建筑地基勘察及地基基础设计优化

建筑地基勘察及地基基础设计优化

丁丽霞

兴宁市建筑设计院有限公司广东省兴宁市514500

摘要：建筑工程是保障经济发展及生活水平得以提高的基础性建设工程，一旦建筑存在安全隐患，则会对使用者的人身及财产安全造成严重影响。因此要通过控制地基工程的设计方案及施工质量来避免建筑上部结构受到严重损害。地基勘察是保障基础设计工作得以顺利开展的条件，因此要重视采用科学合理的技术对建筑工程的地基进行勘察。本文分析了建筑地基勘察的相关问题，包括布置地基勘察点的方法及地基勘察技术，并在此基础上探讨了建筑地基基础设计优化策略，包括地基基础设计的基本方法，基于建筑地基勘察的地基基础设计优化实例。

关键词：地基基础；地基勘察；建筑；基础设计；优化

建筑地基的变形特性、承载能力及稳定性等是决定建筑上部结构安全性及稳定性的重要因素，因此在设计地基基础之前应进行相应的地质勘察工作，以便能够了解地基地下水、岩土力学性质及构成情况，从而为建筑基础的优化设计、地基施工质量的改善提供必要的依据。

1建筑地基勘察分析

1.1布置地基勘察点的方法

在对建筑地基工程进行勘察时，应采用以下布点方法：（1）优先考虑将勘察点布置于建筑角点或周边线上，或布置于建筑群范围内。如建筑下卧层具有较大的起伏度，应适当增加勘察点布置的密度，以便能够有效探明建筑的受力层。（2）对于主要的受力基础，应注意布置单独的勘察点；如建筑当中存在高耸结构物，则应确保勘察点＞3个。（3）在勘察高层独栋建筑地基基础时，应根据已有的详细地质勘查资料布置4个以上勘察点，从而保证地基基础的均匀性评估能够满足工程设计要求[1]。此外，在对高层建筑数量较多的密集建筑群的地基进行勘察时，应适量减少勘察点，但应在每栋建筑的基础上至少设置1个勘察点。（4）应根据勘察方法，如触探或钻探等布置勘察点，并在考虑勘察方法的基础上考虑地基地质条件的特殊性，以确保地基勘察能够为基础设计提供有价值的参考资料。例如，对于残积土、风化岩、膨胀岩土及湿陷性岩土等地质较为复杂的区域，可根据现场施工要求增加适量的探井。

1.2地基勘察技术

目前常用的勘察技术包括以下几种：（1）触探。目前在地基勘察中使用的触探技术包括动力触探与静力触探两种。利用触探头作用于土层时所受到的侧壁阻力、锥尖阻力可对地基单桩承载力、压缩性能及土壤承载力进行估算。（2）钻探。在地基勘察中利用钻探技术可方便于划分、鉴别地层，钻探中所使用的钻机包括冲击钻机与回转钻机两种，冲击钻机的钻头可以直接击碎地层，当地层被击碎及钻孔形成后，直接利用抽筒将扰动土壤、岩石碎块提取出来进行分析即可[2]。回转钻机可磨削地层，并通过管状钻具提取岩芯标本。（3）坑探。坑探适用于复杂地质条件地层结构的勘察，探井一般被设置为圆形、矩形，其深度应为2m~3m；如需增加探井的深度，则应注意对坑壁进行加强支护。

2建筑地基基础设计优化分析

2.1地基基础设计的基本方法

为了能够优化建筑地基基础的设计方法，应注意做好埋深设计、拓展地基基础计算与承载力设计工作。（1）埋深设计。埋深设计会对地基的变形性及强度、建筑上部结构的滑移性及稳定性、建筑的使用性能及安全性等产生一定的影响。为了方便于上部结构的施工及节省投资，则可以在确保建筑结构稳定安全的基础上考虑浅埋[3]。如不存在基岩，则基础埋深应＞0.5m；为防止基础外露，则应保证基础顶面比设计地面低100mm左右。（2）拓展地基基础计算。在计算拓展基础时，应考虑地基变形性能及承载力，并依据剪切及冲切基础变阶处及基础设计高度进行计算；此外，应采用抗弯计算法对基础底板当中的具体配筋数量进行计算，从而确保基础底板能够有效承重[4]。（2）承载力设计。在确定承载力的特征值之前必须进行载荷试验，即利用载荷板向地基土体施加荷载，从而对土体承载力进行分析的一种试验方法。此外，如在确定承载力时采用面积为0.2m2~0.5m2的压板，则荷载应取s/b=0.010~0.045。

2.2基于建筑地基勘察的地基基础设计优化实例

2.2.1工程概况

某建筑工程的占地面积为1500m2，为大底盘建筑。楼地下为1层，地上为15层，为框架剪力墙设计。进行地基勘查后得出该建筑基础位于细砂层与粉砂层之间，埋深为8m，承载力设计标准值为230kPa；直接将天然地基作为建筑中的裙房、地下车库基础便可以达到设计要求，由于建筑物基础的平均底板压力可达到450kN/m2左右，因此需要对天然地基进行处理后才能保证建筑结构的安全。在设计时应将建筑物基础的沉降差值控制在50mm以下，以避免建筑的倾斜值、沉降变形值超出设计标准。此外，工程地基下部的地下水层共为两层，即上层滞水、下层潜水，上层滞水的埋深为1.9m~4.5m，下层潜水为4.3m~5.4m；地层结构由上到下分别为人工填土、粘质粉土、粉质粘土、粉砂、细砂、粘质粉土。

2.2.2地基基础设计

经过分析本工程地基变形性能、承载力要求，并对各类设计方案的经济性进行对比分析后，决定使用桩基础，桩径为0.5m，桩长为15m，在建筑物地基中设置的桩基数为100根。（1）在布置桩平面时严格遵守以下几项原则：a.避免在同一个结构单元中同时应用端承桩、摩擦桩；b.对于横墙与纵墙的交叉部位均设置有基础桩，避免将基础桩布置于门洞下方；c.尽量保证所有桩顶承受的荷载相对均匀，同时确保弯矩方向上的桩群具有大抵抗矩。（2）地基持力层中的桩端最小深度设计。a.桩身直接穿过地基中的液化土层，并进入到稳定土层当中，桩身进入土层的深度为1.8m；b.桩端进入地基持力层的深度为1.2m。（3）地基褥垫层的设计。在设计桩基础时必须优化设计褥垫层，以便能够有效分担地基土层与地基桩在水平方向、垂直方向上所承受的荷载。在设计本工程的地基褥垫层时，充分考虑了集中应力因素的影响、土应力与桩应力比，将褥垫层的厚度设计为25cm，褥垫层的施工材料为级配砂石。（4）工程地基沉降差处理。当地基各个部分的沉降差过大时会导致应力集中、不均匀沉降等问题，进而对建筑整体的稳定性造成严重的不良影响。在本工程中需要处理的地基沉降差包括建筑物之间出现的沉降差，在实际工作中采用了以下两种优化设计方法减小地基各部分之间的沉降差：a.在地基工程中设计后浇带，确定后浇带的设计及施工方案后，要对地基沉降情况进行观测，同时根据地基沉降量的观测记录选择后浇带施工时间及施工工艺。b.对地下车库、裙房地基基础尺寸进行适当的调整，以便能够有效增加地下车库及裙房地基的基底压力，增大沉降量，从而使建筑主体结构与车库、裙房之间的沉降量差值得以减小。实践证明，采用以上两种方法不但可以有效减少地基沉降差，同时还能够有效控制附加应力，可以起到增强建筑基础稳定性的作用。

3结束语

综上所述，建筑结构是否安全及稳定，在很大程度上是由地基工程的质量所决定的，为了能够有效提高建筑地基基础的稳定性，则应在进行基础设计之前开展地基勘察工作，并在勘察中收集好相应的地质资料。此外，在对建筑的地基工程进行设计的过程中，应注意根据实际的地质情况，综合运用多种地基处理技术，以便可以为地基承载能力的改善提供必要的保障。

参考文献

[1]刘鑫.关于对建筑工程地基基础的不均匀沉降的分析和处理[J].中国科技博览，2011（24）：121.

[2]邹仙荣.地基基础工程中场地波速测试技术的方法原理[J].商品与质量?建筑与发展，2011（3）：201-204.

[3]王博，于洋，穆星，李晓乐.基于模糊综合评判的地基基础方案优选研究[J].中国高新技术企业，2011（1）：163-164.

[4]汪明振.建筑地基基础勘察、设计与施工中存在的问题剖析与控制管理探讨[J].黑龙江科技信息，2013（17）：215.