1、1皖丘陵地带山区地基基础设计选型施工探讨应用摘要 建筑工程施工中，地基基础施工是整个建筑的重要组成部分，直接影响到整个工程的施工质量。在建筑工程设计中，由于基础工程造价占整个工程造价的比重较高，因此合理选择基础型式是必不可少的一个重要环节，结合上部结构特征，仔细分析岩土工程勘察报告，了解工程所在地地基土特性，是结构地基基础合理选型的先决条件，针对丘陵地带山区地理分布的广泛性及地质条件的特殊性，选择合理的基础型式，从而准确把握基础的不均匀沉降，对提高结构可靠性，降低工程造价，具有非常重要的意义。 文章依据近年来在皖丘陵地带山区的施工经验，本着节约造价、缩短工期、确保安全及控制质量，提出了该地区建
2、筑地基基础设计与选型的一般条件，并进一步探讨了建筑地基基础工程施工的建议，以期对广大工程设计与施工同仁提供参考。文中详细阐述了地基、地基处理的原则、常用的地基处理的施工，重点是丘陵山区中浅地基基础的设计选型及施工方法。 关键词：丘陵山区，地基基础，设计选型，工程施工 中图分类号：TU47 文献标识码： A 文章编号： 0.引言 建筑的建造过程中，其建筑负荷全都由地层来承担，影响建筑物负2荷的那部分地层被称之为地基，向地基传递负荷的下部结构被称为基础。近年来，在建筑工程的施工中因基础问题影响到施工质量的情况时有发生，在工程的整体设计上，一般认为施工难度较大的部分，在于建筑的上层结构，其实这是一种
3、误区，建筑地基基础才是施工中的重点。尤其对于丘陵地带山区地质特征：地质条件多变、地基持力层分布不均匀性，可能同一建筑内地基处理做法各不同，为了确保地基基础的安全性，首先就地基基础的设计选型必须对它加以研究，并在工程施工中对施工方法和施工手段进行分析，探讨论证。 以下文章主要对丘陵地带山区持力土层分布深度在 6m 以上的深地基基础及大多分布深度在 6m 以内的中浅地基基础的设计选型及施工进行系统的分析和论述。 1.建筑基础设计与选型条件 1.1 选型条件 在地基处理中，地基处理方法必须根据土质情况，地理位置以及上部结构的荷载，地基土质的承载力和工程造价、工期、安全、质量等综合因素进行确定。针对山
4、区（包括丘陵地带）地基的设计，应对下列条件分别分析认定： 1 ）建设场区内，在自然条件下，有无滑坡现象，有无影响场地稳定性的断层、破碎带； 2） 在建设场地周围，有无不稳定的边坡； 3 ）施工过程中，因挖方、填方、堆载和卸载等对山坡稳定性的影响； 34 ）地基内岩石厚度及空间分布情况、基岩面的起伏情况、有无影响地基稳定性的临空面； 5 ）建筑地基的不均匀性； 6 ）岩溶、土洞的发育程度，有无采空区； 7 ）出现危岩崩塌、泥石流等不良地质现象的可能性； 8 ）地面水、地下水对建筑地基和建设场区的影响。 9 ）山区地基设计尤其应重视潜在的地质灾害对建筑安全的影响。 地基基础的设计还应满足以下几个基
5、本条件。首先，地基的负荷不应超出地基本身的承载能力，避免地基土剪切和稳定性的失衡。其次，在控制好地基的变形量，把变形量控制在结构可允许的范围内，控制好因地基引起的上部结构损坏，或因此影响建筑物功能上的使用。最后，要对地基基础做强度、耐久性、刚度的数据分析，确保地基能适应建筑的结构。 1.2 地基基础设计 现阶段，我国的建筑行业随着经济的进步而快速发展，给建筑工程地基提出了更高的要求。在建筑工程的整体设计中，经常有地基强度不足，抗压抗震性不强的，沉降不均匀的情况发生，这就要求设计部门根据实际情况设计地基基础。地基的处理方法有很多，每种方法都有其适应的环境和范围，在施工中要注意施工方法的局限性和优
6、缺点，每个工程都要从地基的实际情况、处理要求、技术难度，工程费用等方面综合考虑，以确保用合理的方法来进行地基的处理。 1.2.1 地基的设计应由设计单位提出具体要求，并经过勘察单位进行4现场的水文地质勘察，提供施工现场范围内的地质报告，并对土层和地质构造进行分析论证。不能以相邻建筑物的勘察资料做了待开工建筑的勘察据依。对于土质较软的地基，应进行地基加固处理，防止地基因土质问题而变形。且不能依靠大型基础断面来承担地基上部结构的荷载，因为基础再大，相对于上部结构还是较柔的。所以地基处理要与基础选型结合起来进行设计。在地基选型上要充分考虑到建筑整体的布局、结构荷载、抗震性，和现场的实际情况。要将地基
7、与建筑结构作为一个整体来进行设计。基础设计形式要与上部结构相适应、相吻合、相协调，每个部分既是独立的，又是相互作用的，使得每个部分都能发挥出应有的作用又能发挥共同作用。在地基的设计过程中要参考邻近建筑物的资料，根据邻近建筑物的勘察资料，分析对待建建筑物的干扰，主要是指新建筑建成后，邻近建筑物对地基产生的影响和后果，既是否影响新建建筑物的地基变形，是否影响新建建筑物功能上的使用，是否影响新建建筑的整体布局和施工进度。在设计过程中要结合实际情况进行周密的论证分析，确保建筑物设计的合理性，和地基的完整性，合理的对地基进行选型，确保工程的顺利展开。施工队伍的施工经验和技术水平也决定着地基基础建设的好与
8、坏，考虑好这些客观条件，提出符合实际情况的设计方案可以快速、有效、安全的进行地基施工。 1.2.2 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点，或分布成线形，但作为最终支承结构的地基，提供的是一种分布的承载能力。5（1）如果地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高的多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础的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。因此，分散的程度
9、与地基的承载能力成反比。有时，柱子可以直接支承在下面的方形基础上，墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时，只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用，就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来，以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱，或者建筑物比较高的情况下，才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构，墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件，这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。 （2）如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、
10、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况，根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。 1.2.3 丘陵山地建筑地基基础的设计一般选型 （1）建筑深层地基基础：现一般大多采用机械成孔砼灌注桩或砼预6制桩，而不宜采用对于人工挖孔灌注桩，主要是因为其局限性如施工周期长，施工安全隐患大，且降水成功与否是能否采用人工挖孔桩的先决条件，对于地下水丰富的岩溶地区，降水非常困难，一般不宜采用人工挖孔桩，并且国
11、家及地方政府安监部门严格控制、正逐渐淘汰此种施工工艺；机械成孔砼灌注桩或砼预制桩的设计端承桩应根据持力土层的分布深度设计确定桩长及截面尺寸，摩擦桩应根据桩身土层侧阻力数值确定桩长及桩身截面形式，相应的技术设计参数的获取应结合岩土工程勘察报告并通过试桩后确定。不管采用哪种成桩工艺，设计时都须考虑确保桩身有效长度大于 6m 方可成桩，即持力层分布深度都在 6m 以上才考虑；而机械成孔砼灌注桩与砼预制桩两者之间施工适用性对比，机械成孔砼灌注桩处理地质条件复杂多变，地基不均匀性分布差异较大、存在有害地质如岩溶发育、土洞、多层破碎带或上部结构对地基基础技术要求较高如高层建筑等具有优势，在确保质量、安全同
12、等条件下，但相对于砼预制桩，其施工周期长、环境污染大、造价施工成本均较高； （2）建筑中浅地基基础： 浅层地基基础：当持力土层在-3m 深度以内浅层分布时，可直接建造在自然地基上，或浅基础埋置深度小于基础宽度或小于 3m，可用一般的方法施工的基础。 按受力特点可分为刚性基础、柔性基础和两者结合的复合基础。刚性基础有：灰土基础、三合土基础、砂石基础和混凝土基础等。柔性基础主要是钢筋混凝土基础； 中层地基基础：当持力土层深度在-3m 在以上但在-6m 以内不能成桩的地基中层分布时，应优先采用人工挖孔墩（墩身长度小于 6m）承台基7础、片筏基础或软弱地基经处理后承载。 中浅层地基基础设计选型一般做法
13、： （2-1）浅层地基基础设计 1）当持力层分布深度在基础设计埋深以内的，基槽坑土方开挖后，将基础直接落于持力土层上； 2）当持力层分布深度在基础设计埋深以外的，基槽坑土方开挖后，一是将基础直接降落于持力土层上，而调整基础底地基承载面积及上部结构（如柱墙身相应加长） ，须二次结构设计验算刚度。其中特例当持力土层超深500 时，可直接利用上部柱墙身结构直接加长处理，余下结构做法不变，而此部分变形在结构设计系数中一般已包含在内；二是基础设计埋深不变，将软弱土层挖除至持力层的超深部分采用换填方式或是对软弱土层直接进行地基加固处理；这里综上列举独立、条形基础下一般常用刚性砼（毛石）基础两种换填方式如下
14、图示示意： 上图示两种处理方式比较简单，设计无须系统验算，质量可靠，现场施工可根据具体地基情况直接参考使用，便于加快施工进度，但费用相对于将基础直接落于持力层略高；图二相对图一是基础埋深增大了500，利用柱身相应直接加长方式，减少了换填工程量，相对经济、费用较低，但须征得建设方、设计同意方可实施；上述浅层地基基础设计做法一般不涉及深基坑开挖支护降水，对相邻建筑物影响较小，处理费用相对较低，施工安全隐患较小，适用于丘陵山地持力层地基浅层分布不8均匀，不连续性的地质条件； （2-2）中层地基基础设计 1）采用深基坑大开挖支护降水，因其对相邻建筑物影响较大，费用相对较高，山地地质灾害、施工安全隐患较
15、大，施工周期长，丘陵山区施工有其存在的局限性，一般不建议采用，这里不做详细阐述； 2）一般建议采用端承人工挖孔桩墩基础，施工工艺与人工挖孔桩一致，质量控制可靠，施工周期短，桩墩身有效长度一般不超过 6m，施工安全隐患小，是未能采用深地基基础与浅地基基础之间设计施工的必要补充，尤其适用于丘陵山地持力土层地基落差大的特殊地质条件； 3）采用片筏基础，一般地基承载力相对要求较低或对软弱地基处理后承载，但基础造价相对较高，一般都涉及深基坑开挖支护，丘陵山区除高层建筑地基基础有特殊要求外使用较少，这里不做详细阐述； （2-3）常用的软弱地基处理 建（构）筑物的地基可能存在以下五类问题： 1）强度及稳定性
16、问题。 2）压缩及不均匀沉降问题。 3）渗漏水问题。 4）液化问题。 5）特殊土的特殊问题。 地基处理的目的就是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，改良地基土的工程特性，以解决上述这五类问题。 9地基处理的原则是地基处理应做到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源等情况下使之满足工程设计要求。地基处理方案选择的步骤：1)根据建筑物的结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对邻近建筑物的影响等因素初选处理方案。 2)对初选的地基处理方案进行技术经济分析和比较定出最佳的方案。3)对已选定的方案在有代表性的场地上进行相应的
17、现场试验或试验性施工。 常用的软弱地基处理方式方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。地基处理后，建筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时，设计要综合考虑土体的特殊性质，选用适当的增强体和施工工艺。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或
18、采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经试验确定； （3）其他建议 10（3-1）基础选型、埋深、布置是否合理。一般红粘土层上的浅基础宜浅埋，充分利用硬壳层，但不得小于 0.5m，基础类别不宜超过 2 种。注意放在不同持力层、荷载差别大、地基较软弱、持力层厚薄不均匀等情况的基础沉降差应有控制措施，如设置沉降缝或调整基底附加压力，采用墙下扩展基础、十字交叉基础等基础形式。多层砌体结构优先采用无筋扩展基础，地基较软弱时应设置基础圈梁。高层建筑基础埋深满足建筑地基基础设计规范 ，桩埋深由有可靠侧向限制的深度计算至承台底，无承台的可以算至柱纵向钢筋的锚固深度。浅基础基底不在同一深度时应放
19、阶，局部软弱地基应处理。抗震设防区独立基础和桩应设置双向拉梁。 （3-2）地基承载力及变形计算要符合建筑地基基础设计规范规范。承载力应根据岩土勘察报告提供，基底交叉处面积不得重复计算。注意地基基础荷载效应的取用，地基承载力计算采用标准组合、地基变形计算采用准永久组合、基础内力和强度计算采用基本组合。 （3-3）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，同时为施工质量检验提供相关依据。2.建筑地基基础的施工 2.1 建筑地基基础的测量放线
