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浅谈地基基础设计常见热点问题

2015-07-13 147 0

改革开放以来，我国国民经济的发展进入了高速时代，推动了城市化进程，不同地区的建筑造型和结构风格迥异，同时对建筑地基基础的设计提出了更高的要求。地基基础属于建筑物的下部结构，其质量的好坏直接会给建筑实体的质量安全造成巨大的影响。在多年的工作经验当中发现，建筑物若出现了较大的质量事故，在很大的程度上与该建筑的地基基础存在联系，如地基基础设计不合理会直接对建筑物的结构安全造成影响。因此，要保证地基基础设计不失水准。
　　1、地基基础设计的意义
　　地基基础是建筑物首先考虑和建造的部位，是一个建筑的根本和立足点。同时由于地基深埋在土地之中，地质情况复杂，变化较多，加上地下水的影响，使基础设计的不确定性加大，增加了地基基础设计的难度。根据资料统计，一般地基基础及地下室的造价占整个土建造价的5%～6%之间，对埋深较深，地质情况复杂，需特殊处理的地基基础，其造价更可达10%以上。通过基础选型及支护方案的优化，可有效减少地基的混凝土用量，降低造价。所以设计过程中通过对不同基础形式方案的比较，择优而用可产生较好的经济效益。
　　2、基础设计中考虑因素
　　地基基础设计是建筑结构设计的重要内容，它对保证建筑物的正常使用和安全至关重要。因此，基础设计时必须符合以下五个方面的要求：基底附加压力不超过地基承载力或桩基承载力；基础总沉降量和差异沉降量控制在允许限值以内；适当考虑桩基的运用；预先估计到基础在施工过程中对毗邻房屋可能造成的影响；应考虑综合经济效果，不仅考虑基础本身的用料和造价，还应考虑使用、施工条件和施工工期等因素对经济效果的影响。
　　3、地基基础设计的依据
　　根据建设部有关规定，无工程地质报告，结构专业为不合格。工程地质勘察是工程设计的重要基础资料，凡没有正式工程地质勘察报告的，整个项目只能评为不合格品。因此不论工程项目大小都要有工程地质勘察报告。对建筑场地的勘察布孔，一般应由设计单位根据拟建建筑物上部结构及基础设计要求提供。
　　对一般场地，可按勘察规范规定提供，遇到地质条件复杂时，勘察部门应结合具体情况加密布孔。基坑、基槽开挖后，一般要进行验坑、验槽，遇地质条件复杂时还要补钻；勘察、设计要密切合作，使地基基础设计同实际地质条件相吻合。工程地质勘察不但为设计提供必要的、正确的、可靠的依据，而且还可根据勘察资料对地基基础设计和施工中存在的及可能出现的问题进行探讨、论证、分析，并提出解决问题的措施和建议。
　　4、地基基础设计的问题
　　4.1桩端进入持力层的最小深度问题
　　应选择较硬上层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度，对粘性土、粉土≥2d（d为桩径）；砂土及强风化软质岩≥1.5d；对碎石土及强风化硬质岩≥1d且不小于0.5m。桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩，桩全断面进入岩层的深度≥0.5m，嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时，嵌岩深度可适当减少，但≥0.2m。当场地有液化土层时，桩身应穿过液化土层进入液化土层以下的稳定土层，进入深度应由计算确定，对碎石土、砾、粗中砂、坚硬粘性土和密实粉土≥0.5m，对其他非岩石土≥1.5m。当场地有季节性冻土或膨胀土层时，桩身进入上述土层以下的深度应通过抗拔稳定性验算确定，其深度≥4d。
　　4.2地基土与结构的共同作用问题
　　共同作用概念源于高层建筑与地基基础共同作用，即是把高层建筑、基础和地基三者看成一个整体，并要满足地基、基础与上部结构三者在接触部位的变形协调条件。而地基基础的共同作用是指：地基土与基础（各种类型的桩，包括：柔性桩、半柔性桩、刚性桩等）共同承担上部结构荷载。地基与基础之间的荷载分担比是根据基础变形协调条件确定的。由此可看出：用沉降控制来设计地基基础正是地基基础共同作用概念的具体运用，地基处理或基础加固就是视基础沉陷量大小的控制要求确定地基补强的程度和发挥原地基土承载力的程度。影响地基土与基础的荷载分担比因素主要有：基础（包括加固体）刚度的大小、地基土的土性、基础型式等。
　　4.3片筏基础底板不宜悬挑过大
　　在地基基础设计中，当采用条形基础不能满足地基的容许承载力时，常设计成片筏基础。有时碰到地基强度还不足，往往把片筏基础底板沿外墙轴线向外悬挑，这种单纯为满足地基强度的作法是欠妥的，特别住房屋的山墙和外纵墙相交的转角处，纵横两个方向均有较宽的悬臂板挑出，该板的刚度远较其它部位小，使悬臂板变形过大，再加上建筑物地基的不均匀沉降等因素，很容易造成转角处邻近纵墙的墙体强度受到削弱，致使其底层的窗台下产生严重的开裂现象，直接影响建筑物的质量和使用。对片筏基础的悬臂最好设置在建筑物的宽度方向。如不能满足上述要求时，通常可适当加深筏基的埋置深度，再在上面加铺预制板，将板底架空，以减少基础自重，做补偿式基础；或用短桩加固地基，考虑土与桩体的共同作用。当短桩支撑在下部的砂质粉土、粉砂土上时，效果更为显著。
　　4.4软弱地基基础的设计问题
　　局部软弱地基的基础设计，采用不同的处理方式时应在满足地基承载力及土层不发生整体破坏的前提下，以基础的沉降量为控制条件，满足使用要求和地基规范允许的沉降量是可做到经济合理的。在改变地基条件的情况下，还需配合改变基础的设计，一般情况下，变更基础的尺寸，可有效地调整基底附加压力的分布和大小从而改变地基变形值。当基底附加压力相同时地基的变形是随基底尺寸的增大而增大，而在确定的荷载下若增大基底面积，将会使地基的变形量减小。当然在验算地基变形，调整基底尺寸时还应考虑其它因素的影响。在软弱粘性土中采用卵石桩可提高地基承载力，加速固结沉降，改善地基的整体稳定性。有关软弱土地基，处理的方式方法也有多种，同样又受各种诸多因素的影响很难用一种固定模式确定某种处理形式好，因此在场地条件不同的情况下，须经过分析研究再做决定。
　　5、结语
　　综上所述，每个建筑工程都要求设计人员认真编制方案，比较说明书，综合评定基础类型，因此应加强对设计人员的管理。一个好的基础工程必须具备能安全地支承上部结构并能巧妙地将荷载传递到下部地基中，它在能满足规范要求的前提下，必须具有最小埋深，良好的稳定性能，又能将沉降和差异沉降控制在允许范围内，同时还要具有造价经济、施工简便、对周围环境污染小等特点。因此设计人员在地基基础设计中要对所建工程的地质性质和地貌概况、周围环境进行综合分析；在设计计算中，对其参数、理论的精确度和适应性要进行研究，经多方案比较和调整偏差后，才能确定技术上合理、经济效果最佳的基础类型。
　　参考文献：
　　[1]孙金龙：《土木工程建设中地基基础设计问题分析》[J]科技创新与应用，2013（07）
　　[2]刘乐天：《浅谈建筑软土地基基础设计的处理方法》[J]中国新技术新产品，2011（02）
　　[3]邱海军/秦春霞/倪国葳：《探讨地基与基础设计中的质量问题》[J]科技资讯，2010（03）
　　[4]温浩：《地基基础设计与选择初探》[J]山西建筑，2011（29）

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