本人員會簽確認，地勘方案中的探孔數(shù)量、探孔深度應滿足規(guī)范相關要求，且應避免存在土層未探明情況下急于定論，否則會帶來二次補勘從而導致延誤工期等情況[2]。

地勘單位進場勘察時，作為工程總負責的建設單位管理人員應現(xiàn)場監(jiān)督并復核探孔數(shù)量及探孔深度，必須在工作開始時旁站，避免錯勘、漏勘等情況發(fā)生，杜絕以鄰近建筑物勘察資料代替擬建工程的勘察報告。

2.2 基礎選型專業(yè)流程

地基基礎的選型流程具有建設單位、勘察單位、設計單位三元偶聯(lián)的整體性，通過組織流程的明晰，進一步融合各專業(yè)要素的整體過程見圖2。

圖2 地基基礎選型專業(yè)要素合成圖

3 地基選型原則

地基、基礎選型時，應結(jié)合上部結(jié)構(gòu)類型、上部結(jié)構(gòu)荷載分布情況、地下土層分布等多種因素綜合考慮，根據(jù)經(jīng)濟性排序的一般優(yōu)先順序是：天然地基> 人工地基> 預應力管樁或預應力空心方樁> 預制方樁> 旋挖灌注樁> 沖孔灌注樁。

3.1 框架型上部結(jié)構(gòu)的地基基礎選型

對于24m 及以下高度的建筑，優(yōu)先考慮采用獨立基礎；

對于24m 以上建筑，從結(jié)構(gòu)整體性考慮，優(yōu)先采用柱下條形基礎，其次考慮采用筏板基礎。

需注意的是，當基礎底標高以下呈現(xiàn)“濕陷性黃土”構(gòu)造，或“不均勻地基”時，應根據(jù)采用換填墊層、擠密樁復合地基等措施進行治理；當上述地基承載力不滿足上部結(jié)構(gòu)基底壓力標準時，需會同專家對地勘報告詳細研判，就是否選用人工地基，特別是是否采用樁基礎等進行綜合評判[3]。

3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)地基、基礎選型

3.2.1 基礎選型

多層住宅：獨立基礎> 柱下條形基礎> 墻下條形基礎> 筏板基礎。

高層住宅：墻下條形基礎> 筏板基礎。

以上選型中，獨立基礎和墻下條形基礎由于底部尺寸相應較大，較一般基礎其抗彎性和抗剪性能較好，承受的豎向荷載也較大，適用于地基承載力較差和基礎需承受水平力的狀況，對應了“寬基礎淺埋置”的處理方式。

對于柱下條形基礎，適用于上部結(jié)構(gòu)中柱的荷載較大而土體承載力不強的情形，特別是軟弱地基導致建筑荷載不均、或土體壓縮性在主軸方向分布不均時，可采用柱下條形基或十字形基礎，較多用于廠房建筑和高層框架結(jié)構(gòu)。

屬于滿堂基礎類型的筏板基礎適用于帶地下室的高層建筑或儲水構(gòu)造的建筑物（如室內(nèi)泳池、噴泉造景），通過整體較大剛性的構(gòu)造調(diào)節(jié)不均勻沉降，分為平板式和梁板式，通常情況下又會同樁基結(jié)構(gòu)連用。

3.2.2 地基選型

以北方為例，一般考慮在“CFG 復合地基+ 筏板基礎”或“墻下布樁+ 樁基承臺”中選擇，因前者剪力墻結(jié)構(gòu)上部荷載分布較均，經(jīng)濟性較好，因此大多數(shù)情況下選用前者。

CFG 樁由碎石樁基礎演化而來，樁本身具有的粘連性，可在整個樁長范圍受力，因此承受荷載大，具有良好的莊周摩阻力和樁端力，可大幅提高復合地基的承載力，并減少沉降。

3.3 框架- 核心筒結(jié)構(gòu)地基基礎選型

因框架- 核心筒結(jié)構(gòu)主要適用于高層及超高層建筑，且因此類建筑豎向荷載分布不均，核心筒處豎向荷載遠大于外框柱豎向荷載，故普遍連用樁基礎以調(diào)節(jié)不均沉降[4]。

4 結(jié)論

從勘探方案設置上保證重點內(nèi)容的詳盡，合理判斷土層下地質(zhì)狀況；地基處理上以天然地基為首選，其次是經(jīng)換填的復合地基，可以優(yōu)先選擇天然地基+ 淺基礎，在驗算后根據(jù)穩(wěn)定性、沉降性、強度要求采用滿堂基礎的筏板基礎，能夠顯著提升地基承載力、降低基底應力以及控制基礎的沉降，適應于跨越局部的軟弱層，且抗震性能佳。在無法采用淺基礎下，深基坑的處理可采取復合地基，并與筏板基礎、常規(guī)樁基礎一起使用，在滿足成本要求下，可用“人工換填+CFG 樁”的深基礎處理方式；深基坑優(yōu)先選用CFG 樁+ 復合地基，相較CFG 復合地基加筏板形式具有造價優(yōu)勢，同時CFG 樁復合地基也能較大縮短工期（較其他處理方式節(jié)省工期近一半），并具有與CFG 復合地基加筏板形式采用的旋挖樁相近的承載力。