基础与地基处理的一些设计心得

基础与地基处理的一些设计心得

吕良1尹梅英2

吕良1尹梅英2（1.河北能源工程设计有限公司；2.河北医药化工设计有限公司）

摘要：基础设计是结构设计的一部分，根据不同的结构体系及不同的地基情况采用何种基础形式，以及面对不良的地基情况采用何种地基处理方案是我们在设计中经常遇到的问题。好的基础形式与科学的地基处理方案可以提高结构的安全性，同时也会取得良好的经济效益。

关键词：基础地基处理

地基基础设计中包括基础设计和对地基的处理。基础与地基处理的方案是否恰当将直接关系到结构的合理性和经济性。现结合本人几年来的一些工程经验，对基础形式与地基处理方案的选择作一个简单的分析。

基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于一点，或形成线形荷载，地基作为最终支承机构为上部结构提供的是一种分布的承载能力。

如果地基的承载能力足够大，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同；但有时也因为地基或荷载的因素，需要采用满铺的筏形基础，筏形基础扩大了地基接触面，从而克服了地基承载力不足或荷载太大所带来的问题，但它的造价通常要比独立基础高的多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载力。我们在初步试算时，最好先计算房屋结构的大致重量，并假设它均匀的分布在全部面积上，从而得到平均的荷载值，可以和地基本身的承载力相比较。如果地基的容许承载力大于4倍的平均荷载值，则用单独基础可能比筏形基础更经济；如果地基的容许承载力小于2倍的平均荷载值，那么建造满铺在全部面积上的筏形基础可能更经济。如果介于二者之间，则用桩基较为合理。此法一般只适用于民用建筑，工业建筑因受工艺条件的制约，确定的基础形式一般不是上述最经济的，但在方案设计时也可用此法做一估算，对设计思路也有一定的指导性。

建筑物基础设计应根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及地区抗震烈度等综合考虑，选择经济合理的基础型式。砌体结构优先采用刚性条形基础，如灰土条形基础、C15素混凝土条形基础、毛石条形基础等，当基础宽度大于2.5m时，可采用钢筋混凝土扩展基础。当地基较差，为满足地基强度和沉降要求，可采用桩基。另外，在相邻建筑物很近，无法布置其他基础时候，桩基础也是一种很好的解决办法。比如一些加层改造工程，采用人工挖孔扩底灌注桩就很好的解决了地基承载力不足的问题。但其只适用于地下水水位较深，或能采用井点降水的地下水水位较浅而持力层较浅且持力层以上无流动性淤泥质土。

当天然地基不能满足承载力或沉降等要求时我们要考虑地基处理，地基处理设计时应考虑上部结构、基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，并为基础设计提供科学依据。

在工程中常用的地基处理方法有以下几种：

①换填垫层法，它适用于浅层软弱地基及不均匀的、局部的地基的处理。工业建筑设计中一些设备基础地基常用此法处理，取得了很好的效果。但是如果处理的深度过大，则很不经济，另外在施工的过程中碾压质量也不好控制。

②强夯法。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。按以往的设计经验，单击夯击能为2000kN·m的情况下，有效加固深度可以达到4~7m左右。如果被处理土层层底起伏较大，可在强夯后的地基顶部加500mm厚的砂石褥垫层，以调整其不均匀性，砂石褥垫层的压实系数大于0.97。强夯法在场地较大及周围建筑物较少的情况下比较适用，但应做全面的统一规划，以防一个场地强夯后立即修建建筑物，导致相邻其余场地再用强夯受到限制。实例：某高炉煤气发电厂的化学水处理车间，基础下为4-6m的素填土及少量建筑垃圾，采用20t重锤，吊钩10m，高强度点夯三遍，低能量满夯两遍，地基承载力特征值可达到180kPa，满足设计要求。

③振冲法。振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。实例：某电厂的主厂房，基础下为6-8m的杂填土，采用75kw振冲器，桩径400mm，桩距1.6m，桩长约16m，桩底持力层为粉砂层，处理后复合地基承载力可达320kPa，振冲碎石桩地基顶部加500mm厚的碎石褥垫层，以调整其不均匀性，复合地基同时满足了主厂房柱基础和加热器平台柱基础的承载力和沉降要求，取得了很好的经济效益。

④水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法。它适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可用来提高地基承载力和减少变形。和桩基相比，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载力，工程造价一般为桩基的1/3~1/2，经济效益和社会效益非常显著。由于CFG桩复合地基技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点，在一些工期要求很短的工业建筑工程中深受设计人员和业主的青睐。

在确定地基处理方案时，宜选取不同的多种方法进行比选。方案选择应针对被处理土的性质，水位情况及基础形式和上部荷载的大小综合判断。

基础形式及地基处理方案的选择首先应按照上部结构类型及受力特点来确定，另外还需充分考虑地基土及水文的情况，并结合本地区的施工工艺和习惯做法，这样才能兼顾基础的安全性与经济性。