建筑基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)探討

建筑基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)探討摘要：隨著建設(shè)量的增加，建筑設(shè)計(jì)特別是建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)備受關(guān)注，文章從基礎(chǔ)的定義以及重要性著手通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)類型的分析，闡述基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，并著重介紹樁基礎(chǔ)在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵字：建筑基礎(chǔ)；基礎(chǔ)形式；樁基礎(chǔ)；選型；Abstract:Withtheconstructionofthequantityincrease,thearchitecturaldesignisthebaseofarchitecturedesignofspecialconcern,thisarticlefromthebasisofthedefinitionandimportanceproceedthroughonthebasisofthetypeofanalysis,thebasicdesignelements,andintroducesemphaticallythepileinfoundationdesignofthemattersneedingattention.Keywords:buildingfoundation;foundation;pilefoundation;typeselection;中圖分類號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A前言：隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，城市化水平的不斷提高，建筑的建設(shè)活動(dòng)也日益增多，建筑的建設(shè)過(guò)程存在著這樣的特性。建設(shè)活動(dòng)增多，建設(shè)量增大，建設(shè)的難度增高，建設(shè)的多樣性也不斷增加，建筑的質(zhì)量要求提高。而建筑的建設(shè)過(guò)程中，基礎(chǔ)是很重要的部分，建筑工程的最基本保障是對(duì)建筑基礎(chǔ)的的保障，建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑體型與功能要求、荷載大小和分布情況、相鄰建筑基礎(chǔ)情況、施工條件和材料供應(yīng)以及地區(qū)抗震烈度等綜合考慮，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)型式。1.基礎(chǔ)的定義以及重要性1.1基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是建筑物和地基之間的連接體?；A(chǔ)把建筑物豎向體系傳來(lái)的荷載傳給地基?；A(chǔ)是建筑底部與地基接觸的承重構(gòu)件，它的作用是把建筑上部的荷載傳給地基。因此地基必須具備堅(jiān)固、穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn)。1.2重要性：地基與基礎(chǔ)工程是建筑施工的主導(dǎo)工程之一，也是建筑施工技術(shù)最為復(fù)雜、難度最大、工期最長(zhǎng)、占投資最多的分部工程。它的施工質(zhì)量的好壞，直接影響到建筑物的安危和壽命，以及施工成本和工程整體的順利進(jìn)行。2.基礎(chǔ)的類型及選型原則基礎(chǔ)有三種基本的類型包括：天然地基、樁基礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ)。基礎(chǔ)三大類型有不同的適用范圍和形式。2.1天然地基屬淺基礎(chǔ)，通常是首先考慮的基礎(chǔ)形式?；A(chǔ)形式有擴(kuò)展基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)三種：擴(kuò)展基礎(chǔ)獨(dú)立擴(kuò)展基礎(chǔ)和條形擴(kuò)展基礎(chǔ)，其中分有筋和無(wú)筋兩種。筏板基礎(chǔ)獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)擴(kuò)大為“平面形”的基礎(chǔ)。箱型基礎(chǔ)由“面形”基礎(chǔ)發(fā)展為有空間剛度的“立體”基礎(chǔ)。2.2樁基礎(chǔ)屬深基礎(chǔ)，當(dāng)淺基礎(chǔ)不能滿足承載力或變形要求，或可采用淺基礎(chǔ)但不經(jīng)濟(jì)時(shí)采用。2.2.1樁平面布置原則：力求使各樁樁頂受荷均勻，上部結(jié)構(gòu)的荷載重心與樁的重心相重合，并使群樁在承受水平力和彎矩方向有較大的抵抗矩。在縱橫墻交叉處都應(yīng)布樁，橫墻較多的多層建筑可在橫墻兩側(cè)的縱墻上布樁，門洞口下面不宜布樁。同一結(jié)構(gòu)單元不宜同時(shí)采用摩擦樁和端承樁。大直徑樁宜采用一柱一樁；筒體采用群樁時(shí)，在滿足樁的最小中心距要求的前提下，樁宜盡量布置在筒體以內(nèi)或不超出筒體外緣1倍板厚范圍之內(nèi)。在伸縮縫或防震縫處可采用兩柱共用同一承臺(tái)的布樁形式。剪力墻下的布樁量要考慮剪力墻兩端應(yīng)力集中的影響，而剪力墻中和軸附近的樁可按受力均勻布置。2.2.2樁端進(jìn)入持力層的最小深度：應(yīng)選擇較硬上層或巖層作為樁端持力層。樁端進(jìn)入持力層深度，對(duì)于粘性土、粉土不宜小于2d（d為樁徑）；砂土及強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖不宜小于1.5d；對(duì)于碎石土及強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖不宜小于1d，且不小于0.5m。樁端進(jìn)入中、微風(fēng)化巖的嵌巖樁，樁全斷面進(jìn)入巖層的深度不宜小于0.5m，嵌入灰?guī)r或其他未風(fēng)化硬質(zhì)巖時(shí)，嵌巖深度可適當(dāng)減少，但不宜小于0.2m。當(dāng)場(chǎng)地有液化土層時(shí)，樁身應(yīng)穿過(guò)液化土層進(jìn)入液化土層以下的穩(wěn)定土層，進(jìn)入深度應(yīng)由計(jì)算確定，對(duì)碎石土、礫、粗中砂、堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土且不應(yīng)小于0.5m，對(duì)其他非巖石土且不宜小于1.5m。當(dāng)場(chǎng)地有季節(jié)性凍土或膨脹土層時(shí)，樁身進(jìn)入上述土層以下的深度應(yīng)通過(guò)抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)算確定，其深度不應(yīng)小于4倍樁徑，擴(kuò)大頭直徑及1.5m。2.2.3樁形的選擇：預(yù)應(yīng)力砼管樁基礎(chǔ)具有很多優(yōu)點(diǎn)：樁身質(zhì)量在工廠里制作有保障，現(xiàn)場(chǎng)施工方便快捷，單樁承載力高，經(jīng)濟(jì)性好。樁端持力層一般為強(qiáng)風(fēng)化巖層，有時(shí)以較厚的全風(fēng)化巖層、殘積土層或粘土層為持力層。最理想的地質(zhì)條件是有效樁長(zhǎng)為20m左右，樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖層，持力層之上為粘土，粉土，殘積土或不太厚的砂土，此時(shí)的樁承載力較高，可達(dá)到樁身允許強(qiáng)度，充分發(fā)揮作用，接頭只有一個(gè)，經(jīng)濟(jì)性最好。但是通常并不適應(yīng)強(qiáng)風(fēng)化巖層之上的土層中有孤石存在，石灰?guī)r地區(qū)只有微風(fēng)化巖層而其上為淤泥土層。施工中有錘擊法和靜壓法兩種施工工藝，前者需要以貫入度控制終樁，后者主要以終壓值控制終樁。在現(xiàn)場(chǎng)施工中通常需要控制樁節(jié)接頭，放線定位，挖土側(cè)壓，樁端持力層等重要的節(jié)點(diǎn)。人工挖孔灌注樁具有單樁承載力高，可實(shí)現(xiàn)單柱單樁而簡(jiǎn)化承臺(tái)設(shè)計(jì)，持力層能肉眼鑒別，施工現(xiàn)場(chǎng)可大兵團(tuán)作戰(zhàn)，總耗時(shí)少的有點(diǎn)。應(yīng)用于孔深不太深，樁端持力層常為中風(fēng)化巖或微風(fēng)化巖層，如以強(qiáng)風(fēng)化巖為持力層則需擴(kuò)孔，孔深范圍內(nèi)無(wú)流砂或淤泥層，挖孔期間無(wú)地下水的情況。機(jī)械旋挖孔灌注樁具有避免人工挖孔樁常出現(xiàn)的人身安全事故，施工速度快，持力層的巖性可由挖出的碎塊進(jìn)行鑒別的優(yōu)點(diǎn)。適用于樁端持力層可至中風(fēng)化巖層，孔深范圍內(nèi)無(wú)孤石，無(wú)地下水時(shí)可干挖，有地下水時(shí)需泥漿護(hù)壁，以強(qiáng)風(fēng)化巖為持力層時(shí)可擴(kuò)孔。鉆孔灌注樁俗稱“萬(wàn)能樁型”，可適用于任何的地質(zhì)條件。樁長(zhǎng)幾乎不受限制，樁端持力層可達(dá)微風(fēng)化軟質(zhì)巖層，需泥漿護(hù)壁，以中風(fēng)化軟質(zhì)巖層為持力層可擴(kuò)孔，應(yīng)避免沉渣過(guò)厚?？赏ㄟ^(guò)注漿方法提高其單樁承載力。鋼樁（包括H型鋼樁和鋼管樁）工程費(fèi)用昂貴，一般不宜采用。當(dāng)場(chǎng)地的硬持力層極深，只能采用超長(zhǎng)摩擦樁時(shí)，若采用混凝土預(yù)制樁或灌注樁又因施工工藝難以保證質(zhì)量，或?yàn)榱艘s工期，此時(shí)可考慮采用鋼樁。持力層應(yīng)為較硬的土層或風(fēng)化巖層。夯擴(kuò)樁，當(dāng)樁端持力層為硬粘土層或密實(shí)砂層，而樁身穿越的土層為軟土、粘性土、粉土，為了提高樁端承載力可采用夯擴(kuò)樁。夯實(shí)水泥土樁法適用于處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。該法施工周期短、造價(jià)低、施工文明、造價(jià)容易控制。水泥粉煤灰碎石樁法適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對(duì)淤泥質(zhì)土應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性?；A(chǔ)和樁頂之間需設(shè)置一定厚度的褥墊層，保證樁、土共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基。該法適用于條基、獨(dú)立基礎(chǔ)、箱基、筏基，可用來(lái)提高地基承載力和減少變形。石灰樁法適用于處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土層時(shí)，可采取減少生石灰用量和增加摻合料含水量的辦法提高樁身強(qiáng)度。該法不適用于地下水下的砂類土。同時(shí)還有：沖孔灌注樁，振沉機(jī)械挖孔樁，沉管灌注樁等類型不再一一介紹。2.3樁筏基礎(chǔ)樁筏基礎(chǔ)是以上兩種基礎(chǔ)形式的組合，屬特殊的基礎(chǔ)形式。其形成有兩種原因：一是采用常規(guī)的筏板基礎(chǔ)時(shí)，地基承載力不夠，必須由一部分樁基來(lái)支承；二是筏板荷載由樁承擔(dān)而筏板下的地基土又有一定的承載力，不想浪費(fèi)地基土的承載力而讓其分擔(dān)筏板一部分荷載，以達(dá)受力合理，經(jīng)濟(jì)性好之目的。2.3.1由于是兩種基礎(chǔ)形式的結(jié)合，設(shè)計(jì)難度高，主要在于地基土和樁分擔(dān)荷載的比例的確定。2.3.2樁筏基礎(chǔ)的樁通常是摩擦型樁而不應(yīng)是端承型樁，且基本是均勻密布的。現(xiàn)在我就大型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中較多見(jiàn)的基礎(chǔ)類型的樁基礎(chǔ)樁型選擇原則。3結(jié)束語(yǔ)：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)關(guān)鍵是上部荷載準(zhǔn)確性，上部荷載準(zhǔn)確性關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)選型，即結(jié)構(gòu)計(jì)算模型與軟件的計(jì)算條件（模型）吻合程度。象純磚混，框架，剪力墻等吻合程度是好的，導(dǎo)荷準(zhǔn)確，可直接用于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。我們可以說(shuō)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程最重要的是定位以及選型，選型確定后，再根據(jù)相關(guān)的要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)一般就不會(huì)出現(xiàn)大的紕漏。因此要進(jìn)行多方位的比較，熟悉各種基礎(chǔ)類型的特性以及適用性，只有這樣才能更好的做好基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程。參