谈建筑基础设计

杜文 王勉

(中国建筑西北设计研究院有限公司，陕西西安 710018)

随着经济的发展和人们物质生活水平的不断提高，建筑施工技术和建筑材料的不断更新和进步，人们对建筑物的功能要求也越来越高了，不仅要满足基本的使用功能，同时还要满足抗震等一些特殊的要求，这也就提高了人们对建筑物基础设计的要求。

1 建筑的基础设计需考虑的因素

基础设计应根据建筑上部的结构类型、规模、荷载、整体刚度、对不均匀沉降的敏感性以及建筑下部工程地质条件、地层结构、各土层的物理力学性质、地基承载力、地下水位埋深与水质、当地冻深等因素因地制宜进行。当然，施工技术和施工材料等其他因素，也是全面考虑基础形式选择的条件。

2 地基基础方案的类型

当建筑场地土质均匀、坚实、性质良好、地基承载力也适宜时，对于一般建筑，可将基础直接做在浅层天然土层上，称为天然地基上浅基础。以下有几种常用基础形式及适用情况。

砌体结构常采用的是刚性条形基础。常用的有灰土条形基础、毛石混凝土条形基础以及四合土条形基础等。如果基础的宽度超过2.5 m时，也可采用柔性基础即钢筋混凝土扩展基础。

框架结构、无地下室、地基土刚性比较强、上部荷载作用也比较小时，适宜选用单独的柱基，并且要设置一些柱基间拉梁来承担一层墙体，或者是采用钢筋混凝土条形基础来增强地基的稳定性。但在地基刚性比较弱、荷载的作用力也比较大时，为了有效的增强建筑的整体性，避免地基的不均匀沉降，则应该选择十字交叉梁条形基础。如果上述的基础强度仍不能满足建筑设计的要求，也可以选用梁筏基础。

框架结构、有地下室、上部结构对基础的不均匀沉降的要求比较严格而且对于基础的防水功能要求也比较高时，可选用梁筏基础。它对上部建筑物荷载大、地基软弱、地下防渗要求高的建筑具有明显的优势。

高层建筑荷载大、高度大，按照地基稳定性的要求，基础埋置深度大，常采用箱形基础，这种基础由现浇的钢筋混凝土底板、顶板、纵横外墙与内隔墙组成箱形整体。它刚度大、整体性好，可利用箱形空间作为停车场、商场活动厅储藏室、设备层等。

当建筑地基土层软弱，压缩性高，强度低，无法承受上部荷载时，需经过人工加固处理后作为地基，称为人工地基。一般采用的加固处理地基的方法，有机械压实法、强夯法、换土法、预压固结法、挤压法、冲振法、化学加固法等。

当建筑地基上部土层软弱，设计天然地基浅基础不满足地基强度或变形要求，或是采用人工加固处理地基不经济或时间不允许时，可采用桩基础或深基础。当处于地震区高层建筑埋置深度不小于建筑物高度的1/15，采用浅基础不能满足要求，也就只能用桩基础和深基础。

常用的深基础类型包括:桩基础、大直径桩墩基础、沉井基础、地下连续墙、装箱基础等等。此处将应用广泛的桩基础着重介绍。在建筑基础设计中，桩型的选择必须结合建筑物的实际使用要求、工程地质状况、上部结构类型、施工条件、荷载大小与分布情况、周围环境等因素，合理选择最为合适的桩型，从而保证设计方案更具可行性。

预制桩，其中包括:预应力混凝土管桩、混凝土方形桩等，主要适宜持力层上覆盖为松软土层，没有坚硬的夹层，对稍密、密实的中间夹层或碎石土难以穿越，且不能穿越冻胀性质明显土层;持力层顶面的土质变化不大，桩长易于控制，减少截桩或多次接桩;水下桩基工程;工期比较紧的工程，因已在工厂预制，可缩短工期。常用的施工方法有:锤击法、静压法等，在国内的建筑基础设计中得到了广泛的应用。

灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。对于淤泥、粘土、砂层、岩石等各种土层都适用，且能在水位以下施工，施工工艺也比较成熟，承载力大。对于多层、小高层等建筑，可以考虑用小直径的摩擦桩或摩擦端承桩，利用上部土层的桩侧及桩端阻力，单桩竖向承载力可达100 t～300 t左右。对于高层、超高层等建筑，可以考虑采用大直径的端承桩，穿过软弱土层并锚入基岩，以岩层作为持力层，单桩竖向承载力可达300 t～1 000 t左右甚至更高钢桩，其中主要包括:H型钢桩、钢管桩等，但是由于整体工程费用较为昂贵，一般工程中不宜采用。在建筑基础设计中，如果场地的硬持力层相对较深，如果采用超长摩擦桩、混凝土预制桩、灌注桩存在工艺或技术方面的难题，可考虑在设计方案中采用钢桩，其可以穿过较硬的土层、风化岩层。

3 建筑基础设计的注意事项

在建筑基础设计中，结合笔者的设计经验，总结了以下注意事项:

1)基础设计中必须考虑建筑上部结构的荷载，以及基础与地基之间的共同作用，并采取有效的强化措施，以加强上部结构的实际刚度与强度;2)对于已经选定的建筑基础设计方案，应按照建筑物的基础设计等级，选择最具代表性的场地进行现场试验与测试，以检验各种设计参数与加固措施的实际效果，避免在施工中遇到各类问题;3)在建筑基础设计过程中，必须按照基础的承载力确定其面积及桩基埋深等，对于基础的承载力特征值等进行必要的修正;4)在符合规定的受力范围内，如果存在软弱下卧层的问题，必须经过认真的计算与试验，进行软弱下卧层承载力的验算，从而得出正确的设计方案;5)根据建筑物各部分结构荷载的差异，以及建筑物之间的施工顺序与联系方法等，在基础设计中应按照相关规范与地区经验，对于基础变形允许值及相关参数提出相应的设计要求;6)复合建筑基础设计中，应满足建筑物承载力与变形的基本要求，特别是在膨胀土、欠固结土、可液化土、湿陷性黄土等特殊地质条件下进行基础设计时，必须综合考虑土体的实际性质，选用适当的施工与强化工艺。

综上所述，在建筑基础设计中，必须综合考虑各方面的问题与影响因素，采取先进的工艺与技术措施，从而保证设计方案更具科学性、合理性与可行性，保证建筑工程项目整体建设的经济效益。

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